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Ing. Julio Vásconez E. Módulo II: Conectividad y Redes 1. Comunicación de Datos 2. Tecnologías de LAN Maestría en Ciencias de la Computación.

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1 Ing. Julio Vásconez E. Módulo II: Conectividad y Redes 1. Comunicación de Datos 2. Tecnologías de LAN Maestría en Ciencias de la Computación

2 Ing. Julio Vásconez E. Conceptos en el dominio del tiempo Desde este punto de vista podemos plantearnos si la función es: Desde este punto de vista podemos plantearnos si la función f(t) es: Continua: Cuando Continua: Cuando Discontinua: Cuando existen discontinuidades o saltos en la función, es decir, no se verifica la expresión anterior. Discontinua: Cuando existen discontinuidades o saltos en la función, es decir, no se verifica la expresión anterior. Discreta: La función toma un conjunto finito de valores. Un ejemplo de esto es una señal digital. Discreta: La función toma un conjunto finito de valores. Un ejemplo de esto es una señal digital. Analógica: La función puede tomar un conjunto infinito de valores. Analógica: La función puede tomar un conjunto infinito de valores. Asimismo, podemos plantearnos si la señal es periódica, es decir si la función toma el mismo valor cada un cierto tiempo, al que denominaremos periodo. Podemos decir que una señal periódica es aquella que cumple que: Asimismo, podemos plantearnos si la señal es periódica, es decir si la función toma el mismo valor cada un cierto tiempo T, al que denominaremos periodo. Podemos decir que una señal periódica es aquella que cumple que: Un ejemplo de función periódica será la siguiente: De una función periódica podemos distinguir los siguientes parámetros: Amplitud: Máximo valor que puede adoptar la señal periódica. En el ejemplo, coincide con. Amplitud: Máximo valor que puede adoptar la señal periódica. En el ejemplo, coincide con A. Frecuencia: Número de ciclos por segundo o hertzios. Se calcula como la inversa del periodo. Se representa por. Frecuencia: Número de ciclos por segundo o hertzios. Se calcula como la inversa del periodo. Se representa por f. Pulsación: Variable derivada de la frecuencia. Se calcula como y se mide en radianes por segundo. Pulsación: Variable derivada de la frecuencia. Se calcula como w = 2f y se mide en radianes por segundo. Fase: Diferencia en el valor de paso por cero de la función. Sirve para distinguir señales que aunque tienen la misma frecuencia y amplitud no son iguales. Esta diferencia se refleja en la siguiente gráfica. Fase: Diferencia en el valor de paso por cero de la función. Sirve para distinguir señales que aunque tienen la misma frecuencia y amplitud no son iguales. Esta diferencia se refleja en la siguiente gráfica.

3 Ing. Julio Vásconez E. Conceptos en el dominio de la frecuencia La señal que se transmite suele representarse como una función del tiempo, pero también puede expresarse en función de la frecuencia. Generalmente está constituida por varias componentes frecuenciales, lo que hace su análisis menos intuitivo. A efectos de transmisión de datos suele resultar más útil el análisis frecuencial de la señal que el temporal. Por ejemplo, la señal s(t). Presenta tres componentes sinusoidales de frecuencias f, 2f, 3f, que pueden verse en la siguiente figura.

4 Ing. Julio Vásconez E. Conceptos en el dominio de la frecuencia (2) Por Fourier cualquier señal periódica puede descomponerse en una o más componentes, siendo cada componente una sinusoide. S(f) frecuencias Para cada señal existe una función s(t) en el dominio del tiempo que especifica la amplitud de la señal en cada instante, y de forma análoga existe una función S(f) en el dominio de la frecuencia que especifica las frecuencias que constituyen la señal. S(f) S(f) es discreta (señales periódicas). El espectro de una señal es el rango de frecuencias que contiene. El espectro se extiende desde f hasta 5f. El ancho de banda absoluto = anchura del espectro = 4f. Señales con ancho de banda absoluto infinito dificulta su transmisión, ya que los medios de transmisión de comportan como filtros, dejando pasar únicamente una banda de frecuencias y eliminando las restantes lo que da lugar a que se modifique la forma de onda de la señal. La mayor parte de la energía de la señal suele concentrarse en una pocas frecuencias que se conocen cono ancho de banda efectivo de la señal, o simplemente como ancho de banda. Eliminar las componentes frecuenciales que quedan fuera del ancho de banda efectivo no tiene demasiada importancia y la información que contiene la señal pueda todavía ser correctamente interpretada en el receptor.

5 Ing. Julio Vásconez E. Problemas en la transmisión La atenuación Consiste en el debilitamiento o pérdida de amplitud de la señal recibida frente a la transmitida. Para contrarrestar se usan dispositivos activos: repetidores = señal digital, amplificadores = señal analógica Distorsión por atenuación La atenuación es función, además de la distancia, de la frecuencia de las señales que se propagan. Las de mayores frecuencias sufren una mayor atenuación. distorsionado Las señales con diferentes componentes frecuenciales, sufren una atenuación distinta para cada componente de frecuencia, lo que origina que la señal recibida tenga una forma diferente de la transmitida, a más de una menor amplitud. Como la señal recibida se ha deformado con respecto a la transmitida decimos que se ha distorsionado. ecualizador Para compensar esta diferente atenuación a distintas frecuencias, los amplificadores pueden incorporar una etapa denominada ecualizador. El retardo de grupo Todas las señales se propagan a una cierta velocidad, que depende del medio y de la naturaleza de la señal. Todas las señales van a tardar un cierto tiempo en recorrer la distancia que separa al emisor del receptor. Cuando la señal atraviesa determinados circuitos electrónicos, ópticos, o de cualquier otra naturaleza, estos añaden un retardo adicional. Una puerta lógica introduce un retardo de 15ns entre su entrada y su salida. En un instante dado las componentes frecuenciales que llegan al receptor no son las mismas que unos instantes antes, envió el emisor la señal recibida tendrá una forma distinta de la emitida. A esta distorsión se la denomina distorsión por retardo. Este fenómeno carece de trascendencia en las transmisiones de voz, ya que el oído humano no es sensible a las diferencias de retardo. Sin embargo, tiene efectos importantes en la transmisión de datos digitales, especialmente a alta velocidad.

