Unidad de Aprendizaje: Comunicación entre Computadoras 2 Universidad Autónoma del Estado de México Centro Universitario UAEM Ecatepec Autor: M. en I.S.C.

Presentación del tema: "Unidad de Aprendizaje: Comunicación entre Computadoras 2 Universidad Autónoma del Estado de México Centro Universitario UAEM Ecatepec Autor: M. en I.S.C."— Transcripción de la presentación:

1 Unidad de Aprendizaje: Comunicación entre Computadoras 2 Universidad Autónoma del Estado de México Centro Universitario UAEM Ecatepec Autor: M. en I.S.C. Alejandra Morales Ramírez Licenciatura en Informática Administrativa. Unidad de Competencia IV: Componentes de la Interconectividad de redes para llevar la comunicación entre computadoras Temas:  Topologías  Medios de transmisión  Administración de Paquetes “Spanning Tree”  Ruteo Estático y Dinámico  Algoritmos de vector distancia  Algoritmos de estado de enlace  Ruteo de frontera

2 Se recomienda utilizar este material en forma consecutiva y/o aleatoria, debido a los objetivos y contenido de la Unidad de Aprendizaje. TOPOLOGÍASMEDIOS DE TRANSMISIÓN ADMINISTRACIÓN DE PAQUETES “SPANNING TREE” RUTEO ESTÁTICO Y DINÁMICOALGORITMO VECTOR-DISTANCIAALGORITMOS DE ESTADO DE ENLACERUTEO DE FORNTERA

3 OBJETIVO Conocer la importancia de la interconectividad de redes, las topologías, los medios de transmisión, ruteo dinámico y estático, así como la administración de paquetes de datos para identificar y realizar conexiones entre redes y llevar a cabo la comunicación entre computadoras.

4  Topologías Topologías lógicas Broadcast Transmisión de Tokens Tipos de topologías Bus lineal Anillo Anillo doble Estrella Árbol Irregular  Medios de transmisión Medios guiados Cable coaxial Tipos de cable coaxial Aplicaciones del cable coaxial UTP Tipos de conexión STP Aplicaciones del par trenzado Fibra óptica Aplicaciones de la fibra óptica Tecnologías inalámbricas Frecuencias de transmisión inalámbricas Tipos de tecnologías inalámbricas Normas de cableado  Administración de paquetes “Spanning Tree” Inconvenientes con la redundancia Spanning Tree  Ruteo Estático y Dinámico Definición de Ruteo Ruteo Estático Definición Envió de paquetes Características Configuración Ejemplo Comprobación Ruteo Dinámico Definición Envió de paquetes Características Clasificación de los protocolos de ruteo IGP-EGP  Algoritmo por vector distancia Características Métricas usadas por los routers.  Algoritmo por estado de enlace Características Algoritmo Hibrido Características  Ruteo de frontera El protocolo de Gateway de frontera (BGP) Características claves del BGP Protocolo Gateway interior (IGP) Características claves del IGP

5

6 Topologías Topologías lógicas Broadcast Transmisión de Tokens Tipos de topologías Bus lineal Anillo Anillo doble Estrella Estrella extendida Árbol Irregular

7 Una red puede tener un tipo de topología física y un tipo de topología lógica completamente distinto

8 Define la estructura de una red Topología Topología Física (Disposición real de los medios) BusAnilloEstrella Topología Lógica (Forma en que los host acceden a los medios) Broadcast Transmisión de Tokens

9 Es la forma en que los host se comunican a través del medio. Los dos tipos mas comunes de topologías son broadcas y transmisión de tokens.

10 Significa que cada host envía sus datos hacia todos los demás del medio de red. Las estaciones no siguen ningún orden para utilizar la red, el orden es el primero que entra, el primero que se sirve, esta es la forma en que funciona Ethernet.

