Planificación y Administración de Redes

Arturo Mora Rioja
Mercedes Rodríguez Villafáfila
Planificación y Administración de Redes
Planificación y
Administración de
Redes
Primera edición, 2011
Autores: Arturo Mora Rioja y Mercedes Rodríguez Villafáfila
Maquetación: Patricia Penavella Soto
Edita: Educàlia Editorial, S.L.
Imprime: Publidisa
ISBN: 978-84-15161-67-7
Depósito Legal: SE-7180-2011
Printed in Spain/Impreso en España.
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ÍNDICE
UNIDAD 1: CARACTERIZACIÓN DE REDES.....................................................................9
1.
2.
3.
4.
Telecomunicaciones........................................................................................................9
Elementos de un sistema de comunicaciones...................................................................10
Redes de ordenadores..................................................................................................10
Tipos de redes ............................................................................................................11
4.1 Por extensión geográfica..........................................................................................11
4.2 Por propietario........................................................................................................12
4.3 Por topología..........................................................................................................12
4.4 Por el tipo de enlaces entre nodos de red...................................................................14
5. Tipos de transmisión.....................................................................................................16
6. Dispositivos de red.......................................................................................................16
7. Arquitecturas de protocolos............................................................................................17
7.1 Protocolos..............................................................................................................17
7.2 Interfaces y servicios...............................................................................................18
7.3 Primitivas de servicio...............................................................................................19
7.4 Elementos de una arquitectura de protocolos..............................................................21
7.5 Sistemas abiertos...................................................................................................22
8. El modelo OSI.............................................................................................................22
9. TCP/IP........................................................................................................................30
10.Otras arquitecturas de red.............................................................................................35
10.1 SNA....................................................................................................................35
10.2 Windows..............................................................................................................36
10.3 Otras arquitecturas de protocolos............................................................................38
11. Características de las Redes de Área Local.......................................................................38
11.1 Componentes de una LAN......................................................................................38
11.2 Aplicaciones de LAN..............................................................................................40
11.3 Arquitectura de LAN..............................................................................................41
12. Normalización..............................................................................................................42
UNIDAD 2: FUNDAMENTOS DE REDES. NIVELES CERCANOS AL USUARIO O AL
SERVICIO ...................................................................................................44
1. Introducción................................................................................................................44
2. La capa de transporte en el modelo TCP/IP......................................................................44
2.1 Protocolo TCP.........................................................................................................45
2.2 Protocolo UDP.........................................................................................................48
2.3 Protocolo SCTP........................................................................................................50
3. La capa de aplicación en TCP/IP......................................................................................50
3.1 Protocolos que usan UDP..........................................................................................50
3.2 Protocolos que usan TCP..........................................................................................51
3.3 Protocolos que funcionan sobre TCP y UDP.................................................................53
3.4 Asociación entre puertos y protocolos........................................................................53
3.5 El sistema DNS.......................................................................................................54
4. Utilidades y comandos comunes de TCP/IP.......................................................................55
UNIDAD 3: FUNDAMENTOS DE REDES. NIVEL DE RED. DIRECCIONAMIENTO IP .....61
1.
2.
3.
4.