6 Ing. Julio Vásconez E. Problemas en la transmisión (2) La diafonía (crosstalk) Consiste en la interferencia de un canal (o cable) próximo con el nuestro, esto produce una señal que es la suma de la señal transmitida y otra señal externa atenuada que aparece de fondo. En una conversación telefónica esto se observa como una segunda conversación que se oye de fondo mezclada con la nuestra. El motivo de este fenómeno es la influencia mutua entre dos canales de transmisión próximos en frecuencia o que comparten el mismo tendido de cables. El ruido impulsivo Consiste en pulsos irregulares de corta duración y relativamente gran amplitud, que son provocados por inducciones, como consecuencia de conmutaciones electromagnéticas. Este tipo de ruido es debido a causas variadas externas al medio de transmisión. Existen infinidad de dispositivos cuyo encendido o apagado genera un impulso de radio frecuencia capaz de influir a canales de comunicación próximos. El ruido impulsivo es típicamente aleatorio, es decir, se produce de manera inesperada y no suele ser repetitivo. El ruido térmico Está presente en todos los dispositivos electrónicos y medios de transmisión y es debido a la agitación de los electrones en un conductor. Es proporcional a la temperatura y se encuentra distribuido uniformemente en todo el espectro de frecuencias. Habitualmente el efecto del ruido térmico es despreciable, excepto en aquellos casos en los que se trabaja con señales muy débiles.

7 Ing. Julio Vásconez E. Nivel de ruido en la línea de transmisión Si la amplitud del ruido es mucho menor que la de la señal transmitida el receptor puede interpretar la información sin errores, pero si el nivel de ruido aumenta la señal recibida resultará ininteligible, o al menos se producirá un número importante de errores. Para poder determinar cuantitativamente el nivel de ruido, se calcula el cociente entre el nivel medio de las señales y el ruido. Esta medida tendría un rango de variación muy elevado debido a las grandes diferencias que podemos encontrar entre unos medios y otros. Dado que la potencia de la señal que se transmite disminuye de forma logarítmica, las pérdidas puedan ser expresadas fácilmente en términos de una unidad logarítmica. Por tanto, la unidad empleada para expresar relaciones de potencia entre dos señales es el decibelio, que se calcula según la siguiente expresión: (S/N) db = 10log 10 (potencia_señal/potencia_ruido) Así, por ejemplo, una relación señal ruido de 30db, es una relación 1000:1. Es decir, la potencia de la señal es mil veces superior a la del ruido.

8 Ing. Julio Vásconez E. Capacidad de un canal ideal Una serie de efectos físicos producen problemas en la transmisión. Aparte de ellos, existen unos límites máximos que determinan la velocidad de transmisión máxima de un canal, dependiendo del ancho de banda del canal y el tipo de señal digital empleada. Por canal ideal entenderemos un canal exento de ruidos y de distorsiones. En este medio ideal, le velocidad máxima de transmisión de datos viene limitada por la fórmula: C = 2*W*log 2 M [bps] M = número de niveles posibles de la señal W = ancho de banda expresado en hercios. M para una señal digital binaria es dos. Este valor es el referente con el que se compara el comportamiento de los sistemas que se diseñan. Capacidad de un canal con ruido La fórmula de Shannon nos proporciona la capacidad máxima de un canal con ruido: C = W*log 2 (1 + S/N) [bps] La capacidad de los canales con poco ruido la de aquéllos con mucho ruido. Esta capacidad máxima es inalcanzable, ya que la fórmula de Shannon supone unas condiciones que en la práctica no se dan. No tiene en cuenta el ruido impulsivo, ni la atenuación ni la distorsión. Representa el límite teórico máximo alcanzable.

9 Ing. Julio Vásconez E. Medios de Transmisión Distinguimos dos tipos de medios: guiados y no guiados. En ambos casos la transmisión se realiza por medio de ondas electromagnéticas. Los medios guiados conducen (guían) las ondas a través de un camino físico, ejemplos de estos medios son el cable coaxial, la fibra óptica y el par trenzado. Los medios no guiados proporcionan un soporte para que las ondas se transmitan, pero no las dirigen; como ejemplo de ellos tenemos el aire y el vacío. En el caso de medios guiados es el propio medio el que determina el que determina principalmente las limitaciones de la transmisión: velocidad de transmisión de los datos, ancho de banda que puede soportar y espaciado entre repetidores. Al utilizar medios no guiados resulta más determinante en la transmisión el espectro de frecuencia de la señal producida por la antena que el propio medio de transmisión. En la siguiente tabla se muestran las características más típicas de algunos medios guiados. MedioV. de transmisiónAncho de bandaDistancia entre repetidores Par trenzado4 Mbps250 Khz2 – 10 km Cable coaxial550 Mbps350 Mhz10 –100 km Fibra óptica2 Gbps2 Ghz