11 Controla el acceso a cada host de forma secuencial, cuando un host recibe el token, eso significa que el host puede enviar datos a través de la red. Si el host no tiene ningún dato para enviar, trasmite el token al siguiente host y el proceso se vuelve a repetir, dos ejemplos de redes que utilizan la transmisión de tokens son Token Ring y la interfaz de datos distribuida por fibra óptica.

12 Bus Malla Anillo Estrella Jerarquica v v v v vv Estrella extendida

13

14 Tiene todos sus nodos conectados directamente a un enlace y no tiene ninguna otra conexión entre nodos. Cada host está conectado a un cable común. En esta topología, los dispositivos clave son aquellos que permiten que el host se "una" o se "conecte" al único medio compartido.

15 Una topología de bus hace posible que todos los dispositivos de la red vean todas las señales de todos los demás dispositivos. Ventaja si se desea que toda la información se dirija a todos los dispositivos. Desventaja ya que es común que se produzcan problemas de tráfico y colisiones y la ruptura del cable hace que los hosts queden desconectados

16 Se compone de un solo anillo cerrado formado por nodos y enlaces, en el que cada nodo está conectado con sólo dos nodos adyacentes. Muestra todos los dispositivos interconectados directamente en una configuración conocida como cadena margarita. Para que la información pueda circular, cada estación debe transferir la información a la estación adyacente.

17

18 Una topología en anillo doble consta de dos anillos concéntricos, cada uno de los cuales se conecta solamente con el anillo vecino adyacente. La topología de anillo doble es igual a la topología de anillo, con la diferencia de que hay un segundo anillo redundante que conecta los mismos dispositivos. En otras palabras, para incrementar la confiabilidad y flexibilidad de la red, cada dispositivo de networking forma parte de dos topologías de anillo independiente. La topología de anillo doble actúa como si fueran dos anillos independientes, de los cuales se usa solamente uno por vez.

19 Tiene un nodo central desde el que se irradian todos los enlaces hacia los demás nodos y no permite otros enlaces. Tiene un nodo central desde el que se irradian todos los enlaces. La ventaja principal es que permite que todos los demás nodos se comuniquen entre sí de manera conveniente. La desventaja principal es que si el nodo central falla, toda la red se desconecta. Según el tipo de dispositivo para networking que se use en el centro de la red en estrella, las colisiones pueden representar un problema.

20 … El flujo de toda la información pasaría entonces a través de un solo dispositivo. Esto podría ser aceptable por razones de seguridad o de acceso restringido, pero toda la red estaría expuesta a tener problemas si falla el nodo central de la estrella.

21 La topología en estrella extendida es igual a la topología en estrella, con la diferencia de que cada nodo que se conecta con el nodo central también es el centro de otra estrella. Tiene una topología en estrella central, en la que cada uno de los nodos finales actúa como el centro de su propia topología en estrella. La ventaja de esto es que el cableado es más corto y limita la cantidad de dispositivos que se deben interconectar con cualquier nodo central. Es sumamente jerárquica, y "busca" que la información se mantenga local. Esta es la forma de conexión utilizada actualmente por el sistema telefónico.

22 La topología en árbol es similar a la topología en estrella extendida; la diferencia principal es que no tiene un nodo central. En cambio, tiene un nodo de enlace troncal desde el que se ramifican los demás nodos. Hay dos tipos de topologías en árbol: – El árbol binario (cada nodo se divide en dos enlaces) y – El árbol backbone (un tronco backbone tiene nodos ramificados con enlaces que salen de ellos). El enlace troncal es un cable con varias capas de ramificaciones.

23 En la topología de red irregular no existe un patrón obvio de enlaces y nodos. El cableado no sigue un patrón; de los nodos salen cantidades variables de cables. Las redes que se encuentran en las primeras etapas de construcción, o se encuentran mal planificadas, a menudo se conectan de esta manera. Los enlaces y nodos no forman ningún patrón evidente.

24

25 Tecnologías inalámbricas Frecuencias de transmisión inalámbricas Tipos de tecnologías inalámbricas Normas de cableado Medios de transmisión Medios guiados Cable coaxial Tipos de cable coaxial Aplicaciones del cable coaxial UTP Tipos de conexión STP Aplicaciones del par trenzado Fibra óptica Aplicaciones de la fibra óptica.

