MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS REDES DE AREA LOCAL INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES El concepto de información del que se habla hoy en día y al que se le ha concedido tanta importancia resulta a primera vista un tanto complejo de definir. Podemos decir que información es todo aquello que a través de nuestros sentidos penetra en nuestro sistema nervioso y produce un aumento en nuestros conocimientos. Así pues, la información expresa el saber en sentido amplio. El funcionamiento de todas las comunidades animales y humanas es posible gracias a la comunicación. Ésta consiste en un acto por el cual un individuo establece con otros un contacto que le permite intercambiar información. Para que esa comunicación sea posible, la información deberá representarse mediante unos símbolos que todos los individuos que están involucrados en esa comunicación deben ser capaces de traducir para poder interpretarlos correctamente. Para nosotros, los humanos, este intercambio de información se realiza a través de la voz o de palabras escritas (lenguaje). El concepto de información que se ha repasado en los párrafos anteriores resulta de gran importancia para la informática. Ésta es la ciencia que estudia el tratamiento automático de la información, es decir, los instrumentos y métodos que permiten automatizar determinadas tareas repetitivas y así liberar al ser humano de esas pesadas labores. Por su parte, un sistema de información o sistema informático es aquél que realiza algún tipo de tratamiento de la información. Puede ser tan sencillo como calcular la suma de dos números, o tan complejo como obtener las fechas y horas de los eclipses totales de sol que se producirán en los próximos años. EVOLUCION HISTORICA DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES El Arte de las comunicaciones es tan antiguo como la humanidad, en la antigüedad se usaban tambores y humo para transmitir información entre localidades. A medida que paso el tiempo se crearon otras técnicas, tales como los semáforos. La era de la comunicación electrónica se inició en 1834, con el invento del telégrafo y su código asociado, que debemos a Samuel Morse. El código morse utilizaba un número variable de elementos con el objeto de definir cada carácter. El invento del telégrafo adelantó la posibilidad de comunicación humana, no obstante por tener muchas limitaciones. Uno de los principales defectos fue la incapacidad de automatizar la transmisión. Debido a la incapacidad técnica de sincronizar unidades de envió y recepción automáticas y a la incapacidad propia del código Morse de apoyar la automatización, el uso de la telegrafía estuvo limitado a claves manuales hasta los primeros anos del siglo XX. En 1876 se observa que cambios en las ondas de sonido al ser transmitidas, causan que granos de carbón cambien la resistividad, cambiando por consiguiente la corriente. En 1910, Un americano llamado Howard Krum introdujo mejoras en este incipiente concepto de sincronización y lo aplicó al código de longitud constante de baudot. Este desarrollo, llamado sincronización start/stop, indujo a la rápida difusión de los equipos de telegrafía. El primer equipo teleimpresor operaba sin ningún protocolo identificable, se alineaba el mensaje de cinta o se entraba el mensaje por medio de teclado. Tan pronto como la máquina local comenzaba a transmitir, la máquina receptora copiaba la transmisión. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 1 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS A medida que la comunicaciones se volvieron mas sofisticadas, en el comienzo de los años 50's se introdujeron dispositivos electromecánicos centrales para realizar tareas como una invitación y selección. Para adaptarse al control adicional requerido para estas funciones, se equipó a las teleimpresoras con dispositivos que decodificaban secuencias de caracteres. Esto permitió a la teleimpresora enviar, recibir, reacondicionar o realizar alguna otra función básica. Dado que la mayoría de estas teleimpresoras operaban con el código de Baudot, que no permitía realizar funciones de control (salvo "alimentación en línea" y "retorno de carro"), se usaban series de diferentes de caracteres alfabéticos llamadas "sugerencias de control" para comandos de control específico. Este sistema fue el origen de los protocolos de comunicación de datos. Paralelamente al desarrollo del telégrafo tuvo lugar el desarrollo del Teléfono. El primer teléfono para uso comercial se instaló en 1877. Este sistema tenía un tablero manual. Permitía la comunicación alternada. Alrededor de 1908, los sistemas de discado se habían