10 Ing. Julio Vásconez E. Medios no guiados Radio enlaces de onda corta (SW) La OC es una banda de radio, comprendida entre 2 y 15 Mhz aproximadamente. Poseen un alcance de miles de kilómetros, ya que se reflejan en la ionosfera y además son omnidireccionales, aunque sólo permite reducidas velocidades de transmisión, menores de 1200 bps. Radio enlaces de VHF y UHF Estas bandas cubren aproximadamente desde 55 a 550 Mhz. Son también omnidireccionales, pero a diferencia de las anteriores la ionosfera es transparente a ellas. Su alcance máximo es de un centenar de kilómetros, y las velocidades que permite del orden de los 9600 bps. Su aplicación suele estar relacionada con los radioaficionados y con equipos de comunicación militares, también la televisión y los aviones. Microondas Permiten transmisiones tanto terrestres como con satélites. Rango de frecuencias, del orden de 1 a 10 Ghz. Las microondas son muy direccionales y sólo se pueden emplear en situaciones en que existe una línea visual que une emisor y receptor. Los enlaces de microondas permiten grandes velocidades de transmisión, del orden de 10 Mbps. Las distancias, en tierra, de un enlace suelen ser de unos 30 a 50 Km. máximo. Sin embargo, en el caso de la comunicación con un satélite, si bien las distancias pueden ser de hasta Km., sólo durante una pequeña parte del recorrido la señal se atenúa por el efecto de la atmósfera y el resto del trayecto es prácticamente en el vacío, que no atenúa la señal.

11 Ing. Julio Vásconez E. Transmisión: información digital – Señal digital Para obtener la secuencia que compone la señal digital a partir de los datos digitales se efectúa un proceso denominado codificación. Métodos de codificación: NRZ (No Return to Zero): Es el método que empleamos para representar la evolución de una señal digital en un cronograma. Cada nivel lógico 0 y 1 toma un valor distinto de tensión. NRZI (No Return to Zero Inverted): La señal no cambia si se transmite un uno, y se invierte si se transmite un cero. RZ (Return to Zero): Si el bit es uno, la primera mitad de la celda estará a uno. La señal vale cero en cualquier otro caso. Manchester: Los valores lógicos no se representan como niveles de la señal, sino como transiciones en mitad de la celda de bit. Un flanco de bajada representa un cero y un flanco de subida un uno. Manchester diferencial: Manteniendo las transiciones realizadas en el método Manchester, en este método introduce la codificación diferencial. Al comienzo del intervalo de bit, la señal se invierte si se transmite un cero, y no cambia si se transmite un uno.

12 Ing. Julio Vásconez E. Transmisión: Información digital – Señal analógica Ejemplo: la transmisión de datos digitales a través de las redes telefónicas. Rango del espectro vocal ( ) Hz Uso del modem. Esquemas simples de modulación: FSK FSK (Modulación por desplazamiento de la frecuencia): método más utilizado en modems de baja velocidad (300 a 1200 baudios) diseñados para operar con red telefónica conmutada. Presenta la ventaja de requerir circuitería simple para la demodulación y requisitos de ancho de banda bajos. ASK ASK (modulación por desplazamiento de la amplitud): técnica bastante ineficiente de modulación debido a su mayor sensibilidad al ruido (que modifica al amplitud), y sobre líneas de voz suele utilizarse sólo hasta 1200 bps. Resulta adecuada para la transmisión de datos digitales sobre fibra óptica. En este caso, los bits de valor uno se representan mediante pulsos de luz y los bits a cero por la ausencia de luz. PSK (Modulación por desplazamiento de fase): los niveles uno y cero con distintos ángulos de fase. Con este tipo de modulación el receptor debe mantener una señal portadora de referencia con la que comparar la fase de la señal recibida. Esto implica circuitos de demodulación complejos. Suele emplearse una forma alternativa de modulación en fase, que emplea desplazamientos en la fase relativos a la señal anterior transmitido. Por ejemplo, un desplazamiento de 90º relativos a la señal actual pueden servir para indicar un cero binario y un cambio den la fase de 270º un uno binario. De esta forma el circuito de demodulación solo necesita determinar los desplazamientos en la fase y no el valor absoluto (PSK diferencial).

13 Ing. Julio Vásconez E. Técnicas de corrección de errores Códigos autocorrectores (control de errores forward ). En este caso, cada carácter o trama transmitida contiene suficiente información adicional, no sólo para que el receptor pueda detectar que ha ocurrido un error, sino para que en caso de que ello haya ocurrido pueda inferir la información correcta a partir de los datos recibidos. Estrategias basadas en retransmisión (control de errores backward ). Cada carácter o trama transmitida contiene suficiente información adicional únicamente para permitir que el receptor detecte si ha ocurrido algún error, en cuyo caso el transmisor debe enviar una copia del carácter o trama dañado. Estrategias basadas en retransmisión (control de errores backward ). Cada carácter o trama transmitida contiene suficiente información adicional únicamente para permitir que el receptor detecte si ha ocurrido algún error, en cuyo caso el transmisor debe enviar una copia del carácter o trama dañado. PARIDAD adicional de paridad por elemento transmitido) PARIDAD (bit adicional de paridad por elemento transmitido) Método más comúnmente empleado para detectar errores, cuando el número de bits de información a transmitir es pequeño y la probabilidad de que ocurra un error es baja. Método más comúnmente empleado para detectar errores, cuando el número de bits de información a transmitir es pequeño y la probabilidad de que ocurra un error es baja. Bit 1 Bit 1 Bit 2 Bit 2 Bit n Bit n Bit de paridad Bit de paridad Carácter 1 Carácter 1 b 11 b 11 b 21 b 21 b n1 b n1 P 1 P 1 Carácter 2 Carácter 2 b 12 b 12 b 22 b 22 b n2 b n2 P 2 P 2 Carácter m Carácter m b 1m b 1m b 2m b 2m b nm b nm P m P m Carácter e paridad Carácter e paridad C 1 C 1 C 2 C 2 C n C n C n+1 C n+1 El bit Cse puede considerar como vertical, horizontal o diagonal. Los bits redundantes horizontales se conocen con las siglas LRC (Longitudinal Redundancy Check) y los verticales por VRC (Vertical Redundancy Check). Con este método pueden corregirse errores simples y detectarse dobles, triples y cuádruples si éstos no forman un rectángulo en la matriz de dígitos. El bit C n+1 se puede considerar como vertical, horizontal o diagonal. Los bits redundantes horizontales se conocen con las siglas LRC (Longitudinal Redundancy Check) y los verticales por VRC (Vertical Redundancy Check). Con este método pueden corregirse errores simples y detectarse dobles, triples y cuádruples si éstos no forman un rectángulo en la matriz de dígitos.

