Redes de Computadores Ing. Cecilia E. Jaramillo Jaramillo, PhD. Quito, Abril de 2019
Sumario Cecilia E. Jaramillo JaramilloRedes de Computadores UNIDAD I: Redes de computadoras TEMA 1: Marco Conceptual de las redes: Elementos de una red, hardware, estaciones de trabajo, servidores, medios de transmisión. TEMA 2 Topología: Bus, Anillo, Estrella, Árbol, Compuesta, Red Ethernet, Red Token, Ring, Red FDDI.
Objetivo Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores UNIDAD I: Redes de computadoras TEMA 1: Marco Conceptual de las redes: TEMA 2 Topología Objetivo : Conocer los conceptos y principios generales de las redes de computadoras, topologías existentes, sus desventajas y ventajas.
Marco Conceptual de las Redes Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Elementos de una Red Servidor Es un computador que se encarga de tareas específicas dentro de la red, por ejemplo de gestionar el sistema de archivos de la red, dar servicio a las impresoras, controlar las comunicaciones, etc. Atienden a los demás computadores y centralizan el control de la red. Puede ser dedicado o no dedicado. Cliente o Estación de Trabajo Se refiere a cada uno de los computador que forman parte de la red y permiten el acceso a la misma. Hacen uso de los recursos administrados por el servidor. Nodo Computador/dispositivo conectado.
Marco Conceptual de las Redes Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Otros elementos de Hw: Tarjeta de red Cableado (medio) Routers l Switchs Divide la red en segmentos o interconecta segmentos. Usa la dirección física de destino del paquete Bridge multipuertos Determinación de ruta
Marco Conceptual de las Redes Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Medios de Transmisión Según la tecnología de transmisión usada, las redes se pueden clasificar en dos: Redes de Broadcast (Enlaces de difusión). Redes Point-To-Point (Enlaces punto a punto).
Marco Conceptual de las Redes Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Medios de Transmisión Redes de Broadcast (Enlaces de difusión). La transmisión de datos se realiza por un sólo canal de comunicación que es compartido por todas las máquinas de la red. Cualquier paquete de datos enviado por cualquier máquina es recibido por todas las máquinas pertenecientes a la red. Un campo de dirección dentro de cada paquete especifica a quién se dirige. Cuando una máquina recibe un paquete, verifica el campo de dirección. Si el paquete está destinado a la máquina receptora, ésta procesa el paquete; si el paquete está destinado para otra máquina, sólo lo ignora. Algunos sistemas de difusión también soportan la transmisión a un subconjunto de máquinas, lo cual se conoce como multidifusión (multicasting).
Marco Conceptual de las Redes Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Medios de Transmisión Redes de Broadcast (Enlaces de difusión). Analogía de una red broadcast: Como analogía considere alguien parado en una sala de juntas gritando: “Watson, ven aquí. Te necesito”. Aunque muchas personas hayan recibido (escuchado) el paquete, sólo Watson responderá; los otros simplemente lo ignorarán.
Marco Conceptual de las Redes Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Medios de Transmisión Redes Point-To-Point (Enlaces punto a punto). Aquellas en las que existen muchas conexiones entre parejas individuales de máquinas. Para ir del origen al destino en una red formada por enlaces de punto a punto, los mensajes cortos (conocidos como paquetes en ciertos contextos) tal vez tengan primero que visitar una o más máquinas intermedias. Es posible usar varias rutas de distintas longitudes, por tanto es importante encontrar las más adecuadas en las redes de punto a punto. A la transmisión punto a punto en donde sólo hay un emisor y un receptor se le conoce como unidifusión (unicasting). Se debe asegurar confiabilidad en el envío, control de flujo, detección de errores, etc. Ejemplos de protocolos: Point-to- Point Protocol (PPP) High Level Data Link Control (HLDC)
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Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Fuente imagen: Topología : Forma en la que está diseñada la red. Físicamente (características del Hw) Lógicamente (características del Sw) ¿Cómo elegir una topología? - Minimizar los costos - Tolerancia a fallos o facilidad de localizarción de los mismos. - Facilidad de instalación y configuración.
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Bus La topología de bus tiene todos sus nodos conectados directamente a un enlace y no tiene ninguna otra conexión entre nodos. Físicamente cada host está conectado a un cable común, por lo que se pueden comunicar directamente. La topología de bus permite que todos los dispositivos de la red puedan ver todas las señales de todos los demás dispositivos, lo que puede ser ventajoso si desea que todos los dispositivos obtengan esta información. Sin embargo, puede representar una desventaja, ya que es común que se produzcan problemas de tráfico y colisiones, que se pueden paliar segmentando la red en varias partes. Es la topología más común en pequeñas LAN.
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Bus VENTAJAS: - Muy sencilla: un conjunto de equipos se conectan todos a través de un bus único. - Los equipos se conectan directamente al medio de transmisión, no necesitando elementos intermedios que encarezcan la instalación. DESVENTAJAS: - La ruptura del cable hace que los hosts queden desconectados. - Limitación de distancia entre los equipos que se conectan al bus. De lo contrario se corre el riesgo de no aseguran los niveles de señal necesarios. - Poca seguridad. La mayoría de las redes pequeñas de finales de los años 80 y principios de los 90 utilizaban este tipo de topología, con un bus establecido a través de un cable coaxial. Vel. Máxima de transmisión: 10 Mbps.