Direcciones en TCP/IP...................................................................................................61
El nivel de red de TCP/IP...............................................................................................62
Sistemas de numeración...............................................................................................66
Direccionamiento IP .....................................................................................................69
4.1 Clases...................................................................................................................69
4.2 Direcciones especiales.............................................................................................70
4.3 Máscaras de red.....................................................................................................71
4.4 Subredes. Máscaras de subred..................................................................................72
4.5 VLSM (máscaras de subred de longitud variable)..........................................................73
4.6 Direccionamiento sin clases: CIDR (Classless Inter-Domain Routing).............................74
4.7 Supernetting..........................................................................................................75
5. Asociación de direcciones..............................................................................................75
5.1 Asociación de direcciones lógicas a físicas (ARP).........................................................75
5.2 Asociación de direcciones físicas a lógicas (RARP, BOOTP y DHCP).................................76
6. Direcciones IPv6..........................................................................................................77
7. Otros protocolos de nivel de red.....................................................................................78
7.1 ICMP.....................................................................................................................78
7.2 IGMP.....................................................................................................................80
7.3 IPSec....................................................................................................................80
UNIDAD 4: FUNDAMENTOS DE REDES. NIVELES FÍSICO Y DE ENLACE.....................81
1. Fundamentos de la transmisión de datos..........................................................................81
1.1 Analógico y digital...................................................................................................81
1.2 El nivel físico..........................................................................................................81
1.3 Señales.................................................................................................................82
1.4 Codificación analógica.............................................................................................86
1.5 Modulación............................................................................................................87
1.6 Codificación...........................................................................................................90
1.7 Multiplexación........................................................................................................94
2. Medios de transmisión....................................................................................................96
2.1 Medios guiados......................................................................................................96
2.2 Medios no guiados.................................................................................................102
3. El nivel de enlace.......................................................................................................104
3.1 Subcapas del nivel de enlace...................................................................................105
3.2 Funciones del nivel de enlace..................................................................................105
3.3 Gestión del enlace de datos....................................................................................120
3.4 Protocolos de nivel de enlace..................................................................................120
UNIDAD 5: REDES DE ÁREA LOCAL.............................................................................125
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Consideraciones previas: necesidades, usos y operaciones...............................................125
Dispositivos de interconexión.......................................................................................127
Dominios de colisión y de difusión...................................................................................132
Normalización en LAN.................................................................................................133
Tipos de redes comerciales. Ethernet (IEEE 802.3)..........................................................133
Tipos de redes comerciales. Wi-fi (IEEE 802.11).............................................................135
Otros tipos de redes comerciales..................................................................................138
Cableado estructurado (SCE).......................................................................................139
UNIDAD 6: ROUTERS. ENCAMINAMIENTO.................................................................147
1. Introducción a los routers............................................................................................147
1.1 Características de los routers..................................................................................147
1.1.1 Los routers según OSI..................................................................................147
1.1.2 Los routers como elementos de diseño en una red empresarial...........................149
1.2 Funcionamiento de los routers................................................................................150
1.2.1 La tabla de encaminamiento.........................................................................150
1.2.2 Los protocolos de encaminamiento................................................................152
1.2.3 Actualización de las tablas de encaminamiento...............................................154
1.3 Clasificación de los protocolos de encaminamiento dinámicos......................................155
1.3.1 Concepto de sistema autónomo....................................................................156
1.3.2 Distinción entre protocolos de encaminamiento interior y exterior......................157
1.3.3 Encaminamiento con clase y encaminamiento sin clase....................................157
2. Protocolos de encaminamiento interior o IGP (Interior Gateway Protocol)...........................160