14 Ing. Julio Vásconez E. Códigos de redundancia cíclica (CRC) Es el método de detección de errores más empleado en comunicaciones. Es el método de detección de errores más empleado en comunicaciones. Se utiliza con esquemas de transmisión orientados a tramas (o bloques). Se utiliza con esquemas de transmisión orientados a tramas (o bloques). Permiten sustanciales mejoras en fiabilidad respecto a los métodos anteriores. Permiten sustanciales mejoras en fiabilidad respecto a los métodos anteriores. El método se basa en el uso de aritmética polinomial módulo 2 (No hay acarreos en la sustracción ni en la adición y las operaciones suma, resta y OR–exclusivo coinciden). El método se basa en el uso de aritmética polinomial módulo 2 (No hay acarreos en la sustracción ni en la adición y las operaciones suma, resta y OR–exclusivo coinciden). La trama a transmitir – de n bits – representa un polinomio de coeficientes binarios. La trama a transmitir – de n bits – representa un polinomio de coeficientes binarios. La idea consiste en añadir una secuencia de k bits, al final de la trama, de manera que la secuencia de k+n bits resultante constituya los coeficientes de un polinomio divisible de forma exacta por un polinomio G(x) determinado previamente por emisor y receptor. La idea consiste en añadir una secuencia de k bits, al final de la trama, de manera que la secuencia de k+n bits resultante constituya los coeficientes de un polinomio divisible de forma exacta por un polinomio G(x) determinado previamente por emisor y receptor. Cuando el receptor recibe la trama realiza la división entre G(x), si el resto es distinto de cero ha ocurrido un error de transmisión. Cuando el receptor recibe la trama realiza la división entre G(x), si el resto es distinto de cero ha ocurrido un error de transmisión. Con secuencias de control de 16 bits, utilizando los polinomios CRC-16 y CRC-CCITT es posible detectar todos los errores simples y los dobles, todos los que afectan a un número impar de bits, todos los errores tipo ráfaga de 16 bits o menores, el 99,997% de errores ráfaga de 17 bits y el % de los de 18 bits y mayores. Con secuencias de control de 16 bits, utilizando los polinomios CRC-16 y CRC-CCITT es posible detectar todos los errores simples y los dobles, todos los que afectan a un número impar de bits, todos los errores tipo ráfaga de 16 bits o menores, el 99,997% de errores ráfaga de 17 bits y el % de los de 18 bits y mayores. CRC-12 CRC-12 X 12 + x 11 + x 3 + x 2 + x +1 X 12 + x 11 + x 3 + x 2 + x +1 CRC-16 CRC-16 X 16 + x 15 + x X 16 + x 15 + x CRC-CCITT CRC-CCITT X 16 + x 12 + x X 16 + x 12 + x 5 + 1

15 Ing. Julio Vásconez E. Técnicas de Multiplexación El proceso de multiplexación es reversible y por tanto permite la transmisión simultánea de varias estaciones (A, B, C, D) por el mismo medio de transmisión. El proceso de multiplexación es reversible y por tanto permite la transmisión simultánea de varias estaciones (A, B, C, D) por el mismo medio de transmisión. Los dos métodos básicos que nos permiten realizar la multiplexación, son la multiplexación por división del tiempo (MDT) y la multiplexación por división de la frecuencia (MDF). Los dos métodos básicos que nos permiten realizar la multiplexación, son la multiplexación por división del tiempo (MDT) y la multiplexación por división de la frecuencia (MDF).