difundido por casi la totalidad de los Estados Unidos. Alrededor de 1920 se habían establecido los principios básicos de telecomunicaciones, conmutación de mensajes y control de línea. Los sistemas se construyeron con base en comunicaciones a través de la voz y transmisión de caracteres de datos. Luego de la segunda Guerra Mundial comenzó el desarrollo comercial del computador. Como estas primeras máquinas eran orientadas a lotes, no existía la necesidad de interconectarse con el sistema de comunicación que abarcaba toda la nación. Posteriormente la industria tomó conciencia de la convivencia de las máquinas y la gente para que hablaran entre sí. Dado que el único sistema de comunicación disponible era el telefónico, naturalmente, los computadores en evolución habrían de desarrollarse siguiendo vías que les permitieran usar este servicio. El crecimiento del uso de la comunicación fue simultáneo al crecimiento de la tecnología de los computadores y en parte, favorecido por él. Las redes de conmutación de mensajes reservación y transacciones financieras de los años 50 y 60 usaban computadores centralizados comparativamente sofisticados para controlar grandes poblaciones de dispositivos y terminales primitivas. A finales de anos 60's, las operaciones sincrónicas comenzaron a suplantar los métodos asincrónicos. La técnica de transmisión sincrónicas fue en gran parte el resultado de presiones provenientes de la creciente popularidad delas comunicaciones como algo anexo a la computación de uso general, abriendo las puertas para el desarrollo tecnológico y satelital de hoy. Este último es el que nos ha abierto las puertas al avance vertiginoso de las que hoy se conocen como las telecomunicaciones y la telefonía celular las cuales ya están haciendo uso los satélites para dar un funcionamiento mucho más eficiente y eficaz para las comunicaciones en nuestro planeta, que actualmente se encuentra mas acelerado que nunca y en un desarrollo constante. HISTORIA DE LOS MEDIOS DE COMUNICACIÓN IMPRENTA Johann Gutenberg, nacido en Maguncia, Alemania (1400-1468), es considerado el inventor de la imprenta en Occidente. Él logró grabar por separado cada una de las letras del alfabeto, para formar palabras combinándolas, y utilizándolas nuevamente en la composición de nuevos textos. La técnica perduró hasta el siglo XIX, y estaba basada en reproducir los Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 2 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS textos colocando los tipos compuestos sobre la platina – de piedra o mármol – de una prensa de husillo, y encima el papel, que recibía la presión al dar vueltas el tornillo. Gutenberg, para poder imprimir libros a escala industrial, se asoció con J. Fust, quien posteriormente publicó el Salterio Litúrgico, que es el primer libro impreso con indicación de lugar, fecha e impresores. En los varios impresos que se conservan de esta época, no aparece el nombre de Gutenberg. Sí se cree que le corresponde la monumental Biblia de 42 líneas, impresa en dos volúmenes en folio, que es considerada la obra maestra en prototipografía. Fue editada en Maguncia en la década de 1450. Se sabe que entre 1450 y 1455 funcionaron en Maguncia más de una imprenta, por la variedad de tipos utilizados en los impresos que se conservan, y no se conoce la relación de Gutenberg con las mismas. Al siglo XVII lo caracterizó el uso del grabado en metal para las ilustraciones de los libros y el empleo de formatos pequeños. En el siglo XVIII hubo importantes avances en calidad y técnica tipográfica. El instrumento utilizado para transferir la tinta desde la plancha de impresión a la página impresa se denomina prensa. Las primeras prensas eran de tornillo, y transmitían una presión al elemento impresor o molde, que se colocaba hacia arriba sobre una superficie plana. El papel, por lo general humedecido, se presionaba contra los tipos con ayuda de la superficie móvil o platina. La operación resultaba demasiado lenta, produciendo unas 250 impresiones por hora. Hacia 1800 hicieron su aparición las prensas de hierro, y se sustituyeron los tornillos por palancas para hacer descender la platina. Con esto se permitió el uso de moldes más grandes que los de madera, por lo que de cada impresión se podía obtener un número mucho mayor de páginas. En el siglo XIX, aparecen la prensa accionada por vapor; la prensa de cilindro, que utiliza un rodillo giratorio para prensar el papel contra una superficie plana; la rotativa, en la que el papel y la plancha de impresión se colocan sobre rodillos; y la prensa de doble impresión, que imprime simultáneamente ambas caras del papel. En 1863 el norteamericano