2.1 Protocolos dinámicos vector-distancia......................................................................160
2.1.1 Fundamentos.............................................................................................160
2.1.2 Problemas en la convergencia del encaminamiento..........................................162
2.2 Protocolos dinámicos de estado de los enlaces..........................................................168
2.2.1 Fundamentos..............................................................................................168
2.2.2 Procedimientos del encaminamiento de estado de los enlaces............................171
2.3 Comparación de protocolos interiores......................................................................172
3. RIP (Routing Information Protocol-protocolo de información de encaminamiento).................172
3.1 Fundamentos de RIP (RIPv1)..................................................................................172
3.2 Incompatibilidad de RIPv1 con VLSM y CIDR.............................................................173
3.3 Ventajas y desventajas de RIPv1.............................................................................175
3.4 RIPv2..................................................................................................................176
3.5 RIPng (RIP for IPv6)..............................................................................................176
4. OSPF (Open Shortest Path First-protocolo abierto de estado de los enlaces)........................177
4.1 Fundamentos de OSPF...........................................................................................177
4.2 Tipos de mensajes OSPF........................................................................................178
4.2.1 Adyacencias OSPF entre vecinos....................................................................178
4.3 Actualizaciones OSPF en enlaces multiacceso............................................................179
4.4 Problemas de convergencia en OSPF........................................................................179
4.5 Encaminamiento jerárquico en OSPF........................................................................180
4.6 Ventajas y desventajas de OSPF..............................................................................180
5. Protocolos de encaminamiento exterior o EGP (Exterior Gateway Protocol).........................181
6. Componentes de un router..........................................................................................182
6.1 Configuración hardware del router...........................................................................182
6.1.1 Interfaces para conexión a LAN.....................................................................183
6.1.2 Interfaces para la administración del router....................................................183
6.1.3 Interfaces para conexión a WAN...................................................................184
6.1.4 Memorias internas del router........................................................................186
6.2 Software del router...............................................................................................187
6.2.1 IOS (Internetwork Operating System-sistema operativo entre redes)................187
6.2.2 Secuencia de arranque del IOS.....................................................................187
6.2.3 CLI (Command Line Interface-interfaz de línea de comandos)...........................189
6.2.4 SDM..........................................................................................................191
7. Administración de un router Cisco.................................................................................192
7.1 Procedimientos básicos de administración.................................................................192
7.1.1 Cambiar el nombre al router.........................................................................192
7.1.2 Configurar las contraseñas del router.............................................................192
7.1.3 Configurar el acceso mediante ssh................................................................193
7.1.4 Configurar el acceso mediante http...............................................................194
7.1.5 Reinicio del router......................................................................................195
7.1.6 Procedimientos en el modo ROMmon (ROM Monitor).......................................195
7.1.7 Restablecer la configuración a los valores de fábrica........................................195
7.1.8 Configurar un banner..................................................................................196
7.1.9 Guardar la configuración activa como configuración del arranque......................196
7.1.10 Copias de respaldo de la configuración del router............................................196
7.1.11 Restaurar la configuración del router.............................................................196
7.1.12 Desactivar la resolución DNS en el router.......................................................197
7.1.13 Procedimiento para recuperar las contraseñas del router..................................197
7.1.14 Otros comandos de interés...........................................................................198
7.2 Revisión de la configuración del router.....................................................................198
7.2.1 Revisión de configuraciones globales.............................................................198
7.2.2 Revisión de la configuración de encaminamiento.............................................199
7.2.3 Revisión de la configuración de interfaces......................................................199
7.2.4 Pruebas de conectividad..............................................................................200
7.2.5 Revisión de las conexiones telnet o SSH activas..............................................200
7.3 Configuración de las interfaces del router.................................................................200
7.3.1 Habilitar el uso de las direcciones de subred 0 y de la subred con solo bits a 1
en versiones antiguas del IOS......................................................................201
7.3.2 Configuración de las interfaces LAN...............................................................201
7.3.3 Configuración de las interfaces WAN o serie...................................................201
7.4 Configuración de la resolución DNS en el router.........................................................202
7.5 Configuración del encaminamiento estático..............................................................202
7.6 Configuración de RIP.............................................................................................202