16 Ing. Julio Vásconez E. Sincronismo en Multiplexores Los multiplexores TDM, asignan turnos de transmisión a las estaciones. Para que no haya errores y se entregue el tráfico de forma correcta es preciso que multiplexor y demultiplexor se encuentren en perfecto sincronismo. Debemos considerar además que es posible que haya errores en la comunicación, con lo cual los esquemas de sincronismo propuestos deberán ser capaces de recuperarse en situaciones de error. Sincronización en sistemas MDTS (Síncronos) Sincronización en sistemas MDTA (Asíncronos)

17 Ing. Julio Vásconez E. Interfase RS-232 Mnemónic o Nombre en Inglés E/SDescripción DTR Data Terminal Ready S El ETD indica que está preparado DSR Data Set Ready E El ETCD indica que está preparado RTS Request To Send S Solicita permiso para transmitir CTS Clear To Send E El ETCD autoriza la transmisión solicitada TXD Transmitted Data S Línea de transmisión de datos serie RXD Received Data E Línea de recepción de datos serie GNDGround- Masa de referencia 0v RI Ring Indicator E Detección de llamada DCD Data Carrier Detect E Detección de portadora

18 Ing. Julio Vásconez E. Protocolo CSMA/CD CSMA/CD En este protocolo, cuando el canal está libre y hay dos o más estaciones que desean transmitir sus tramas se producirá una colisión. Cada estación implicada detectará el hecho y esperará un tiempo aleatorio. A continuación intentará la retransmisión, observando nuevamente el canal para ver si existe actividad. Si T prop es el tiempo de propagación de la señal entre las dos estaciones más lejanas. El tiempo máximo que dos estaciones tardarán en darse cuenta de una colisión es: 2* T prop, En caso de colisión cada estación esperará un tiempo aleatorio. El algoritmo Exponential Backoff consiste en que, en caso de colisión, la estación espera K slots antes de reintentar la transmisión. K se calcula como un valor aleatorio entre 0 y K = 2i –1, donde i es el número de reintentos que se ha realizado con anterioridad sobre la misma trama.

19 Ing. Julio Vásconez E. Ejemplo: Frame Header = 64 Bytes = 512 bits LAN Ethernet = 10Mbps T trans = 512b / 10Mbps = 51.2µs

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22 Información & Estadísticas de una red En cada una de las estaciones de trabajo, desplegar en un reporte automático: 1. Mostrar la configuración de s equipo 2. Conocida la dirección IP, encontrar la dirección física correspondiente. 3. Muestre las direcciones MAC de las tarjetas de red instaladas. 4. Muestre la configuración Ip de su adaptador local. 5. Mostrar los servicios de red disponibles 6. Mostrar los recursos compartidos de un nodo de la red local 7. Mostrar la configuración de su PC como estación de trabajo 8. Mostrar la configuración de su PC como servidor 9. Enviar un mensaje a todos los usuarios de la red 10. Mostrar las conexiones de red de nuestro equipo 11. Mostrar las estadísticas de Ethernet 12. Obtener información en el servidor DNS acerca del host vecino 13. Mostrar la ruta que se sigue hasta llegar al servidor Mostrar la tabla de enrutamiento de la red

23 Ing. Julio Vásconez E. Información & Estadísticas de una red En cada una de las estaciones de trabajo, desplegar en un reporte automático: 1. C:\> systeminfo 2. C:\> arp –a 3. C:\> getmac 4. C:\> ipconfig 5. C:\> net statistics 6. C:\> net view \\computer_name \\computer_name 7. C:\> net config workstation 8. C:\> net config server 9. C:\> net send /users AAAAAAAAAAAAAAAAA 10. C:\> netstat 11. C:\> netstat –se 12. C:\> nslookup 13. C:\> pathping C:\> route print

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25 Introducción a Ethernet y IEEE Ethernet es uns especificación de LAN de banda base que fue inventado por Xerox que opera a 10 Mbps utilizando carrier sense multiple access collision detect (CSMA/CD) para correr sobre cable coaxial Ethernet es uns especificación de LAN de banda base que fue inventado por Xerox que opera a 10 Mbps utilizando carrier sense multiple access collision detect (CSMA/CD) para correr sobre cable coaxial Ethernet fue creada en loa años 70s. El término Ethernet es utilizado para referirse a CSMA/CD. Ethernet fue diseñado para servir en redes con esporádico y ocasional requerimientos pesados de tráfico. Ethernet fue creada en loa años 70s. El término Ethernet es utilizado para referirse a CSMA/CD. Ethernet fue diseñado para servir en redes con esporádico y ocasional requerimientos pesados de tráfico. La especificación IEEE fue desarrollado en 1980 basado en la tecnología Ethernet. La especificación IEEE fue desarrollado en 1980 basado en la tecnología Ethernet. Ethernet Version 2.0 fue en conjunto desarrollado por Digital Equipment Corp., Intel Corp., y Xerox Corp. Y es compatible con IEEE Ethernet Version 2.0 fue en conjunto desarrollado por Digital Equipment Corp., Intel Corp., y Xerox Corp. Y es compatible con IEEE

26 Ing. Julio Vásconez E. Ethernet Actualmente el término Ethernet se usa para implementaciones de redes LAN que incluyen a las tres más importantes: Actualmente el término Ethernet se usa para implementaciones de redes LAN que incluyen a las tres más importantes: Ethernet 802.3, que opera a 10 Mbps sobre cable coaxial y par trenzadoEthernet 802.3, que opera a 10 Mbps sobre cable coaxial y par trenzado Fast ethernet 802.3u, que opera a 100 Mbps sobre par trenzadoFast ethernet 802.3u, que opera a 100 Mbps sobre par trenzado Gigabit ethernet 802.3z, que opera a 1000 Mbps (1 Gbps) sobre fibra óptica y par trenzadoGigabit ethernet 802.3z, que opera a 1000 Mbps (1 Gbps) sobre fibra óptica y par trenzado CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) Direcciones de 48 bits (6 bytes, 12 dígitos hexadecimales) Direcciones de 48 bits (6 bytes, 12 dígitos hexadecimales) Unicast, broadcast, multicast Unicast, broadcast, multicast

