Introducción a las redes Ethernet Conceptos generales 1 M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela

Ethernet M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 2  Ethernet es el nombre de una tecnología de redes de computadoras de área local (LANs) basada en tramas de datos.  El nombre viene del concepto físico de ether.  Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de trama del nivel de enlace de datos del modelo OSI.  Ethernet se refiere a las redes de área local y dispositivos bajo el estándar IEEE que define el protocolo CSMA/CD, aunque actualmente se llama Ethernet a todas las redes cableadas que usen el formato de trama descrito más abajo, aunque no tenga CSMA/CD como método de acceso al medio.  Ethernet es popular porque permite un buen equilibrio entre velocidad (10/100/1000 Mb/s), costo y facilidad de instalación.

Red Ethernet: Modelo OSI M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 3 El modelo OSI divide las tareas necesarias para mover información entre dos o mas computadores conectados a una red en siete tareas mas simples llamadas CAPAS. La capa de PRESENTACIÓN pasa sus datos a la capa de SESIÓN, CAPA 5, y así sucesivamente, hacia abajo, hasta llegar a la capa FÍSICA, CAPA 1. Para llegar a B proceso es contrario PRESENTACIÓN SESIÓN TRANSPORTE RED ENLACE FISICA APLICACIÓN PRESENTACIÓN SESIÓN TRANSPORTE RED ENLACE FISICA APLICACIÓN SISTEMA A SISTEMA B

Red Ethernet: Modelo OSI M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 4  ► Capa Física (Capa 1)  La Capa Física es la que se encarga de las conexiones físicas: cable de par trenzado, fibra óptica, etc y la forma en la que se transmite la información (codificación de señal, niveles de tensión/intensidad de corriente eléctrica, modulación, tasa binaria, etc.),si esta es uni o bidireccional (simplex, dúplex o full- duplex).  ► Capa de enlace de datos (Capa 2)  Debe crear y reconocer los límites de las tramas, así como resolver los problemas derivados del deterioro, pérdida o duplicidad de las tramas. La capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico, de la topología de la red, del acceso a la red, de la notificación de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo.  Ejemplos: Ethernet, Token Ring, ATM (Asynchronous Transfer Mode), FDDI (interfaz de datos distribuida por fibra).

Red Ethernet: Modelo OSI M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 5  ► Capa de red (Capa 3)  Se encarga de encontrar un camino manteniendo una tabla de enrutamiento y atravesando los equipos que sea necesario, para hacer llevar los datos al destino. Los equipos encargados son los encaminadores (routers o enrutadores).  Adicionalmente la capa de red debe gestionar la congestión de red, que es el fenómeno que se produce cuando una saturación de un nodo tira abajo toda la red.  Ejemplos: IP  ► Capa de transporte (Capa 4)  Capa encargada de efectuar el transporte de los datos (que se encuentran dentro del paquete) de la máquina origen a la destino, independizándolo del tipo de red física que se esté utilizando. Todo el servicio que presta la capa está gestionado por las cabeceras que agrega al paquete a transmitir.  Ejemplos: TCP, UDP

Red Ethernet: Modelo OSI M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 6  ► Capa de sesión (Capa 5)  Se encarga de: 1 Control de la sesión a establecer entre el emisor y el receptor (quién transmite, quién escucha y seguimiento de ésta). 2 Control de la concurrencia (que dos comunicaciones a la misma operación crítica no se efectúen al mismo tiempo). 3 Mantener puntos de verificación (checkpoints), que sirven para que, ante una interrupción de transmisión por cualquier causa, la misma se pueda reanudar desde el último punto de verificación en lugar de repetirla desde el principio.  ► Capa de presentación (Capa 6)  El objetivo de la capa de presentación es encargarse de la representación de la información, de manera que aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres (ASCII, Unicode, EBCDIC), números, sonido o imágenes, los datos lleguen de manera reconocible.  Esta capa también permite cifrar los datos y comprimirlos.