7.6.1 RIPv1........................................................................................................202
7.6.2 RIPv2........................................................................................................203
7.6.3 Desactivar RIP en una interfaz......................................................................203
7.6.4 Compatibilidad de RIPv1 y RIPv2..................................................................203
7.6.5 Revisar y depurar RIP..................................................................................203
7.7 Configuración básica de OSPF.................................................................................204
7.7.1 ID del router...............................................................................................204
7.7.2 Elección de DR y BDR..................................................................................205
7.7.3 Revisar y depurar PSPF................................................................................205
7.8 Propagación de la ruta predeterminada....................................................................206
7.9 Interpretación de la tabla de encaminamiento del router.............................................206
7.9.1 Tipos de rutas en la tabla.............................................................................206
7.9.2 Búsqueda de la mejor ruta en la tabla de encaminamiento...............................207
7.10 Configuración de IPv6 en un router Cisco................................................................209
7.10.1 Activar IPv6 y configurar las interfaces IPv6...................................................209
7.10.2 Configuración y verificación de RIPng para IPv6..............................................209
8. Configuración de ACLs en un router Cisco......................................................................210
8.1 Introducción a las ACLs..........................................................................................210
8.2 Funcionamiento de las ACLs....................................................................................211
8.3 Tipos de ACLs.......................................................................................................212
8.3.1 ACLs estandar............................................................................................212
8.3.2 ACLs extendidas.........................................................................................212
8.3.3 ACLs nombradas........................................................................................212
8.4 Edición de ACLs....................................................................................................213
8.4.1 Reglas importantes a tener en cuenta............................................................213
8.4.2 Especificación de direcciones IP en una ACL (máscara wildcard)........................214
8.5 Aplicar una ACL a una interfaz................................................................................214
8.6 Ejemplo sencillo de aplicación de ACLs.....................................................................214
8.7 Ejemplo no tan sencillo de aplicación de ACLs...........................................................215
8.8 ACLs para restringir el acceso a traves de terminales virtuales....................................218
8.9 Verificación de las ACLs..........................................................................................218
UNIDAD 7: SWITCHES. VLAN......................................................................................219
1. Introducción a los switches..........................................................................................219
1.1 Características de los switches................................................................................219
1.2 Funcionamiento de los switches..............................................................................219
1.3 Tipos de conmutación............................................................................................221
1.4 Conmutación simétrica y asimétrica.........................................................................222
1.5 Switches de nivel 3...............................................................................................222
2. Redundancia, bucles y STP...........................................................................................223
2.1 Redundancia.........................................................................................................223
2.2 Bucles de conmutación..........................................................................................223
2.3 STP (Spanning Tree Protocol-protocolo de árbol de expansión)....................................224
3. Componentes de un switch..........................................................................................226
3.1 Configuración hardware de un switch.......................................................................226
3.1.1 Interfaces de conexión................................................................................226
3.1.2 Interfaces de alta velocidad (puertos uplink)..................................................226
3.1.3 Interfaces para la administración del switch...................................................226
3.1.4 Memorias internas del switch.......................................................................227
3.2 Software del switch...............................................................................................227
3.2.1 CatOS (Catalyst Operating System-sistema operativo de Catalyst)....................227
3.2.2 Secuencia de arranque del CatOS.................................................................228
3.2.3 CLI (Command Line Interface-interfaz de línea de comandos)..........................228
4. Administración de un switch Cisco................................................................................229
4.1 Procedimientos básicos de administración................................................................229
4.1.1 Cambiar el nombre al switch........................................................................229
4.1.2 Configurar las contraseñas del switch............................................................229
4.1.3 Asignar al switch dirección IP y puerta de enlace predeterminada.....................229
4.1.4 Configurar el acceso mediante telnet y ssh....................................................230
4.1.5 Configurar el acceso mediante http...............................................................230
4.1.6 Reinicio del switch......................................................................................230
4.1.7 Eliminación de los archivos de configuración...................................................230