27 Ing. Julio Vásconez E. Operación de Ethernet y IEEE La operación de Ethernet IEEE envuelve tres básicos componentes: BroadcastingBroadcasting Acceso al MedioAcceso al Medio Manejo de ColisiónManejo de Colisión 1. Broadcasting. Todos los componentes de la red escucharán el canal, para identificar si existe información, la estación que detecte información que le pertenece, leerá y pasará a las capas superiores

28 Ing. Julio Vásconez E. Operación de Ethernet y IEEE (2) 2. Acceso al medio. Si el canal se encuentra desocupado y una estación desea transmitir, lo hace arbitrariamente sin ningún tipo de restricción 3. Manejo de la Colisión. Puede suceder que a un mismo tiempo dos estaciones detecten el canal libre y necesita transmitir, si transmiten simultáneamente se produce una colisión

29 Ing. Julio Vásconez E. Diferencias entre Ethernet y IEEE 802.3

30 Ing. Julio Vásconez E. Tramas Ethernet, IEEE 802.3

31 Ing. Julio Vásconez E. Tramas Ethernet, IEEE Estructura de la trama Preámbulo: Un arreglo alternante de 1s y 0s le indican a la estación receptora que una trama está llegando (Ethernet o IEEE 802.3). La trama Ethernet incluye un byte adicional Start-of-Frame diferente de la trama IEEE Preámbulo: Un arreglo alternante de 1s y 0s le indican a la estación receptora que una trama está llegando (Ethernet o IEEE 802.3). La trama Ethernet incluye un byte adicional Start-of-Frame diferente de la trama IEEE Start-of-Frame (SOF): Es el byte delimitador de la trama IEEE802.3 y termina con dos 1s seguidos que sirve para sincronizar la recepción de tramas en las estaciones Start-of-Frame (SOF): Es el byte delimitador de la trama IEEE802.3 y termina con dos 1s seguidos que sirve para sincronizar la recepción de tramas en las estaciones Dirección de origen y destino: 6 bytes por cada dirección, los 3 primeros son los identificadores del fabricante (asignados por el IEEE). La dirección de origen es siempre tipo unicast, la dirección de destino puede ser unicast, multicast o broadcast. Dirección de origen y destino: 6 bytes por cada dirección, los 3 primeros son los identificadores del fabricante (asignados por el IEEE). La dirección de origen es siempre tipo unicast, la dirección de destino puede ser unicast, multicast o broadcast. Tipo: Usado en tramas Ethernet para especificar cuál es el protocolo de la capa superior que usará esta trama. Tipo: Usado en tramas Ethernet para especificar cuál es el protocolo de la capa superior que usará esta trama. Longitud: Usado en tramas IEEE802.3, indica el número de bytes de datos que siguen a este campo. Longitud: Usado en tramas IEEE802.3, indica el número de bytes de datos que siguen a este campo. Data (Ethernet): Es la información útil a la capa superior, cuya identificación se la hace en el campo Type. A pesar que Ethernet versión 2 no especifica ningún padding (en contraste con IEEE802.3), Ethernet espera que el tamaño mínimo sea de 46 bytes Data (Ethernet): Es la información útil a la capa superior, cuya identificación se la hace en el campo Type. A pesar que Ethernet versión 2 no especifica ningún padding (en contraste con IEEE802.3), Ethernet espera que el tamaño mínimo sea de 46 bytes

32 Ing. Julio Vásconez E. Tramas Ethernet, IEEE Data (IEEE802.3): Es la información útil a la capa superior. El tamaño mínimo es de 64 bytes y se realiza un relleno en caso de que la información sea insuficiente para llenar 64 bytes.Data (IEEE802.3): Es la información útil a la capa superior. El tamaño mínimo es de 64 bytes y se realiza un relleno en caso de que la información sea insuficiente para llenar 64 bytes. Frame Check Sequence (FCS):4 bytes de Chequeo de Redundancia Cíclica (CRC) creado por el dispositivo que envía la trama y chequeado por el destinatario.Frame Check Sequence (FCS):4 bytes de Chequeo de Redundancia Cíclica (CRC) creado por el dispositivo que envía la trama y chequeado por el destinatario.

33 Ing. Julio Vásconez E. Introducción a Fast Ethernet 100-Mbps Ethernet es una tecnología de alta velocidad que permite aumento de manejo de ancho de banda. La IEEE formó un grupo de estudio para que investigue la posibilidad de implementar transmisiones de Lan a 100 Mbps. El grupo de estudio tuvo grandes avances sin embargo se discrepó en cuanto al mecanismo de acceso. Finalmente se mantuvo el método CSMA/CD como el mecanismo de acceso Ethernet a 100. Se dividió en dos campos: Alianza Fast Ethernet y el Forum 100VG- AnyLAN Cada grupo trabajo en las normas para correr Ethernet (and Token Ring ) a altas velocidades: 100BaseT100VG-AnyLAN, respectivamente.