William A. Bullock inventó la prensa de periódicos alimentada por bobina, capaz de imprimir en rollos en vez de hojas sueltas. En 1871 el impresor Richard March Hoe perfeccionó la prensa de papel continuo, produciendo 18.000 periódicos por hora. Un verdadero avance revolucionario se da en los siglos XIX y XX. Se inventaron la Linotype 1886-, Monotype – en 1887-, Typograph – 1899 -, Intertype – 1912 -, capaces de componer hasta 7000 letras por hora. La invención de la fotografía y su aplicación a la imprenta fue un gran progreso en este campo. En la década de los cincuenta aparecieron las primeras máquinas de fotocomposición, que producían imágenes fotográficas de los tipos en vez de fundirlos en plomo. Estas imágenes se fotografían con una cámara de artes gráficas a fin de producir unos negativos en película que sirven para obtener las planchas litográficas. Los adelantos tecnológicos en los años cincuenta y sesenta, junto con la fotocomposición, pusieron fin a un Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 3 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS reinado de 500 años de la tipografía como principal proceso de impresión. La composición tipográfica con tipos de fundición prácticamente ha desaparecido, para dar lugar a procesos fotomecánicos directos. Actualmente, la informática produce textos e imágenes listas para imprimir a una velocidad y costo menor que el proceso tradicional. LA MAQUINA DE ESCRIBIR 1714 Henry Mill (Inglaterra) confeccionó la primera máquina de escribir patentada. 1829 Willian Austin Burt (EEUU) hizo una maquina con caracteres en rueda semicircular giratoria. 1833 Xavier Progin (Francia) Incorpora el uso de líneas de linotipia accionadas por palancas. 1843 Charles G rever Thurber (EEUU) Incorpora el rodillo para producir el espaciado interlineas. 1856 Se crea una máquina semejante a las anteriores con letras grabadas en relieve para invidentes. Se incorpora soporte de papel móvil y un timbre indicador del final de la línea y cinta con tinta. 1873 Sholes Glidden para Remington and Sons, fabrican el primer modelo industrial; este modelo contenía casi todos las características esenciales de la máquina moderna. 1878 Incorporan tecla y palanca que permiten bajar y subir el carro para imprimir en mayúsculas y minúsculas. 1880 Aparición de los caracteres que golpean enfrente del rodillo y hace visible la escritura. 1880 a 1890 Bickensderfer incorpora los caracteres montados en cilindro individual giratorio que subía y bajaba por medio de las teclas. Hammond incorpora caracteres colocados en lanzaderas intercambiables y curvadas que permite el uso de diversos tipos de letras en la misma máquina. 1912 Aparición de las maquinas portátiles. 1925 International Business Machines Corporation IBM Incorpora las máquinas de escribir eléctricas. 1961 Sistema de esfera, tipográficas grabadas en una bocha. Desarrollo en las últimas décadas. Microprocesador - Controles eléctricos -Circuitos de memoria. 19701980 Los periódicos y otros medios de impresión fueron agrupados con estas máquinas modernas de impresión a alta velocidad. En los últimos años las computadoras utilizadas como procesadores de textos reemplazaron a las electrónicas. Los programas especiales de la P.C. permiten adoptar tipografías, diseñar formatos, corregir en pantalla, almacenar textos e imprimir HISTORIA DE LA FOTOGRAFÍA En 1831 el pintor vasco Louis Jacques Daguerre realizó fotografías en planchas recubiertas con una capa sensible a la luz de yoduro de plata. Después de exponer la plancha durante varios minutos, Daguerre empleó vapores de mercurio para revelar la imagen fotográfica positiva. Estas fotos no eran permanentes Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 4 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS porque las planchas se ennegrecían gradualmente y la imagen acababa desapareciendo. Posteriormente recubrió la plancha de revelado con una solución concentrada de sal común, logrando la perdurabilidad de la imagen. El inglés Talbot desarrolló un procedimiento fotográfico que consistía en utilizar un papel negativo para obtener un número ilimitado de copias. Descubrió que el papel recubierto con yoduro de plata era más sensible a la luz si antes de su exposición se sumergía en nitrato de plata y ácido gálico, y que podía utilizarse también para el revelado de papel después de la exposición. Una vez finalizado el revelado, la imagen negativa se sumergía en tiosulfato sódico o hiposulfito sódico para hacerla permanente. El método de Talbot, llamado calotipo, requería exposiciones de unos 30 segundos para conseguir una imagen adecuada en el negativo. Tanto