4.1.8 Configurar un banner..................................................................................231
4.1.9 Salvar la configuración activa como configuración del arranque.........................231
4.1.10 Copias de respaldo de la configuración del switch............................................231
4.1.11 Restaurar la configuración del switch.............................................................231
4.1.12 Procedimiento para recuperar las contraseñas del switch..................................231
4.2 Revisión de la configuración del switch.....................................................................232
4.2.1 Revisión de configuraciones globales.............................................................232
4.2.2 Revisión de la configuración de interfaces......................................................232
4.2.3 Revisión de las conexiones telnet activas.......................................................233
4.3 Configuración de las interfaces del switch.................................................................233
4.4 Seguridad de puertos del switch..............................................................................233
4.5 Gestión de las tablas de direcciones MAC.................................................................234
4.5.1 Asignación de direcciones MAC estáticas........................................................234
4.5.2 Modificación del temporizador de actuación....................................................234
4.5.3 Borrado de direcciones MAC.........................................................................234
4.5.4 Revisión del contenido de la tabla de direcciones MAC......................................235
4.6 Configuración de STP.............................................................................................235
4.6.1 Configuración de prioridad de switch..............................................................235
4.6.2 Configuración del costo de un puerto.............................................................235
4.6.3 Configuración de prioridad de puerto.............................................................235
4.6.4 Revisión de la configuración STP...................................................................236
5. VLAN (Virtual LAN-LAN virtual).....................................................................................236
5.1 Problemática........................................................................................................236
5.2 Características......................................................................................................237
5.3 Etiquetado IEEE 802.1Q.........................................................................................237
5.4 Tipos de VLAN......................................................................................................238
5.4.1 VLAN por puerto.........................................................................................238
5.4.2 VLAN por dirección MAC..............................................................................238
5.4.3 VLAN por tipo de protocolo..........................................................................238
5.4.4 VLAN por dirección IP..................................................................................239
5.5 Tipos de enlace.....................................................................................................239
5.6 Configuración de VLANs.........................................................................................240
5.6.1 Creación de VLANs......................................................................................240
5.6.2 Asignación de puertos a una VLAN................................................................241
5.6.3 Configuración de puertos trunk.....................................................................241
5.6.4 Revisión de la configuración de VLANs...........................................................242
5.6.5 Administración centralizada de VLANs............................................................242
5.7 Configuración del encaminamiento entre VLANs (router on a stick)..............................243
UNIDAD 8: ACCESO A INTERNET DESDE UNA LAN....................................................245
1. Conceptos generales de MAN y WAN.............................................................................245
1.1 Tecnologías de acceso a WAN.................................................................................245
1.2 Tipos de WAN.......................................................................................................246
2. WAN históricos...........................................................................................................246
3. Estándares de capa física para WAN..............................................................................249
4. Conexiones a redes WAN y MAN...................................................................................250
5. Protocolos de acceso remoto a WAN..............................................................................253
6. Introducción a Internet...............................................................................................253
7. Traducción de direcciones de red (NAT/PAT)...................................................................255
8. VPN (Virtual Private Network-red privada virtual)............................................................256
BIBLIOGRAFÍA..............................................................................................................258
Ciclo Formativo: Administración de Sistemas Informáticos y en Red
Módulo: Planificación y Administración de Redes
Unidad de Trabajo 1:
Unidad de Trabajo 1:
CARACTERIZACIÓN
CARACTERIZACIÓN DE
DE REDES
REDES
1. Telecomunicaciones
El intercambio de información ha permitido establecer la comunicación entre seres
humanos desde el comienzo de los tiempos, no sólo gracias al lenguaje sino a una
amplia variedad de símbolos y códigos. De acuerdo con la tercera acepción de la
Real Academia Española, comunicación es la “transmisión de señales mediante un
código común al emisor y al receptor”. En esa categoría podemos incluir desde las
señales de tráfico hasta el intercambio de información en una red de satélites,
pasando por las facturas de compra.
Según la Unión Internacional de Telecomunicaciones, telecomunicación es “toda
transmisión, emisión o recepción de signos, señales, imágenes, sonidos o
informaciones de cualquier tipo que se transmiten por hilos, medios ópticos,
radioeléctricos u otros sistemas electromagnéticos”. La informática, ciencia que
estudia el tratamiento automatizado de la información, se ha servido de las
telecomunicaciones (en muchos casos ambas áreas se han integrado unitariamente)
para conseguir sus cometidos.