26 Consiste en el elemento que conecta las estaciones de trabajo, servidor y los recursos de la red.

27 Se conoce como medios guiados a aquellos que utilizan componentes físicos y sólidos para la transmisión de datos. También conocidos como medios de transmisión por cable. Cable Coaxial UTP STP Fibra óptica

28 Es un cable formado por dos conductores metálicos concéntricos separados por un material aislante.

29 Cable Coaxial Grueso.- es más voluminoso, caro y difícil de instalar, pero permite conectar un mayor número de nodos y alcanzar mayores distancias. Cable Coaxial Delgado.-es el cable más económico y difícil de instalar, se utiliza para redes con un número reducido de nodos.

30 Velocidad - 10 ó 100 Mbps Costo por nodo - económico Tamaño de los medios y del conector - Mediano Longitud máxima del cable - 500 m

31 VENTAJAS: Son diseñados principal mente para las comunicaciones de datos, pero pueden acomodar aplicaciones de voz pero no en tiempo real. Tiene un bajo costo y es simple de instalar y bifurcar Banda ancha con una capacidad de 10 mb/sg. Tiene un alcance de 1-10kms

32 DESVENTAJAS Transmite una señal simple en HDX (half duplex) No hay modelación de frecuencias Este es un medio pasivo donde la energía es provista por las estaciones del usuario. Hace uso de contactos especiales para la conexión física. ofrece poca inmunidad a los ruidos, puede mejorarse con filtros.

33 Es uno de los medios más versátiles Distribución en televisión – TV por cable Transmisiones telefónicas de larga distancia – Puede soportar 10,000 llamadas de voz simultaneas – Esta siendo remplazado por Fibra óptica Enlaces de sistemas de computación de corta distancia Redes de área local

34 El cable par trenzado (twisted pair) está compuesto de conductores de cobre aislados por material plástico y trenzados en pares Es una forma de conexión en la que dos aisladores son entrelazados para tener menores interferencias y aumentar la potencia y la diafonía de los cables adyacentes.

35 Se basa en la cancelación para reducir el EMI Especificaciones precisas para el número de vueltas por hebra Resistencia = 100 ohms

36 Ventajas – Fácil de Instalar – Es el medio mas barato – Poco diámetro de cable – La terminación correcta asegura una conexión confiable Desventajas Más propenso al EMI/RFI que cualquier otra cable Tiene que usarse a distancias limitadas (menos de 100 metros)

37 1.- Cable recto (pin a pin).- estos cables conectan un concentrador a un nodo de red (Hub, Nodo). 2.- Cable cruzado (cross-over).- este tipo de cable se utiliza cuando se conectan elementos del mismo tipo, dos enrutadores, dos concentradores.

38 El STP es también llamado Par trenzado apantallado, se refiere a la cantidad de aislamiento alrededor de un conjunto de cables y, por lo tanto, a su inmunidad al ruido. ¿En dónde se utiliza? Se utiliza en redes de ordenadores como Ethernet o TokenRing.

39 Es el medio más común Redes telefónicas – Entre la casa y el proveedor local (suscripción loop) Dentro de edificaciones – A las centrales privadas Para redes de área local (LAN) – 10 Mbps, 100 Mbps o 1000 Mbps

40 Tecnología que consiste un conducto generalmente de fibra de vidrio (polisilicio) que transmite impulsos luminosos normalmente emitidos por un láser o LED.

41 Velocidad - 10, 100 ó 1000 Mbps. Costo por nodo - caro. Tamaño de los medios y del conector - pequeño. Longitud máxima del cable - 2 km. (multimodo), 3 km. (monomodo). Señal vía leds (multimodo), láser (monomodo).