Daguerre como Talbot hicieron públicos sus métodos en 1839. Ese mismo año John Eilliam Herschel da el nombre de " fotografías " a las imágenes fijas. En un plazo de tres años el tiempo de exposición en ambos procedimientos quedó reducido a pocos segundos. En 1847, el físico francés Claude Niépce concibió un método que utilizaba un negativo de plancha o placa de cristal. Ésta, recubierta con bromuro de potasio en suspensión de albúmina, se sumergía en una solución de nitrato de plata antes de su exposición. Los negativos de estas características daban una excelente definición de imagen, aunque requerían largas exposiciones. En 1861, el físico británico James Clerk Maxwell obtuvo con éxito la primera fotografía en color mediante el procedimiento aditivo de color. Tres años después, el inventor estadounidense George Eastman patentó una película que consistía en una larga tira de papel recubierta con una emulsión sensible. En 1889 realizó la primera película flexible y transparente en forma de tiras de nitrato de celulosa. El invento de la película en rollo marcó el final de la era fotográfica primitiva y el principio de un periodo durante el cual miles de fotógrafos aficionados se interesarían por el nuevo sistema. A comienzos de este siglo la fotografía comercial creció con rapidez. En 1907 se pusieron a disposición del público en general los primeros materiales comerciales de película en color, unas placas de cristal llamadas Autochromes Lumière. En la década siguiente, el perfeccionamiento de los sistemas fotomecánicos utilizados en la imprenta generó una gran demanda de fotógrafos para ilustrar textos en periódicos y revistas. Esta demanda creó un nuevo campo comercial para la fotografía, el publicitario. Los avances tecnológicos, que simplificaban materiales y aparatos fotográficos, contribuyeron a la proliferación de la fotografía como un entretenimiento o dedicación profesional para un gran número de personas. PRIMERA FOTOGRAFIA Esta fotografía fue obtenida por Niépce en 1827 con la cámara de la izquierda sobre una placa de peltre que recubre con asfalto y expuso durante ocho horas. La capa de asfalto se endureció y blanqueó por la acción de la luz y dio la imagen de los edificios que se veían desde la ventana del estudio de Nuépce. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 5 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS TELÉGRAFO POR CABLE Los primeros equipos eléctricos para transmisión telegráfica fueron inventados por el norteamericano Samuel F. B. Morse en 1837. El código básico, llamado código Morse, transmitía mensajes mediante impulsos eléctricos que circulaban por un único cable. El aparato de Morse, que emitió el primer telegrama público en 1844, tenía forma de conmutador eléctrico. Mediante la presión de los dedos, permitía el paso de la corriente durante un lapso determinado y a continuación la anulaba. El receptor Morse original disponía de un puntero controlado electromagnéticamente que dibujaba trazos en una cinta de papel que giraba sobre un cilindro. Los trazos tenían una longitud dependiente de la duración de la corriente eléctrica que circulaba por los cables del electroimán y presentaban el aspecto de puntos y rayas. Los principios básicos del sistema Morse siguieron utilizándose en los circuitos de telegrafía por hilo. HISTORIA DE LA RADIO 1873 El físico británico James Clerk Maxwel anuncia la teoría de las ondas electromagnéticas. 1888 Los experimentos llevados a cabo por Heinrich Hertz, le permiten afirmar que las ondas se prolongaban a una velocidad electromagnética similar a la velocidad de la luz. 1897 14 de mayo- Guillermo Marconi hizo público el descubrimiento de la telegrafía sin hilos. 1899 Primera comunicación telegráfica entre Francia y Gran Bretaña. 1901 Se trasmiten ondas electromagnéticas a través del Atlántico. 1897 Alexander Lee de Fores inventó la válvula que modula las ondas de radio que se reciben y conseguiría así crear ondas de alta potencia en la transmisión. 