Evolución histórica
Fecha
Antes de 1900
1890s
1901
1920s
1939
1940s
1948
1960s
1962
1967
1969
1972
1973
Finales 1970s
1981
1982
1984
1991
1993
1994
Finales 1990s
Evento
Mensajeros a pie o a caballo, señales de humo, paloma mensajera o telégrafo
Invención del teléfono (Alexander Graham Bell). Expansión del servicio telefónico
Primera transmisión inalámbrica transatlántica (Guglielmo Marconi)
Radio AM
Radio FM
Desarrollo de la radio y las microondas fomentada por la Segunda Guerra Mundial
Se publica “Teoría de la Comunicación Electrónica” (Claude Shannon)
Computadores mainframe
Redes de conmutación de paquetes (Paul Baran)
Publicado el primer informe sobre ARPANET (Larry Roberts)
Establecimiento de ARPANET en UCLA, UCSB, U-Utah y Stanford
Creación de software para envío de correo electrónico (Ray Tomlinson)
Desarrollo de la arquitectura TCP/IP (Bob Kahn y Vint Cerf)
Las compañías usan arquitecturas propietarias
Se comienza a utilizar el término Internet
ISO presenta el modelo OSI
Se introduce el Servicio de Nombre de Dominio (DNS)
Desarrollo de código para la World Wide Web (Tim Berners-Lee)
Se presenta Mosaic, primer navegador web con interfaz de usuario gráfica
Se presenta Netscape Navigator
Crecimiento exponencial de usuarios de Internet
9
PAR - 1. Caracterización de redes
2. Elementos de un sistema de comunicaciones
El objetivo de un sistema de comunicaciones es intercambiar información entre dos
entidades, para lo que utiliza medios físicos (dispositivos tangibles) y lógicos
(software de transmisión y control). Se compone de los siguientes elementos:
1. Fuente o emisor. Genera los datos a transmitir. Es un ETD (Equipo Terminal de
Datos).
2. Transmisor. Da a los datos un formato que permita su transmisión. Es un ECD
(Equipo de Comunicación de Datos, también llamado ETCD – Equipo Terminal del
Circuito de Datos).
3. Sistema o línea de transmisión. Transporta la información.
4. Receptor. Transforma la señal recibida en los datos originales. También es un
ECD.
5. Destino. Lee los datos del receptor. También es un ETD.
emisor
destino
Internet
PC
(ETD)
módem
(ETCD)
módem
(ETCD)
servidor
(ETD)
3. Redes de ordenadores
La conexión de ordenadores en red formando un sistema de comunicaciones es una
práctica extendida en la actualidad debido a las ventajas que ofrece:
•
Disponibilidad de recursos. Aplicaciones, servicios e información se encuentran
a disposición de quien lo necesite.
•
Fiabilidad.
o Al encontrarse duplicada en la red, la información se puede recuperar desde
fuentes de suministro alternativas.
o Al disponerse de varios procesadores, si un equipo falla los trabajos
pendientes se pueden ejecutar en otro.
10
PAR - 1. Caracterización de redes
•
Bajo coste. De forma general, un diseño de red basado en ordenadores
personales y de tamaño medio ofrece una relación coste-rendimiento superior
que si se usan mainframes.
o Se sustituyen los sistemas centralizados por los distribuidos.
o Se sustituye el modelo jerárquico por el cliente-servidor.
•
Escalabilidad. El sistema puede crecer incorporando nuevos procesadores al
mismo.
•
Facilidad de colaboración entre recursos. Se permite trabajar juntos a recursos
humanos y materiales físicamente alejados.
Los elementos habituales de una red de ordenadores son:
♦ Servidor. Ofrece servicios a las máquinas cliente. Dichos servicios pueden ser
de mensajería, correo electrónico, archivos, bases de datos, impresión, etc.
♦ Cliente. También llamado estación de trabajo (workstation). Puesto de red que
ejecuta aplicaciones de usuario y utiliza los servicios que ofrecen otros
equipos (servidores).
♦ Sistema operativo de red. Soporta los protocolos de comunicaciones que
permiten a los distintos equipos conectarse entre sí y acceder a los recursos
compartidos.
♦ Conexiones físicas. Tarjetas de red, cableado, switches, routers, etc.
4. Tipos de redes
4.1 Por extensión geográfica
o PAN (Personal Area Network, red de área personal). Distancias muy cortas.
Integra pequeños dispositivos como teléfonos móviles o PDAs. Según
autores, es un subtipo de LAN.
o LAN (Local Area Network, red de área local). No suele exceder el edificio en
que está instalada, pudiendo cubrir otros edificios cercanos. Generalmente es
de explotación privada.
o MAN (Metropolitan Area Network, red de área metropolitana). Se encuentra en
una localidad, y está sujeta a regulaciones administrativas.
o WAN (Wide Area Network, red de área extensa). Abarca varias ciudades,
regiones o países. De explotación pública en muchos casos.