42 Ventajas - Fácil de instalar -Transmisión de datos a alta velocidad. -Conexión directa de centrales a empresas. - Gran ancho de banda Desventajas - El costo es alto con otros tipos de cables - El costo de instalación es elevado. - Fragilidad de las fibras.

43 Transmisiones a larga distancia Transmisiones metropolitanas Acceso a líneas rurales Bucles del abandono Redes de área local

44 El término "inalámbrico" hace referencia a la tecnología sin cables que permite conectar varias máquinas entre sí. Las redes inalámbricas permiten o facilitan la comunicación entre estaciones de trabajo que se encuentran en distintos lugares. Esto se debe a que no necesitan de un medio físico de interconexión, es decir, no existen cables que conecten a los distintos equipos de trabajo para entablar comunicación.

45 ¿ Cómo se mide? – Se mide en Mbps Un Mbps es un millón de bits por segundo, o la octava parte de un Megabyte por segundo – Mbps De 2 GHz a 40 GHz – Microondas – Altamente direccional – Punto a punto – satélite De 30 MHz 1 GHz – Omnidireccional – Difusión de radio De 3 x 10 a 2x 10 – Infrarrojo – Local 11 14

46 Redes de área extensa (WAN).- Se utilizan para el servicio de tecnología móvil Redes de área local (LAN).- Se utilizan para conectar varios computadores entre si en un ambiente de oficina. -Redes de área local sin cables (WLANs) Redes de área personal (PAN).- Se utilizan para conectar entre sí dos o más dispositivos portátiles.

47 EIA/TIA568-A.- El propósito de esta norma es permitir la planeación e instalación de cableado de edificios con muy poco conocimiento de los productos de telecomunicaciones que serán instalados con posterioridad. ANSI/EIA/TIA.-Emiten una serie de normas que complementan la 568-A, que es la norma general de cableado: – EIA/TIA569, define la infraestructura del cableado de telecomunicaciones, a través de tubería, registros, pozos, trincheras, canal, entre otros, para su buen funcionamiento y desarrollo del futuro. – EIA/TIA 570, establece el cableado de uso residencial y de pequeños negocios. EIA/TIA 607, define al sistema de tierra física y el de alimentación bajo las cuales se deberán de operar y proteger los elementos del sistema estructurado.

48

49 Administración de paquetes “Spanning Tree” Inconvenientes con la redundancia Spanning Tree

50 Al tener una red de alta redundancia en base al diseño jerárquico, tanto físicamente como lógicamente se pueden presentar inconvenientes con la redundancia, como: 1) Duplicidad de paquetes: Este problema se genera cuando hay dos medios para el envió de los paquetes y ambos se están utilizando, generando la duplicidad en el envió de los paquetes.

51 2) Inconsistencia en la tabla de MAC-ADDRESS: Al tener varios medios de envió y recepción para los paquetes la mac address, el switch mantendrá la tabla cambiando la mac address por la que vaya conociendo. 3) Tormenta de Broadcast: Este problema se genera cuando existe un loop de broadcast en la red, provocando severos daños en la red.

52 Lo anterior es resuelto a través del Spanning Tree Protocol (STP) que es un protocolo de red de capa 2 del modelo OSI. Está basado en un algoritmo diseñado por Radia Perlman. Su función es evitar loops que se puedan generar en una topología debido a enlaces redundantes. Para evitar estos loops STP permitirá que el switch “apague” automáticamente algunas de las puertas que generan este inconveniente.

53 Su función es la de gestionar la presencia de bucles en topologías de red debido a la existencia de enlaces redundantes (necesarios en muchos casos para garantizar la disponibilidad de las conexiones). El protocolo permite a los dispositivos de interconexión activar o desactivar automáticamente los enlaces de conexión, de forma que se garantice que la topología está libre de lazos. STP es transparente a las estaciones de usuario.

54

55 Ruteo Estático y Dinámico Definición de Ruteo Ruteo Estático Definición Envió de paquetes Características Configuración Ejemplo Comprobación Ruteo Dinámico Definición Envió de paquetes Características Clasificación de los protocolos de ruteo IGP- EGP

56 El enrutamiento es el proceso de selección de la mejor ruta a través de la cual se envían paquetes de una red a otra hasta alcanzar su destino fina.