1920 El Daily Mail organizó un concierto público en Estados Unidos, que se escuchó hasta Noruega. Ese mismo año se creaba la primera emisora de radio, la KDKA de Pittsburg. Era el despertar de la telegrafía sin hilos, la radio propiamente dicha. HISTORIA FONÓGRAFO Y GRAMÓFONO En 1877, Tomás A. Edison construyó y patentó por primera vez un medio para poder grabar el sonido y luego reproducirlo a voluntad. Lo llamó fonógrafo. Durante los 13 años que siguieron se utilizaron tres tipos de materiales como soportes: el papel de estaño, el tubo de cartón parafinado y, en 1890, el cilindro de cera macizo, quien sería el feliz encargado de comenzar con la difusión comercial fonográfica. En 1888, el alemán Emilio Berliner, patentó una máquina parlante, pero con la diferencia que no usaba el cilindro sino un disco plano, y además la Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 6 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS impresión se efectuaba en el surco por amplitud lateral y no en forma vertical. A esa máquina su inventor la llamó gramófono. En 1901, el señor Berliner formó la compañía Victor Talking Machine, que fue comprada por la RCA en 1929, y se recuerda como “RCA Victor”, marca registrada y utilizada hasta 1968. Las ventajas de este invento a disco fueron evidentes. Mientras que con una sola toma, el gramófono podía prensar miles de copias a partir de esa única matriz, el fonógrafo en cambio, necesitaba, por ejemplo para producir 500 cilindros, ejecutar 25 veces la misma obra y grabarlos directamente de manera simultánea en 20 fonógrafos. Los primeros discos comerciales eran de ebonita (goma endurecida), material que el denominó "vulcanite" y tenían un diámetro de 5 pulgadas. Los discos de "vulcanite" no lograron producir la sonoridad que ostentaban los cilindros de cera. Luego se fabricaron los discos de goma laca, producto que se siguió utilizando hasta sus días finales en los discos de 78 RPM. La Compañía Columbia decide incrementar la fabricación de máquinas y discos y pocos años después abandona totalmente la de cilindros y máquinas para los mismos, cuya denominación era "The Graphophone", modificándola para las máquinas de discos por la de "The Disc Graphophone". En 1908, Edison modificó el mecanismo del fonógrafo y logró, siempre con su cilindro de cera, 4 minutos de reproducción. Fue en 1912 cuando puede decirse que juega su carta final: su cilindro de celuloide irrompible de 4’ y garantizando 3000 tocadas con calidad de sonido admirable. Edison entiende que ya no puede seguir compitiendo con el gramófono y el disco, y presenta en 1913 su "Edison Diamond Disc" que era un disco de celuloide. La compañía Edison siguió también paralelamente fabricando cilindros hasta el año 1929. LA HISTORIA DEL MAGNETÓFONO – GRABADOR En 1888 Oberlin Smith ideo el primer sistema de grabación magnética del sonido. Diez años después, el danés Valdemar Poulsen desarrolló el telegráfono, que emplea alambre de acero como portador del sonido. La verdadera evolución del sistema comenzó en 1928, cuando el ingeniero alemán Fritz Pfleumer patentó la primera cinta magnética, constituida por una capa de hierro magnetizable que se depositaba sobre una cinta de papel. En 1932 la empresa alemana A.E.G. realizó los primeros ensayos para la construcción de grabadoras de cinta. La firma IG Fabenindustrie propuso utilizar como soporte una cinta plástica: el acetato de celulosa. En 1935 el magnetófono hizo su primera aparición pública en la Exposición Radiotécnica de Berlín, pero cinco años después se dio el adelanto decisivo. H.J. von Braunmuhl y W. Weber introdujeron la premagnetización de alta frecuencia, que permitió una notable mejoría en el sonido. Los primeros magnetófonos de aficionados aparecieron en 1950 y eran de carrete de cinta abierta. En 1963, Philips lanzó al mercado los primeros grabadores para cintas en casetes. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 7 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS HISTORIA DEL CINE La cinematografía es el arte de representar sobre una pantalla, imágenes en movimiento por medio de fotografías. Ya para 1832, el belga Plateau, había ensayado un artilugio llamado "phenaskistiscope". Pero fue a partir de 1870 y luego del perfeccionamiento de la fotografía cuando comenzó un desarrollo continuado. En 1879, el fotógrafo inglés Eadweard Muybridge consiguió la proyección de imágenes fotográficas sobre una pantalla, en forma de secuencia rápida, creando una ilusión de movimiento. En 1882, el fotógrafo francés Etienne Marey, ampliando el invento anterior, creó un dispositivo fotográfico que registraba 12 fotografías por segundo sobre una placa rotativa. En 1885, el ingeniero americano Georges Eastman consiguió fabricar un rollo de película de papel que permitía imprimir fotografías. Cinco años después, Thomas Edison inventó el "kinetógrafo", con el cual se conseguía un esparcimiento regular de las imágenes, gracias a la perforación de la película. En 1894, Edison y Dickson consiguieron comercializar una cámara de filmar y un visionador de películas (kinetógrafo y kinetoscopio), partiendo de la utilización de rollos de celuloide como película impresionable. Es en 1895 cuando los franceses Louis y Auguste Lumière inventaron un sistema de proyección que reveló sus inmensas posibilidades, tanto