Red Ethernet: Modelo OSI M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 7  ► Capa de aplicación (Capa 7)  Ofrece a las aplicaciones (de usuario o no) la posibilidad de acceder a los servicios de las demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos, como correo electrónico (POP y SMTP), gestores de bases de datos y servidor de ficheros (FTP). El usuario normalmente no interactúa directamente con el nivel de aplicación. Así por ejemplo un usuario no manda una petición "HTTP/1.0 GET index.html" para conseguir una página en html, ni lee directamente el código html/xml.  ► Unidades de datos  El intercambio de información entre dos capas OSI consiste en que cada capa en el sistema fuente la agrega información de control a los datos, y cada capa en el sistema de destino analiza y convierte la información de control de los datos como sigue:  Si un ordenador (host A) desea enviar datos a otro (host B), en primer término los datos deben empaquetarse a través de un proceso denominado encapsulamiento, es decir, a medida que los datos se desplazan a través de las capas del modelo OSI, reciben encabezados, información final y otros tipos de información.

Red Ethernet M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 8 CSMA/CD : carrier sense mulptiple access whit collision detection. Una estación "escucha" la línea antes de trasmitir datos. Si ninguna otra estación lo está haciendo, entonces envía sus datos. Si la red está ocupada, espera. Si dos estaciones comienzan a trasmitir al mismo tiempo se produce una "colisión". En este caso ambas estaciones detectan la colisión y cesan el envío. Cada una de ellas espera un tiempo y vuelve a intentar.(Este retardo es de valor aleatorio para cada una, para minimizar la posibilidad de que nuevamente ambas estaciones colisionen). ► La topología de la red ethernet es por definición un "bus". Cada estación está ligada en "paralelo" al bus. Cada estación escucha los paquetes y si la dirección de destino es la propia (MAC address) lo recibe y procesa. Si no es para ella lo descarta. En la práctica actual es más corriente usar topologiás físicas "estrellas", si bien a nivel lógico siguen siendo "Bus".

Elementos físicos de una Red Ethernet M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 9 ► NIC, o Tarjeta de Interfaz de Red - permite el acceso de un ordenador u otro equipo (PLC) a una red local. Cada adaptador posee una dirección MAC (Media Acces Control) que la identifica en la red y es única. Un equipo conectado a una red se denomina nodo. 24 BITS FABRICANTE ► Las direcciones MAC son únicas para cada interfaz de la red. Tienen 48 bits: los primeros 24 bits identifican al fabricante y son asignados por el IEEE. Los 24 últimos bits pueden ser la serie u otro dato del fabricante.

Elementos físicos de una Red Ethernet M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 10 ► Repetidor o repeater - aumenta el alcance de una conexión física, recibiendo las señales y retransmitiéndolas, para evitar su degradación a lo largo del medio de transmisión, lográndose un alcance mayor. Usualmente se usa para unir dos áreas locales de igual tecnología y sólo tiene dos puertos. Opera en la capa física del modelo OSI. ► Concentrador o hub - funciona como un repetidor, pero permite la interconexión de múltiples nodos, su funcionamiento es relativamente simple, ya que recibe una trama de ethernet y la repite por todos sus puertos. Es básicamente un repetidor eléctrico. Todos los dispositivos conectados a él comparten el mismo ancho de banda Todo lo que se transmite llega a todos los elementos conectados al hub Todos los dispositivos conectados comparten el mismo dominio de colisión. Introduce lentitud en las redes. Opera en la capa física del modelo OSI.

Elementos físicos de una Red Ethernet M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 11 ► Puente o bridge - interconectan segmentos de red, haciendo el cambio de frames (tramas) entre las redes de acuerdo con una tabla de direcciones que dice en qué segmento está ubicada una dirección MAC. Solamente retransmite las tramas libres de errores, y los que pertenecen al segmento correspondiente.

Elementos físicos de una Red Ethernet M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 12 ► Conmutador o Switch - funciona como el bridge, pero permite la interconexión de múltiples segmentos de red o de equipos. Funciona en velocidades más rápidas y es más sofisticado. Su funcionamiento básico es en las capas física y de enlace de datos del modelo OSI, por lo cual son capaces de procesar información de las trama. Su funcionalidad más importante es gestionar las tablas de dirección. Por ejemplo, una computadora conectada al puerto 1 del conmutador envía una trama a otra computadora conectada al puerto 2, el switch recibe la trama y la transmite a todos sus puertos, excepto aquel por donde la recibió, la computadora 2 recibirá el mensaje y eventualmente lo responderá, generando tráfico en el sentido contrario, por lo cual ahora el switch conocerá las direcciones MAC de las computadoras en el puerto 1 y 2, y cuando reciba otra trama con dirección de destino a alguna de ellas, sólo transmitirá la trama a dicho puerto, lo cual disminuye el tráfico de la red y contribuye al buen funcionamiento de la misma. Los switches permiten interconectar una LAN de 100 Mbps con una LAN de 10 Mbps.