57

58 Una ruta estática es una configuración manual de una dirección IP a redes remotas.

59 Encabezado Dirección del host destino Compara las direcciones en la tabla de enrutamiento Determina el siguiente salto (next-hop) Envía el paquete

60 El uso de rutas estáticas es recomendable en redes pequeñas ya que los cambios de topología son mínimos y fáciles de administrar. Existe una sola conexión con un solo ISP. En lugar de conocer todas las rutas globales de Internet. Se puede acceder a una red a través de una conexión de acceso telefónico.

61

62 Las rutas estáticas se configuran mediante el comando ip route, en el modo configuración global, utilizando la siguiente sintaxis: Router(config)# ip route + IP destino + máscara de subred destino + dirección del siguiente salto “next-hop o interfaz de salida”»

63 El Router A quiere mantener un enrutamiento de paquetes con la red 192.168.2.0 del Router B. RouterA(config)# ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 10.0.0.1

64 Si solo se tienen las IPs de las redes y no tenemos la IP del siguiente salto, utilizamos la interfaz de salida del router local para nuestra configuración. RouterA(config)# ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 s0/0

65 Para comprobar la configuración en caso de fallas usar el comando show ip route para ver las tablas de enrutamiento. RouterA# show ip route C 10.0.0.0/8 is directly connected, Serial0/0 C 192.168.1.0/24 is directly connected, FastEthernet 0/0 S 192.168.2.0/24 [1/0] via 10.0.0.1 RouterA# show ip route C 10.0.0.0/8 is directly connected, Serial0/0 C 192.168.1.0/24 is directly connected, FastEthernet 0/0 S 192.168.2.0/24 [1/0] via 10.0.0.1

66

67 El ruteo dinámico se ajusta automáticamente ante los cambios de la red.

68 Analizan mensajes de actualización Si hay cambios en la red, el software calcula rutas Envía nuevos mensajes de actualización Los routers calculan las nuevas tablas de enrutamiento

69 Escalables y adaptables. Mantener la información de enrutamiento actualizada. Seleccionar la mejor ruta a las redes de destino. Brindar la funcionalidad necesaria para encontrar una nueva mejor ruta si la actual deja de estar disponible.

70

71 IGP Interior Gateway Protocol EGP Exterior Gateway Protocol Protolocolo interno. Permiten el intercambio de información dentro de un sistema autónomo. Ejemplos de IGP RIP IGRP EIGRP OSPF Protocolo externo. Interconectan sistemas autónomos. Ejemplo de EGP BGP

72

73

74 Algoritmo por vector distancia Características Métricas usadas por los routers.

75 Algoritmos de enrutamiento basados en vectores. Busca la ruta mas corta determinando la dirección y la distancia. Pasan copias periódicas de las tablas de enrutamiento de un router a otro. Informa los cambios en la topología. Cada router actualiza su tabla de enrutamiento.

76

77 Este algoritmo genera un número, denominado métrica de ruta. Estas pueden calcularse basándose en una sola o en múltiples características de la ruta. Cuanto menor es este valor, mejor es la ruta. Ejemplo de protocolos por vector distancia: RIP RIPv2 IGRP

78

79 Numero de saltos: Número de routers por los que pasará un paquete. Pulsos: Retraso en un enlace de datos usando pulsos de reloj de PC. Coste: Valor arbitrario, basado generalmente en el ancho de banda, el coste económico u otra medida. Ancho de banda: Capacidad de datos de un enlace. Retraso: Cantidad de actividad existente en un recurso de red, como un router o un enlace

80 Carga: Cantidad de actividad existente en un recurso de red, como un router o un enlace. Fiabilidad: Se refiere al valor de errores de bits de cada enlace de red. MTU: Unidad máxima de transmisión. Longitud máxima de trama en octetos que puede ser aceptada por todos los enlaces de la ruta.