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Bus 10 Base – 5 (Thick Ethernet ) - Cada extremo del cable debe llevar un terminador. - Cada nodo se conecta al cable con un dispositivo llamada “tranceptor” - El cable es de 10mm de grosor y muy rígido, lo cual dificulta la conección. - Es muy resistente a las interferencias. Se puede usar para distancias largas. - Se conoce al cable como RG8 o RG11 10 Base – 2 (Thin Ethernet) - Más delgado y más barato que el 10 Base – 5. - Cada dispositivo se conecta con un adaptador BNC en forma de T. - Al final del cable se coloca terminadores (resistencia de 50 ohmnios). - Se conoce al cable como RG58.
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Anillo Se encuentra compuesta únicamente por un anillo cerrado que está formado por nodos y enlaces, en donde cada nodo tendrá una única conexión de entrada y una de salida. Estarán conectados únicamente con los dos nodos adyacentes así evitarían los fallos por colisión. Cuando un ordenador quiere enviar una trama a otro, ésta debe pasar por todos los or- denadors que haya entre ellos: la circulación por el anillo es uni-direccional. Cada estación tiene un receptor y un transmisor que hace la función de traductor, pasando la señal a la siguiente estación. En este tipo de red la comunicación se da por el paso de un token o testigo, que se puede conceptualizar como un cartero que pasa recogiendo y entregando paquetes de información, de esta manera se evitan eventuales pérdidas de información debidas a colisiones.
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Anillo El dispositivo que conecta el ordenador al anillo es el repetidor, un circuito con tres conexiones: Conexión de entrada de tramas desde el anillo al ordenador (A). Conexión de salida de tramas desde el ordenador al anillo (B). Conexión bidireccional, por la que pasan todas las tramas que entran y salen del ordenador. El repetidor tiene tres modos de trabajo: Modo escucha: el repetidor toma las tramas que le llegan por A y las pone simultáneamente en B y C, para que continúen por el anillo y para que el ordenador reciba una copia de las mismas y la analice. Si es el destinatario de la trama, se la queda y, en caso contrario, la descarta. Modo transmisión: el ordenador envía información a la red. Poneuna trama en C, de manera que cruza el repetidor y sale por Bhacia el ordenador siguiente del anillo. Modo cortocircuito: las tramas que llegan por A se ponen directa- mente en B sin proporcionar una copia de las mismas al ordena-dor. Este modo sirve para que el anillo continúe funcionando si elordenador correspondiente no está activo.
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Anillo Ventajas Igual acceso a la información para todos los nodos o computadoras. El rendimiento se mantienen por mas que varios nodos funcionen simultaneamente. Arquitectura de mucha solidez. Desventajas Difícil de diagnosticar problemas y de repararlos. Las estaciones intermedias a un envió de archivos podrán ver el paquete ya que obligatoriamente tendrán que pasar por ellas. Transmisión lenta. Variante: Anillo Doble Crea “redundancia” (Tolerancia a fallos)
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Estrella Las estaciones están conectadas directamente al servidor u ordenador (no están conectadas entre sí) que es el encargado de controlar todas las comunicaciones. Necesita de un hub o switch. Las conexiones se hacen con Cable UTP y conectores RJ45. El malfuncionamiento de un ordenador no afecta en nada a la red entera, puesto que cada ordenar se conecta independientemente (fiabilidad). Esta red crea una mayor facilidad de supervisión y control de información ya que para pasar los mensajes deben pasar por el hub o concentrador, el cual gestiona la redistribución de la información a los demás nodos.
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Estrella Ventajas - Flexibilidad para aumentar el número de equipos. - Si un computador “cae”, el resto de la red sigue sin problemas, a menos que el que cae, sea el servidor. - el diagnóstico de problemas es Desventajas - El costo del cableado puede llegar a ser muy alto. - Su punto débil es el hub ya que es el que sostiene la red. - No es adecuada para instalaciones grandes debido a la cantidad de cables necesarios. - La comunicación entre estaciones es lenta.
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Árbol Se trata de un cable que presenta diversas ramificaciones, donde hay un gran flujo jerárquico de información. Este cableado llega a ser de punto a punto en segmentos individuales. Es similar a una serie de redes en estrella interconectadas con la diferencia de que no tiene un concentrador central pero tiene un nodo de enlace troncal (hub/switch) desde donde se ramifican los demás nodos. La desventaja de su uso es que la medida independiente de los segmentos está determinado directamente por el tipo de cable, donde si cae este todo el segmento fallará.
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Árbol Ventajas Cableado punto a punto para segmentos individuales. Soportado por multitud de vendedores de software y de hardware. Facilidad de resolución de problemas. Mucho más rápida que otra. Desventajas - Se requiere mucho cable. - La medida de cada segmento viene determinada por el tipo de cable utilizado. - Si se cae el segmento principal todo el segmento también cae. - Es difícil de configurar. - Si se desconecta un nodo, todos los que están conectados a él se desconectará también.