34 Ing. Julio Vásconez E. 100 BASE T Y 100VG AnyLan 100BaseT es la especifiacción IEEE for the 100-Mbps Ethernet implementation sobre cable twisted-pair (UTP) y shielded twisted-pair (STP). The Media Access Control (MAC) layer is compatible with the IEEE MAC layer. Grand Junction, ahora parte de la Unidad de negocios de Cisco Systems(WBU), desarrrollo Fast Ethernet, mediante la estandarización con la norma IEEE 802.3u 100VG-AnyLAN es una especificación IEEE 100-Mbps Token Ring y Ethernet implementados sobre 4-pares UTP. El nivel MAC no es compatible con la IEEE VG-AnyLAN fue desarrolado por la Hewlett-Packard (HP) para soportar nuevas aplicaciones sensitivas al tiempo como son multimeedia. Se estandarizó con la norma IEEE

35 Ing. Julio Vásconez E. Algunas características de100 BASE T 100BaseT 100BaseT Usa la especificación IEEE802.3, CSMA/CD y la misma tramaUsa la especificación IEEE802.3, CSMA/CD y la misma trama Soporte dual 10/100 mediante los 100BaseT Fast Link Pulses (FLP)Soporte dual 10/100 mediante los 100BaseT Fast Link Pulses (FLP) la capa y superiores se mantienenla capa y superiores se mantienen Esto permite que los concentradores Ethernet sean autosense es decir se comuniquen a 10 o 100 Mbps según la tarjeta de red de la estación.Esto permite que los concentradores Ethernet sean autosense es decir se comuniquen a 10 o 100 Mbps según la tarjeta de red de la estación.

36 Ing. Julio Vásconez E. Fast Ethernet Medio físico para 100Base T Medio físico para 100Base T 100BaseTX100BaseTX 100BaseFX100BaseFX 100BaseT4100BaseT4 Diámetro máximo Diámetro máximo 10 veces menor para 100BaseT que para 10BaseT, pues con el mismo retardo de propagación la estación transmite 10 veces más rápido10 veces menor para 100BaseT que para 10BaseT, pues con el mismo retardo de propagación la estación transmite 10 veces más rápido

37 Ing. Julio Vásconez E. Métodos de Señalización en 100BaseT 100BaseT soporta dos tipos de señalización: 100BaseX100BaseX 4T+4T+ Señalización 100BaseX

38 Ing. Julio Vásconez E. Métodos de Señalización en 100BaseT Señalización 4T+

39 Ing. Julio Vásconez E. Métodos de Señalización en 100BaseT Cable Cat /125micrasCat 3

40 Ing. Julio Vásconez E. 100BaseTX, 100BaseT4 y 100BaseFX 100 Base Tx/T4 100 Base Fx

41 Ing. Julio Vásconez E. Comparación entre 10 y 100 BaseT 100BaseT y 10BaseT utilizan el mismo IEEE MAC access y método de colisión, y tiene el mismo formato de Frame. La principal diferencia entre 100BaseT y 10BaseT (además de la obvia, velocidad) es el diámetro de la red. En 100BaseT diámetro máximo es 205 metros (aproximadamente 10 veces menos que 10-Mbps Ethernet).

42 Ing. Julio Vásconez E. Gigabit Ethernet Trata de ser idéntico a IEEE802.3 Trata de ser idéntico a IEEE802.3 Necesarios cambios a nivel físico, fusión de IEEE802.3 y ANSI X3T11 Fibre Channel Necesarios cambios a nivel físico, fusión de IEEE802.3 y ANSI X3T11 Fibre Channel Se sigue usando CSMA/CD Se sigue usando CSMA/CD

43 Ing. Julio Vásconez E. Gigabit Ethernet (2) Medio físico Medio físico Long-Wave (LW) Laser sobre fibra óptica monomodo y multimodo (1000BaseLX)Long-Wave (LW) Laser sobre fibra óptica monomodo y multimodo (1000BaseLX) Shor-Wave (SW) Laser sobre fibra óptima multimodo (1000BaseSX)Shor-Wave (SW) Laser sobre fibra óptima multimodo (1000BaseSX) Cable blindado de cobre, balanceado, 150 ohm (1000BaseCX)Cable blindado de cobre, balanceado, 150 ohm (1000BaseCX)

44 Ing. Julio Vásconez E. Migración a Gigabit Ethernet (3)

45 Ing. Julio Vásconez E.

46 Fundamentos de Token Ring Creada por IBM en los años 70. Estandarizado por el IEEE como Creada por IBM en los años 70. Estandarizado por el IEEE como Topología física en estrella, usa par trenzado Topología física en estrella, usa par trenzado Token passing Token passing Una trama corta llamada token circula por el anilloUna trama corta llamada token circula por el anillo Cuando una estación lo recibe, si no tiene información que transmitir, reenvía el tokenCuando una estación lo recibe, si no tiene información que transmitir, reenvía el token Si una estación tiene información que transmitir, altera un bit del token convirténdolo en una secuencia start of frame a la cual se le añade la información a transmitirSi una estación tiene información que transmitir, altera un bit del token convirténdolo en una secuencia start of frame a la cual se le añade la información a transmitir La estación de destino copia la información y reenvía la trama hasta llegar al emisorLa estación de destino copia la información y reenvía la trama hasta llegar al emisor No existen colisionesNo existen colisiones

47 Ing. Julio Vásconez E. Token Ring vs. IEEE802.5

48 Ing. Julio Vásconez E. Estaciones Token Ring Los concentradores son los multistation access unit (MSAU) Los concentradores son los multistation access unit (MSAU) Sistema de prioridad Sistema de prioridad Token Ring usa un sofisticado sistema de prioridad que permite que ciertas estaciones designadas con más prioridad usen la red más frecuentemente. La trama Token Ring tiene dos campos de control de prioridad: el campo de prioridad y el campo de reservación.Token Ring usa un sofisticado sistema de prioridad que permite que ciertas estaciones designadas con más prioridad usen la red más frecuentemente. La trama Token Ring tiene dos campos de control de prioridad: el campo de prioridad y el campo de reservación. Mecanismos de administración de fallas Mecanismos de administración de fallas Una estación cualquiera puede ser designada como active monitor y controlar por ejemplo que el token no circule indefinidamenteUna estación cualquiera puede ser designada como active monitor y controlar por ejemplo que el token no circule indefinidamente