81

82 Algoritmo por estado de enlace Características Algoritmo Hibrido Características

83 Descubrir a sus vecinos y conocer sus direcciones de red. Envía paquete HELLO por cada línea punto a punto. Se espera que el enrutador del otro extremo envíe de regreso su dirección única. El algoritmo requiere que cada enrutador sepa el estado de cada uno de sus vecinos.

84 La manera de determinar este retardo es enviar un paquete ECO (ECHO), la cual debe enviar de regreso. Cada enrutador construye un paquete con todos los datos. Este paquete comienza con la identidad del transmisor, seguida de un número de secuencia, una edad y una lista de vecinos.

85

86 Combina aspectos del enrutamiento por vector distancia como del estado de enlace. Calcula las tablas de enrutamiento según los vectores distancia pero solo envía notificaciones en caso de una modificación en la topología. Ejemplo de enrutamiento hibrido: BGP EIGRP

87

88 Ruteo de frontera. El protocolo de Gateway de frontera (BGP). Características claves del BGP. Protocolo Gateway interior (IGP). Características claves del IGP.

89 Trabaja con los siguientes protocolos. El Protocolo de Gateway de Frontera (BGP) Protocolo de Gateway Interior (IGP):

90

91 Es un protocolo mediante el cual se intercambia información de encaminamiento o ruteo entre sistemas autónomos. Por ejemplo, los proveedores de servicio registrados en internet suelen componerse de varios sistemas autónomos y para este caso es necesario un protocolo como BGP.

92 Entre los sistemas autónomos de los ISP se intercambian sus tablas de rutas a través del protocolo BGP. Este intercambio de información de encaminamiento se hace entre los routers externos de cada sistema autónomo, los cuales deben soportar BGP. Se trata del protocolo más utilizado para redes con intención de configurar un Exterior Gateway Protocol.

93 Es un protocolo de enrutamiento exterior por vector- distancia. Se usa entre ISPs o entre los ISPs y sus clientes. Se usa para enrutar el tráfico de Internet entre sistemas autónomos.

94

95 Se utiliza para el routing dentro de un AS. También se lo denomina “routing interno de AS”. Las empresas, las organizaciones e incluso los proveedores de servicios utilizan un IGP en sus redes internas. Los IGP incluyen RIP, EIGRP, OSPF e IS-IS.

96 Los IGP convergen más rápido que BGP, por lo tanto un tráfico enviado a un enrutador recién iniciado puede no tener a donde ir. En el IGP primero debe de converger BGP antes de transportar tráfico de tránsito. El enrutador debe ser alcanzable pero no debe avanzar tráfico. BGP debe de avisarle al IGP que ha convergido y que puede hora avanzar tráfico.

97 Ariganello, Ernesto. Redes CISCO, Guía de estudio para la Certificación CCNA-640-801. Alfaomega. Primera Edición. 2007. Suárez Sánchez, Fernando David. (2008). Guía de prácticas de laboratorio de redes de área extendida, para el departamento de electríca y electrónica de la espe. [ Tesis de Licenciatura- Sangoloqui Ecuador]. Discovery. Kenneth D. Stewart III, Aubrey AdamsDiseño y soporte de redes de computadoras. Guía de estudio de CCNA. Cisco 2008. Ernesto Ariganello, (2008) Redes Cisco, Guía de estudio para la certificación CCNA 640-802 Ra-Ma.

98 … Fundamentos de redes inalámbricas, Cisco Systems, INC. Cisco Networking Academy Program. Tanenbaum, Adrew (2008). Redes de Computadoras. Prentice Hall. “Protocolos de enrutamiento dinámico” [en línea], [28 de Septiembre del 2011]. Disponible en: http://vnanock.wordpress.com/2007/05/06/protocolos-de- enrutamiento-dinamicointroduccion/ http://vnanock.wordpress.com/2007/05/06/protocolos-de- enrutamiento-dinamicointroduccion/