Universidad de Concepción

Feacultad de Ingeniería

Departamento de Ingeniería Eléctrica

Laboratorio N° 1:Redes de Datos y Comunicaciones

Industriales.

Profesor: Sr. Sergio Sobarzo GIntegrantes: Nicolás Obregón S.

Marco Rojas H. Klaus Wilckens I.

Fecha de entrega: 25 de Octubre de 2012. Carrera: Ingeniería Civil Electrónica.

Ayudante: Víctor Garcés A.

Resumen.En este informe de laboratorio de redes de datos se expone la experiencia al implementar una red básica de computadores, la cual fue realizada mediante el uso de dos dispositivos: un HUB y un SWITCH. También se presenta el análisis de paquetes mediante el software Wireshark y se contrasta el modo de operación de ambos para apreciar su efectividad y rendimiento al momento de la transmisión de datos.

Objetivos

Los objetivos de este laboratorio son:– Conocer los aspectos básicos de funcionamiento de dispositivos que operan en la capa de enlace.– Conocer y entender qué es un dominio de colisión.– Comprobar el funcionamiento de un HUB y un SWITCH.– Analizar, mediante Wireshark, el contenido de un paquete de datos en la capa de enlace.

Marco teórico

HUB (concentrador):Un concentrador o HUB es un dispositivo que permite centralizar el cableado de una red y de esta forma poder ampliarla. Esto significa que dicho dispositivo recibe una señal y luego, repite esta señal emitiéndola por sus diferentes puertos. Se le considera como un elemento de capa 1 del modelo OSI, ya que opera como un elemento difusor o repetidor, sin realizar ningún tipo de alteración a la señal que pasa a través de ellos, ni utilizar ninguna información de cabecera.

SWITCH (Conmutador):Un conmutador o SWITCH es un dispositivo de capa 2 del modelo OSI que toma decisiones sencillas de envío, basándose en la dirección MAC de destino contenida en cada paquete de datos, sin tomar en consideración el resto de los datos contenidos en éste, es decir, a diferencia del HUB, realiza una interconexión selectiva entre los dispositivos conectados en el mismo medio físico. Además permite conectar distintas redes a sus interfaces.

Actividades RealizadasLa actividad realizada en el laboratorio consistió en realizar una conexión entre 3 computadores, primero mediante un HUB, y luego se realizó realizar la misma conexión usando un SWITCH, para de esta forma poder comparar el funcionamiento de ambos medios comunicación.Para esto se conectó cada computador en una terminal del HUB o SWITCH mediante un cable de red. Luego, se identificó la dirección IP de cada uno de los computadores conectados a la red. Para esto se utilizó el comando “ifconfig” en la consola del sistema operativo (se trabajó en Linux).Después de esto, se realizó un 'ping' entre los computadores conectados. Esto consiste en enviar 4 paquetes de 8 bytes de un PC a otro, y realiza a la vez un seguimiento de lo que sucede con el envío de cada uno de estos paquetes, para de esta manera comprobar que la conexión entre los computadores esté bien realizada. Esto se realiza desde la consola del sistema operativo mediante el comando “ping” más el IP del computador (los computadores utilizados tenían las siguientes IP: 152.74.21.53 – 152.74.21.54 – 152.74.21.55).

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Finalmente, se realizaron capturas de paquetes de la red montada mediante el Software Wireshark, para de esta forma poder analizar el protocolo ICMP, que es el utilizado por el comando ping.Las capturas realizadas se muestran a continuación:

Captura para protocolo ICMP al realizar un ping mediante conexión con HUB.

Captura para protocolo ICMP al realizar un ping mediante conexión con HUB desde otro computador de la red.

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Captura para protocolo ICMP al realizar un ping mediante conexión con SWITCH.

Captura para protocolo ICMP al realizar un ping mediante conexión con SWITCH desde otro computador de la red.

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HUB1. El Diagrama esquemático de la red montada en el laboratorio es el siguiente:

Diagrama esquemático de la red montada con HUB.

2. El HUB es un dispositivo que opera en la primera capa del modelo OSI, es utilizado para ampliar una red. El dispositivo recibe una señal y la emite a través de todos sus puertos. En las redes con dispositivos HUB son muy frecuentes las colisiones, debido a que cada paquete está siendo enviado a través de cualquier otro puerto. Cuando dos dispositivos intenten comunicarse simultáneamente ocurrirá la colisión de los paquetes transmitidos.

El HUB utilizado es el HUB 3COM 8/tcp 3C16700A y sus características técnicas son las siguientes:

8 puertos 10BASE-T Indicadores LED: -Alert: Naranjo

-Activity: Amarillo-Status: Verde/Amarillo-Power: Verde-Collision: Amarillo

Operating Temperature: 0°C - 40°C (32°F-105°F) Operating Humedity: 10%-90% (non-condensing) Product weight: 500g Size: 22.5 x 13.5 x 3.58 cm Emission: -EN 55022 Class B

-EN %0082-1-FCC Part 15 Class B-ICES-003 Class B-VCCI Class B

Power Supply: Adaptador de corriente externo 5V.