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Compuesta (Mixta/ Híbrida) Puede combinar todos los tipos de topologías existentes para formar solamente una muy compleja. Para administrarla de manera adecuada se se deberá de adquirir considerar todos los factores que formarán esa red. Se puede formar: Estrella – Anillo, Estrella-Bus
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Compuesta (Mixta/ Híbrida) Estrella – Bus Es una red en bus al que estan conectados los hubs de pequeñas redes en estrella, no hay ningun ordenador que se conecte directamente al bus. Estrella – Anillo Es una red en bus al que estan conectados los hubs de pequeñas redes en estrella, no hay ningun ordenador que se conecte directamente al bus. Ventaja: Combina las ventajas de las topologías usadas. Desventaja: Puede ser difícil de configurar
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Red Ethernet (IEEE 802.3) Norma o estándar (IEEE 802.3) que determina la forma en que los puestos de la red envían y reciben datos sobre un medio físico compartido que se comporta como un bus lógico, independientemente de su configuración física. Originalmente fue diseñada para enviar datos a 10 Mbps, aunque posteriormente ha sido perfeccionada para trabajar a 100 Mbps, 1 Gbps o 10 Gbps y se habla de versiones futuras de 40 Gbps y 100 Gbps. En sus versiones de hasta 1 Gbps utiliza el protocolo de acceso al medio CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect - Acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones). Actualmente Ethernet es el estándar más utilizado en redes locales/LANs.
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Red Ethernet (IEEE 802.3) La gráfica muestra un ejemplo de topología de Ethernet conmutada. Cada computadora se comunica mediante el protocolo Ethernet y se conecta a una caja conocida como switch con un enlace de punto a punto. Un switch tiene varios puertos, cada uno de los cuales se puede conectar a una computadora. El trabajo del switch es transmitir paquetes entre las computadoras conectadas a él, y utiliza la dirección en cada paquete para determinar a qué computadora se lo debe enviar. Es responsabilidad del protocolo determinar qué rutas deben recorrer los paquetes para llegar de manera segura a la computadora de destino.
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Red Token Ring (IEEE 802.5) Su funcionamiento se basa en el paso de un pequeño mensaje conocido como token de una estación a otra, en el mismo orden predefinido. El token representa el permiso para enviar. Si una estación tiene una trama puesta en cola para transmitirla cuando recibe el token, puede enviar esa trama antes de pasar el token a la siguiente estación. Si no tiene una trama puesta en cola, simplemente pasa el token. La topología de la red se utiliza para definir el orden en el que las estaciones envían información.
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Red FDDI (Fiber Distributed Data Interface) La interfaz de datos distribuida por fibra, es un conjunto de estándares ISO y ANSI para la transmisión de datos en redes de computadoras de área extendida (WAN) o de área local (LAN), mediante cables de fibra óptica. Se basa en la arquitectura Token Ring y permite una comunicación tipo full dúplex. Dado que puede abastecer a miles de usuarios, una LAN FDDI suele ser empleada como backbone para una red de área amplia (WAN). Una red FDDI utiliza dos arquitecturas token ring, una de ellas como apoyo en caso de que la principal falle.
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Red FDDI (Fiber Distributed Data Interface) En cada anillo, el tráfico de datos se produce en dirección opuesta a la del otro. Empleando uno solo de esos anillos la velocidad es de 100 Mbps y el alcance de 200 km, con los dos la velocidad sube a 200 Mbps pero el alcance baja a 100 km. El mayor tamaño de sus anillos conduce a que su latencia sea superior y más de una trama puede estar circulando por un mismo anillo a la vez. Pueden soportan miles de usuarios pero solo se puede utilizar con cable de fibra óptica.
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores TAREA TRABAJO AUTÓNOMO: Buscar información sobre: Redes de Área Personal, Redes de Área Local, Redes de Área Metropolitana, Redes de Área Extendida Realizar un resumen ejecutivo de cada tema (Solo considerar los datos realmente relevante) Subir el resumen en el link creado en la plataforma. Fecha máxima de entrega: Jueves 18 de abril de 2019
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores Bibliografía Topologías de Red, ¿Qué es FDDI? System Requirements to Implement FDDI copper-distributed-data-interface-fddi-cddi/ html?dtid=osscdc000283
Redes de Computadores Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Quito, Abril de 2019 ¿Preguntas? Gracias por su atención.
Topologías Cecilia E. Jaramillo Jaramillo Redes de Computadores TAREA En términos generales, el asunto es compartir recursos y la meta es que todos los programas, equipo y en especial los datos estén disponibles para cualquier persona en la red, sin importar la ubicación física del recurso o del usuario. Un ejemplo obvio y de uso popular es el de un grupo de empleados de oficina que comparten una impresora. Ninguno de los individuos necesita realmente una impresora privada, por otro lado, una impresora en red de alto volumen es más económica, veloz y fácil de mantener que una extensa colección de impresoras individuales.