Elementos físicos de una Red Ethernet M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 13 ► ROUTER Filtra el tráfico entre redes según un protocolo específico, no usa solamente las direcciones de los paquetes. Mueve datos de manera efectiva entre los sistemas de las redes. Usa la información del protocolo de la capa 3. Divide las redes en subredes separadas. Reconoce diferentes protocolos.

TCP: Protocolo de Control de Transmisión M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 14 Trabaja conjuntamente con IP para mover paquetes de datos a través de la red. Opera a nivel de la capa de TRANSPORTE Proporciona la conexión de computador a computador Chequea los errores Organiza la conexión y desconexión Genera señales de ¨Aceptación¨ Realiza control del flujo

Direccionamiento IP M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 15 ► El Protocolo Internet (IP) es la implementación más popular de un esquema de direccionamiento de red jerárquico. ► La dirección IP tiene una longitud de 32 bits. ► Para facilitar el manejo de estas direcciones de 32 bits, las direcciones IP de agrupan en números de 8 bits, separados por puntos y representados en formato decimal

Direccionamiento IP M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 16  Partes de la dirección IP.  Se compone de dos partes:  Número de host.  Como las direcciones IP están formadas por cuatro octetos, se puede utilizar uno, dos o tres octetos para identificar el número de red.  Número de red.  También se pueden utilizar hasta 3 octetos para identificar la parte de hosts de una dirección IP. REDHOST

Clases de direcciones IP M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 17 ClaseFormato IP (r=red, h=host) Redes disponibles Host disponibles por Red RangoMascara de subred Ar.h.h.h Br.r.h.h Cr.r.r.h Dgrupo ENo validas redhost 10redhost 110redhost 1110grupo de multidifusión 1111direcciones reservadas (no utilizar) Clase A Clase B Clase C Clase D Clase E

Clases de direcciones IP M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 18  Identificador de red.  Los hosts solo pueden comunicarse con los dispositivos de una red que tengan el mismo identificador de red.  Direcciones IP publicas.  Son visibles en todo Internet.  Direcciones IP privadas.  Son visibles únicamente por otros hosts de su propia red o de otras redes privadas interconectadas por routers.

Clases de direcciones IP M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 19  A su vez, las direcciones pueden ser:  Direcciones IP estáticas (fijas).  Un host que se conecta a la red con dirección IP estática siempre lo hará con una misma dirección IP.  Direcciones IP publicas estáticas: son las que utilizan los servidores de Internet con objeto de que estén siempre localizables por los usuarios en Internet.  Direcciones IP dinámicas.  Un host que se conecte a la red mediante dirección IP dinámica, cada vez que se conecte lo hará con una dirección IP distinta.  Direcciones IP publicas dinámicas: son las que se utilizan en la conexión a Internet mediante modem. Broadcast, en castellano difusión, es un modo de transmisión de información donde un nodo emisor envía información a una multitud de nodos receptores de manera simultánea, sin necesidad de reproducir la misma transmisión nodo por nodo.

Clases de direcciones IP M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 20  Direcciones privadas.  Hay ciertas direcciones de cada clase de direcciones IP que no están asignadas. Se denominan direcciones privadas.  Pueden se utilizadas por los hosts que usan traducción de dirección de red (NAT), para conectarse a una red pública o por un servidor proxy.  Las usan aplicaciones que no requieren conectividad externa.  Cualquier trafico que posea una dirección destino dentro de uno de los intervalos de direcciones privadas NO se enrutará a través de Internet. Rango de direcciones de red privadas Clase A Clase B Clase C

Cableado Ethernet M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 21

Cableado Ethernet M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 22 Premium 5e ® F/UTP Cable - International System 6 ® UTP Cable - International Premium 5e ® UTP Cable - International TERA ® 1200 MHz Cable - International LightSystem ® Fiber Optic Cable Multimode LightSystem ® Fiber Optic Cable Singlemode

Conectores (pin) M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 23

Conectores M.P.M. y F.P.M. DEPTO.ELECTRICIDAD-C.I.P. ETI Tudela 24