11
PAR - 1. Caracterización de redes
4.2 Por propietario
o Públicas. Están implantadas y disponibles para su uso por parte de todo tipo
de usuarios. Son propiedad de empresas de telecomunicaciones,
coloquialmente denominadas telcos.
☺ Reducción de costes de gestión y mantenimiento.
☺ Evolución tecnológica garantizada.
Diseño de red no personalizado.
Falta de control y supervisión del tráfico de la red.
o Privadas. Se fabrican para un propósito específico.
☺ Diseño a medida.
☺ Control y capacidad de explotación.
Coste elevado.
Envejecimiento de equipos, desfase tecnológico.
o Privadas virtuales (VPN – Virtual Private Network). Tecnología que permite
extender una LAN privada sobre una red pública. Sus funciones pueden
incluir el acceso de un cliente a una LAN empresarial o la conexión entre
sedes corporativas remotas.
☺ Mismas ventajas de las redes públicas.
La disponibilidad y eficiencia depende de la red pública.
Menor nivel de seguridad que en una red privada.
4.3 Por topología.
La topología define la estructura física o lógica de una red.
o Bus. Utiliza un enlace de cable (backbone) al que todos los equipos se conectan
de forma directa. Requiere n-1 segmentos de cable para conectar n nodos.
☺ Bajo coste, requiere poco cableado.
☺ Si falla una estación el resto no se ve afectado.
Si falla un segmento de cable, el bus falla.
12
PAR - 1. Caracterización de redes
o Anillo. Enlaza los distintos equipos de la red de forma secuencial y cerrada.
Requiere n segmentos de cable para conectar n nodos.
☺ Mejora el modelo en bus.
Si falla un segmento de cable, el anillo falla. En ese caso se puede
implementar un doble anillo redundante.
o Estrella. Conecta los equipos con un nodo central. Requiere n-1 segmentos de
cable para conectar n nodos.
☺ Si falla una estación no afecta al resto.
☺ Flexibilidad para añadir o eliminar equipos
Si falla el nodo central se inutiliza toda la red.
o Estrella extendida. Se conectan varias estrellas entre sí. Requiere n+m-1
segmentos de cable para conectar n+m nodos.
☺ Cableado más corto que en el modelo en estrella.
☺ Cada nodo central conecta menos dispositivos.
El fallo del nodo principal aisla las estrellas secundarias. El de un nodo
secundario inutiliza parte de la red.
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PAR - 1. Caracterización de redes
o Jerárquica o en árbol. Estrella extendida con un nodo dominando la topología
completa. Al igual que la estrella extendida, requiere n+m-1 segmentos de
cable para conectar n+m nodos.
•
•
Árbol binario. Cada nodo se divide en dos enlaces.
Árbol backbone. Se parte de un enlace troncal de nodos o backbone.
o Malla. Cada equipo tiene sus propias conexiones con los demás. Es irregular
y no sigue un patrón fijo. La malla puede ser completa o sólo parcial. Para
una malla completa de n nodos el número de segmentos de cable se calcula
con la siguiente fórmula:
n −1
∑ k = 1 + 2 + ... + (n − 1) =
k =1
n ⋅ (n − 1)
2
☺ Si una ruta falla, hay alternativas.
Alto coste, necesidad de mucho cable.
o Híbrida. Mezcla varias de las topologías anteriores.
4.4 Por el tipo de enlaces entre nodos de red
o De difusión (broadcast) o multipunto. Cada equipo envía su información a
todos los nodos, siendo el destinatario el encargado de captar e interpretar
dicha información. Configuración típica en redes en bus, anillo, estrella con
un hub como dispositivo central o inalámbricas.
14
PAR - 1. Caracterización de redes
Tipos de transmisión en redes de difusión:
Broadcast. Cada equipo envía sus datos hacia todos los demás. Las
estaciones de trabajo no siguen ningún orden para utilizar la red (el
primer mensaje que llega es el primero que sale).