49 Ing. Julio Vásconez E. Operación Token Ring y IEEE La operación de Token Ring y IEEE tiene los siguientes procesos: 1Ring insertion 2Passing tokens 3Attaching data 4Extracting data Ring Insertion Seis pasos debe pasar la tarjeta NIC antes de poder forma parte de un anillo:: 1NIC ejecuta un diagnóstico Interno. 2NIC el hardware de conexión y abre el relay mecánico o eléctrico. 3NIC escucha por un monitor activo. 4NIC comprueba si existe dirección duplicada 5NIC aprende del vecino anterior y se presenta al vecino posterior. 6NIC solicita los parámetros de inicialización al anillo

50 Ing. Julio Vásconez E. Operación Token Ring y IEEE 802.5(2) Passing Token Inicia su trabajo de utilización del Token, si no necesita transmitir lo pasa al siguiente. Envío de Data al anillo Son 4 pasos que se lleva a cabo: 1Primero debe obtener el Token 2La estación que obtiene el token altera un bit del token posesionandose del mismo 3La estación luego añade la información que desea transmitir. 4Finalmente la estación envía la información la siguiente estación Extracción de Datos del anillo La estación destino una vez que identifica la información la lee y reenvía al siguiente para que este frame sea enviado sucesivamente al origen, el cual se encargará de eliminar el frame del anillo

51 Ing. Julio Vásconez E. Estaciones Token Ring

52 Ing. Julio Vásconez E. Trama Token Ring Estructura de la trama Estructura de la trama

53 Ing. Julio Vásconez E. Trama Token Ring (2) Estructura de la trama Estructura de la trama Trama Token: 3 bytes, delimitador de inicio (para anunciar la llegada del token), byte de control de acceso (contiene campos de prioridad, reservación, un bit de token y un bit monitor) y delimitador de final (para indicar el fin de la trama token, contiene información de trama dañada y de última trama de una secuencia)Trama Token: 3 bytes, delimitador de inicio (para anunciar la llegada del token), byte de control de acceso (contiene campos de prioridad, reservación, un bit de token y un bit monitor) y delimitador de final (para indicar el fin de la trama token, contiene información de trama dañada y de última trama de una secuencia) Trama de datos/comandos:Trama de datos/comandos: Delimitador de inicio Delimitador de inicio Byte de control de acceso Byte de control de acceso Byte de control de trama, indica si es una trama de datos o control, y si es de control el tipo de comando Byte de control de trama, indica si es una trama de datos o control, y si es de control el tipo de comando Dirección de destino Dirección de destino Dirección de origen Dirección de origen Datos Datos FCS FCS Delimitador de final Delimitador de final

54 Ing. Julio Vásconez E. Prioridad en Token Ring

55 Ing. Julio Vásconez E.

56 FDDI FDDI fue desarollado por la American National Standards Institute (ANSI) X3T9.5 a mediados de los años 80s, y fue luego adoptado por la International Organization for Standardization (ISO)

57 Ing. Julio Vásconez E. Medios de transmisión FDDI FDDI usa fibra óptica como medio principal de transmisión pero puede utilizar Cable de cobre, en ese caso se le conoce como CDDI.

58 Ing. Julio Vásconez E. Frame FDDI Campos FDDI Preamble -- A unique sequence that prepares each station for an upcoming frame. Start Delimiter -- Indicates the beginning of a frame by employing a signaling pattern that differentiates it from the rest of the frame. Frame Control -- Indicates the size of the address fields, whether the frame contains asynchronous or synchronous data, and other control information.

59 Ing. Julio Vásconez E. Frame FDDI (2) Destination Address -- Contains a unicast (singular), multicast (group), or broadcast (every station) address. As with Ethernet and Token Ring addresses, FDDI destination addresses are 6 bytes long. Source Address -- Identifies the single station that sent the frame. As with Ethernet and Token Ring addresses, FDDI source addresses are 6 bytes long. Data -- Contains either information destined for an upper-layer protocol or control information. Frame Check Sequence (FCS) -- Filled by source station with a calculated cyclic redundancy check (CRC) value dependent on frame contents (as with Token Ring and Ethernet). The destination address recalculates the value to determine whether the frame was damaged in transit. If so, the frame is discarded. End Delimiter -- Contains nondata symbols that indicate the end of the frame. Frame Status -- Allows the source station to determine if an error occurred and if the frame was recognized and copied by a receiving station.

60 Ing. Julio Vásconez E. Funcionamiento de FDDI para Fallas En caso de suceder una falla en una parte del anillo principal, se conmuta y se forma un nuevo anillo con el secundario, si las fallas son múltiples, el anillo FDDI se dividirá en anillos independientes

61 Ing. Julio Vásconez E. Optical Bypass Switch Un optical bypass switch es utilizado para prevenir segmentación del anillo y eliminar estaciones con falla. En el siguiente gráfico se observa el funcionamiento de este switch

62 Ing. Julio Vásconez E. Dual Homing Critical devices such as routers or mainframe hosts can use a fault-tolerant technique called dual homing to provide additional redundancy and help guarantee operation. In dual-homing situations, the critical device is attached to two concentrators. One pair of concentrator links is declared the active link; the other pair is declared passive. The passive link stays in backup mode until the primary link (or the concentrator to which it is attached) is determined to have failed. When this occurs, the passive link is automatically activated. The following animation illustrates how the passive link is automatically activated when the primary link fails.


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