3. La velocidad del HUB 3Com 8/tcp 3C16700 es de 10Mbits por segundo.

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4. Los cables utilizados para conectar los computadores al HUB son los de la norma 568ª, 10BASE-T con conexión RJ-45. LA distancia máxima que se puede usar es de 100m.

Cables para conexión con HUB.

5. El HUB al ser un dispositivo broadcast transmite los paquetes de datos a todos los puertos, por lo que la información podrá ser recibida por todos los destinos, esto acarrea un problema de seguridad. Por lo tanto no se puede confiar de una red que sólo utilice HUBS. Se propone una red que tenga SWITCHS o routers para aumentar la seguridad de esta.

SWITCH1.

Diagrama esquemático de la red montada en el laboratorio.

2. SWITCH es un dispositivo de capa de enlace (2) del modelo OSI que toma decisiones sencillas de envío, basándose en la dirección MAC de destino contenida en cada paquete de datos, sin tomar en consideración el resto de los datos contenidos en este, realiza una interconexión selectiva entre los dispositivos conectados en el mismo medio físico. Además permite conectar distintas redes a sus interfaces.

Interface -5 puertos RJ-45 de 10/100/1000Mbps

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-Auto MDI/MDI-XN-Way Protocol Support -10 Mbps: Full/Half dúplex

-100 Mbps: Full/Half dúplex-1000 Mbps: Full dúplex solamente

Feature -Full y half dúplex en todos los puertos-Back-pressure (half dúplex) y flow control (IEEE 802.3x)-Arquitectura Store-and-forward-Link-Down Power Saving y Link-On y Cable Length Power Saving (IEEE802.3az)

MAC address 8kJumbo frame 9K ByteEmission FCC Class A, CE, VCCILed Indicators -Power: Verde

-Link/Act: VerdeOperating Temperaturer 0°C - 40°C (320F-1040F)Operating Humedity 10%-90% (non-condensing)Power Supply Adaptador de corriente externo, 5V/1ªProduct weight 270 gSize 12.2 x 7.5 x 2.6 cm

3. La diferencia entre un HUB y un SWITCH, es que el HUB trabaja en la capa física (1) del modelo OSI, recibiendo una señal y repitiéndola por sus diferentes puertos logrando así ampliar la red, mientras que el SWITCH opera en la capa de enlace (2) del modelo OSI, interconectando selectivamente los dispositivos y transmitiendo los datos de acuerdo a la dirección MAC de destino.

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Ventajas Desventajas AplicaciónCut-through -Reducen tiempo

-Mientras más colisiones haya presentes, mayor será el ancho de banda que consuma

-No detectan paquetes corruptos causados por colisiones-No detectan errores de CRC

Grupos de trabajos pequeños

Store and forward -Asegura envío sin errores -Aumenta confianza de la red

-Añaden tiempo al proceso

Redes corporativas donde se necesita tener un control de errores

adaptative cut-through

-Mayor velocidad de conmutación si la taza de errores es baja-Mayor capacidad de almacenamiento y reenvío si la taza error es alta

Si detecta que una estación genera paquetes erróneos, pasa a modo store and forward.

Son usados en pequeños grupos de trabajos y departamentos.

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5. Los switch antiguos operaban entre los 4 y 16 Mbps y los actuales tienen una capacidad que va entre los 64 y 1528 Mbps. La mayor ventaja que tiene el uso de SWITCH es que el ancho de banda no se divide entre el número de computadoras, como sucede con un HUB. Además, permite cortar el flujo de energía de forma rápida, sencilla y segura. La desventaja es que cuando se tienen más usuarios (computadores), se tendrá una gran latencia.

Preguntas Generales

1.- ¿Qué es una dirección MAC?

Las tarjetas de red tipo Ethernet tienen una pequeña memoria en la que alojan un dato único para cada tarjeta de este tipo. Se trata de la dirección MAC, la que está formada por 48 bits que se suelen representar mediante dígitos hexadecimales que se agrupan en seis parejas (cada pareja se separa de otra mediante dos puntos ":" o mediante guiones "-"). MAC son las siglas de Media Access Control, estas se refieren al control de acceso al medio físico. Es decir, la dirección MAC es una dirección física (por lo que es llamada también dirección hardware), porque identifica físicamente a un elemento del hardware. Toda tarjeta Ethernet viene de fábrica con un número MAC distinto. Esto es lo que finalmente permite las transmisiones de datos entre ordenadores de la red, ya que cada ordenador es reconocido de forma inequívoca mediante esta dirección MAC.La mitad de los bits de la dirección MAC son usados para identificar al fabricante de la tarjeta, y los otros 24 bits son utilizados para diferenciar cada una de las tarjetas producidas por ese fabricante.

2.- ¿Qué son los dominios de colisión?