Transmisión de tokens. Los equipos reciben testigos (tokens) que les
informan sobre cuándo pueden transmitir, retransmitiendo el token
cuando finaliza la transmisión o bien si no hay nada que transmitir.
o Conmutadas o punto a punto. La conmutación es la técnica que permite
interconectar dos puntos cualquiera de una red, aunque se encuentren
alejados. Se establece una vía de conexión entre el emisor y el receptor de la
transmisión.
Conmutación de circuitos. Se establece a priori y de forma exclusiva el
circuito físico (camino único dedicado), aunque tramos del mismo se
compartan con otras transmisiones. Eficiente si existe transmisión
continua en ambos sentidos. Si no, la línea permanece ocupada aunque no
haya transmisión efectiva.
Implica una secuencia de tres pasos:
1. Establecimiento del circuito.
2. Transferencia de información.
3. Liberación del circuito.
Conmutación de mensajes. El mensaje a enviar incorpora información de
direccionamiento (origen y destino), y va pasando de nodo a nodo. Cada
uno de ellos almacena el mensaje y lo retransmite cuando encuentra un
camino libre. Se utiliza con mensajes pequeños.
Existe la posibilidad de enviar mensajes multipaquete: en cada nodo el
mensaje completo se recupera y segmenta de nuevo antes de ser enviado
al nodo siguiente, con el consiguiente retardo en el envío.
Conmutación de paquetes. Si el mensaje es demasiado grande, se divide
en paquetes formados por cabecera y datos de usuario. En la cabecera,
además del origen y el destino, aparece el número de secuencia del
paquete e información adicional como el acuse de recibo, si este se solicita.
•
DATAGRAMA. Transmisión de paquetes desordenada y por circuitos
independientes (cada paquete puede tomar una ruta distinta). No
orientado a conexión. Es barato, pero poco eficiente.
•
CIRCUITO VIRTUAL. Se establece una conexión lógica entre origen y
destino.
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PAR - 1. Caracterización de redes
o Permanente (C.V.P.). Ruta preestablecida entre cada par de nodos,
pero no dedicada (se comparte con otras transmisiones mediante
multiplexación en el tiempo).
o Conmutado (C.V.C.). Ruta establecida en cada transmisión entre
nodos (puede no ser la misma en dos transmisiones distintas entre
los dos mismos nodos).
Comparación por tipo de enlace
Auque históricamente se ha identificado a las LAN como redes de difusión y a
las WAN como redes de conmutación, hoy en día se puede encontrar una gran
cantidad de LAN conmutadas. En todo caso sí se puede afirmar que una WAN
de difusión sería muy poco eficiente, debido a las grandes distancias que cubre.
Difusión
Software simple
• No implementa algoritmos de enrutamiento.
• Control de errores extremo a extremo.
Si la estación reconoce su dirección en el campo de
destino, recibe el mensaje
Un único medio de transmisión soporta todos los
mensajes de la red.
Necesidad de líneas de alta velocidad
Retrasos debidos a las esperas para ganar el acceso al
medio
Conmutación
Software complejo
• Algoritmos de enrutamiento complicados.
• Control
de
errores
extremo
a
extremo
entre nodos intermedios
Además, si no reconoce su dirección, ha de reenviar el mensaje
y
Varias líneas de comunicación pueden funcionar en paralelo.
Se puede usar líneas de baja velocidad
Retrasos debidos a la retransmisión del mensaje entre varios nodos
intermedios
5. Tipos de transmisión
•
Por tipo de destinatario
o Unicast. La información se dirige a una máquina.
o Multicast. La información se dirige a varias máquinas concretas.
o Broadcast. La información se dirige a todas las máquinas.
•
Por uso de la línea
o Simplex. Comunicación en un solo sentido.
o Half-duplex o semi-duplex. En ambos sentidos de forma exclusiva.
o Full-duplex. En ambos sentidos de forma simultánea.
6. Dispositivos de red
Se verán con más detalle en sucesivas unidades de trabajo. No obstante los más
habituales son:
•
Hub (concentrador). Conecta varios equipos en un punto central, retransmitiendo
a todos ellos las señales que recibe por cada uno de sus puertos.
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