Es el área de red que comparte el ancho de banda disponible entre múltiples dispositivos terminales y donde se originan las tramas y se producen las colisiones. Se dan principalmente en el protocolo de red Ethernet. Todos los entornos de los medios compartidos, como aquellos creados mediante el uso de HUBs, son dominios de colisión. Un dominio de colisión puede estar constituido por un solo segmento de cable Ethernet en una Ethernet de medio compartido, o todos los nodos que afluyen a un concentrador Ethernet en una Ethernet de par trenzado, o incluso todos los nodos que afluyen a una red de concentradores y repetidores.

3.- ¿Cómo se pueden dividir los dominios de colisión?

Los SWITCHES, puentes y routers dividen los dominios de colisión ya que segmentan la red, pues estos pueden separar la información de cada red, por lo que si se produce una colisión, esta sólo afecta a los dispositivos del mismo segmento. Este proceso se denomina “Segmentación”. Los HUBs extienden los dominios de colisión.

4.- ¿Por qué es bueno dividir los dominios de colisión?

Porque se aísla el tráfico entre los segmentos y al crear dominios de colisión más pequeños, se logra más ancho de banda por usuario. Además, la segmentación permite reducir el número de usuarios por segmento.

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5.- ¿Qué son los dominios de broadcast?

Es un conjunto de todos los dispositivos que reciben tramas de broadcast, las cuales se originan en cualquier dispositivo del conjunto. Un Broadcast es un paquete de datos que se envía a todos los nodos de la red. Estos se identifican a través de una dirección de broadcast (dirección especial que se reserva para enviar un mensaje a todas las estaciones). Los conjuntos de broadcast generalmente están limitados por routers, ya que estos no envían tramas de broadcast.

6.- ¿Cómo se pueden dividir los dominios de broadcast?

El router divide el dominio de broadcast, ya que separa las redes. Esto lo hace a nivel de capa 3, es decir, no necesita inundar el dominio para crear sus tablas, ya que lo hace mediante paquetes de consulta, comunicándose con los otros routers.

7.- ¿Por qué es bueno dividir los dominios de broadcast?

Porque si se crean pequeños dominios de broadcast adicionales con un router, se reduce el tráfico de broadcast en la red y se proporciona mayor disponibilidad de ancho de banda para las comunicaciones unicast. Para esto, cada interfaz del router se conecta a una red individual que contiene tráfico de broadcast dentro del segmento de la LAN en el que se originó.

8.- Diferencias entre dominio de broadcast y dominio de colisión.

La diferencia está en que en los dominios de colisión, los paquetes pueden "chocar" o interferir con otros, en cambio en los dominios de broadcast, los paquetes se envían directamente sin tener que pasar por otros dispositivos de red. El dominio de colisión compete al tráfico que ocurren en la Capa 2 del modelo OSI/ISO, mientras que el dominio de broadcast es un tipo de tráfico que va dirigido a todos los dispositivos que pertenezcan lógicamente a un grupo de dispositivos. Cuando se mencionan equipos a nivel lógico, se habla de tráfico de Capa 3 del Modelo OSI/ISO o Capa de Red. Además, al usar un SWITCH, se dividen los dominios de colisión, pero no los de broadcast, pues estos sólo se dividen al usar routers.

9.- ¿Qué otra tecnología puede dividir los dominios de broadcast de manera virtual o lógica?

Para dividir dominios de broadcast es necesario implementar VLANs o dispositivos que operan en la capa 3 del modelo OSI, tales como switches multilayer o routers. Una VLAN (“red de área local virtual”) es un método de crear redes lógicas e independientes dentro de una misma red física. Son útiles para reducir el tamaño del dominio de difusión y ayudan en la administración de la red separando segmentos lógicos de una red de área local. Estas consisten en una red de ordenadores que se comportan como si estuviesen conectados al mismo conmutador, aunque pueden estar en realidad conectados físicamente a diferentes segmentos de una red de área local. Los administradores de red configuran las VLANs mediante software en lugar de hardware, lo que las hace extremadamente flexibles. Una de las mayores ventajas de las VLANs surge cuando se traslada físicamente algún ordenador conectado a la red a otra ubicación, pues se logra que este pueda permanecer en la misma VLAN sin necesidad de cambiar la configuración IP de la máquina.

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Referencias

[1] Pezoa, Jorge. “Avances Apuntes de Redes de Datos - 543483”, 2002.[2] “Dominios de colisión y de broadcast”. http://karimevc.wordpress.com/dominio-de-

broadcast-y-colisiones/[3] “Dirección MAC”. http://www.internetmania.net[4] Unidad VII, “Colisiones - Dominios de Colisión y Segmentación”.

http://www.slideshare.net/Betty77ma/colisiones-dominios-de-colisin-y-segmentacin[5] “Dominio de Colisión y Dominio de Broadcast”,

http://seguinfo.wordpress.com/2012/09/02/dominio-de-colision-y-dominio-de-broadcast/

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