artísticas y creativas como comerciales y espectaculares. A partir de aquel momento, nombres como Gaumont, Pathé o Continsouza, entre otros, lanzan al mercado sus patentes cinematográficas. BREVE HISTORIA DEL CORREO Y LA FILATELIA La Comunicación a través de los tiempos ha sido y formado parte esencial del ser humano. El deseo de comunicarse, de enviar mensajes verbales y escritos, por medio de señales, existe desde tiempos muy remotos. Es así como el hombre primitivo a través de sus pinturas y gravados deja un legado de mensajes de gran contenido estético y espiritual a la humanidad. También existió la comunicación por medio de señales de humo. La historia nos dice, que numerosas civilizaciones poseían un sistema de transmisión del pensamiento que muy pronto se fue basando en escalas, retenes o postas, unidos por "corredores" que dieron origen a la palabra "CORREO", el que corre. El correo fue evolucionando y así llegó el momento de crear una organización que respondiera a ciertos Reglamentos. La necesidad de organizar el Correo de ultramar, impulsó a la Corona de España a crear el correo mayor de las Indias, Islas y tierra firme del Mar Océano, descubiertas y por descubrir. HISTORIA DEL PAPEL Según la tradición, el primero en fabricar papel, en el año 105, fue Cai Lun (o Tsai-lun), un eunuco de la corte Han oriental del emperador chino Hedi (o Ho Ti). El material empleado fue probablemente corteza de morera, y el papel se fabricó con un molde de tiras de bambú. El papel más antiguo conservado se fabricó con trapos alrededor del año 150. Durante unos 500 años, el arte de la fabricación de papel estuvo limitado a China; en el año 610 se introdujo en Japón, y alrededor del 750 en Asia central. El papel apareció en Egipto alrededor del 800, pero no se fabricó allí hasta el 900. El empleo del papel fue introducido en Europa por los Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 8 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS árabes, y la primera fábrica de papel se estableció en España alrededor de 1150. A lo largo de los siglos siguientes, la técnica se extendió a la mayoría de los países europeos. La introducción de la imprenta de tipos móviles a mediados del siglo XV abarató enormemente la impresión de libros y supuso un gran estímulo para la fabricación de papel. El aumento del uso del papel en los siglos XVII y XVIII llevó a una escasez de trapos, la única materia prima satisfactoria que conocían los papeleros europeos. Hubo numerosos intentos de introducir sustitutos, pero ninguno de ellos resultó satisfactorio comercialmente. Al mismo tiempo se trató de reducir el coste del papel mediante el desarrollo de una máquina que reemplazara el proceso de moldeado a mano en la fabricación del papel. La primera máquina efectiva fue construida en 1798 por el inventor francés Nicholas Louis Robert. La máquina de Robert fue mejorada por dos papeleros británicos, los hermanos Henry y Sealy Fourdrinier, que en 1803 produjeron la primera de las máquinas que llevan su nombre. El problema de la fabricación de papel a partir de una materia prima barata se resolvió con la introducción del proceso de trituración de madera para fabricar pulpa, alrededor de 1840, y del primer proceso químico para producir pulpa, unos 10 años después. Estados Unidos y Canadá son los mayores productores mundiales de papel, pulpa y productos papeleros. Finlandia, Japón, la antigua Unión Soviética y Suecia también producen cantidades significativas de pulpa de madera y papel prensa. HISTORIA DE LOS PERIODICOS La historia de periódico es un capítulo a menudo dramático de la experiencia humana volviendo unos cinco siglos. En el Renacimiento Europa boletines escritos a mano circularon privadamente entre mercaderes, pasajero por información acerca del todo de guerras, condiciones económicas a costumbres sociales y características de "interés de humano". Los primeros precursores impresos del periódico aparecido en la Alemania en el 1400's tarde están en la forma de folletos de noticias o andanadas, a menudo altamente sensacionales en el contenido. En América que el primer periódico apareció en Boston en 1690, las Ocurrencias permitidas de Publick. Publicado sin la autoridad, se suprimió inmediatamente, su editor detenido, y todo copian fueron destruidos. Verdaderamente, permaneció olvidado hasta que 1845 cuando el único ejemplo sobreviviente conocido se descubriera en la Biblioteca Británica. El primer periódico exitoso era el Boletín de Boston, comenzado por administrador de correos John Campbell en 1704. HISTORIA DEL TELEFONO En 1996 el teléfono cumple 120 años, desde que el 14 de febrero de 1876 Alexander Graham Bell solicitó en Estados Unidos una patente para un teléfono electromagnético. Aquel mismo día otro inventor, Elisha Gray, hizo una presentación similar, pero el aparato de Bell demostró ser el mejor y se convirtió en un éxito. Ambos, sin embargo, habían culminado un largo proceso en la historia humana que, paradójicamente, tendría un desarrollo vertiginoso a partir de entonces. Si consideramos que la función de la telefonía es hacer audible el sonido, ante todo la palabra hablada, a largas distancias, deberemos recordar como uno de los pioneros a Robert Hook, quien ya en 1667 describía cómo un hilo muy tenso podía transmitir sonido por distancias bastante largas. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 9 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Los intentos fueron muchos, mas sería el progreso del electromagnetismo durante el siglo XIX el que asentaría las bases para el uso práctico de la telefonía. A principios de 1800, investigadores de muchos países estudiaban los fenómenos eléctricos y magnéticos. El danés Hans Christian Órsted descubrió el 21 de julio de 1820 que una comente eléctrica podía influir sobre una aguja magnética y, en una carta, dio a conocer su sensacional descubrimiento a los científicos y académicos de todo el mundo: existía una relación entre la corriente eléctrica y la potencia. Había nacido el electromagnetismo, que los inventores intentaron utilizar rápidamente para emitir mensajes por largas distancias construyendo diferentes aparatos telegráficos. A finales de la década de 1830 se había logrado un nivel técnico aceptable para el nuevo sistema de telecomunicación, que se llamó genéricamente Telégrafo Morse en homenaje a quien creó en 1838 el alfabeto telegráfico: el norteamericano Samuel P.B. Morse. Las compañías ferroviarias aprovecharon el invento para mejorar su tráfico y los diarios de la época contribuyeron a construir una red telegráfica internacional. La primera central telefónica del mundo se puso en servicio durante 1878 en New Haven, Estados Unidos; comprendía un cuadro conmutador y 21 abonados. Un eslabón complementado en 1892, cuando Almon B. Strowger construyó el primer cuadro conmutador telefónico automático. Este empresario de pompas fúnebres que vivía en Kansas City quería evitar, a través de su invento, que la telefonista de la ciudad y esposa de su principal competidor se "equivocara" al conectar las llamadas de sus clientes. Más o menos por la misma época, el "progreso" llegó a la Argentina. En la calurosa mañana del martes 4 de enero de 1881, el técnico francés Víctor Anden llamó a la puerta de una gran casona ubicada sobre la calle Florida, entre Tucumán y Viamonte. HISTORIA DEL INTERNET Hace 30 años atrás, las agencias encargadas de la seguridad de la Nación Americana confrontaban una preocupación muy genuina: Cómo las autoridades se comunicarían efectivamente luego de un ataque nuclear. Las comunicaciones juegan un papel importante en la seguridad de las naciones. Cualquier autoridad central sería el blanco principal de un ataque. En 1964 se da a conocer la primera propuesta para dicho problema. En primer lugar la red de comunicaciones sería diseñada desde sus orígenes sin ninguna autoridad central. El principio era sencillo: todos los nodos en la red tendrían igual estatus con la misma capacidad de transmitir, pasar y recibir mensajes. El mensaje por su parte sería dividido en paquetes, cada uno con la información suficiente para llegar a su destino, por lo que el viaje a través de la red sería independiente. La ruta que cada paquete tomase no tendría importancia, siempre y cuando llegase a su destino. A este concepto se le conoce como packet switching networking. La primera red grande y ambiciosa basada en dicho concepto en Estados Unidos fue realizada por la Advanced Reseach Projects Agency (ARPA). Para Diciembre de 1969 se encontraban ya conectadas cuatro computadoras, tres en California y una en Utah, en la red que se conoció como ARPANET. Gracias a esta red, científicos e investigadores podían intercambiar información y hacer uso de facilidades de forma remota. Rápidamente otras facilidades con recursos computacionales comenzaron a hacer uso de esta innovadora tecnología de packet-switching para interconectar sus propios sistemas y eventualmente conectarse con ARPANET. En 1971 ya se encontraban alrededor de 20 nodos en la red y en 1972 habían aumentado a 40. Para este segundo año de operación se había descubierto algo inesperado. La mayoría del tráfico en ARPANET no era precisamente computación a distancia sino noticias y mensajes personales. Se desarrolla para entonces lo que se conoce como mailing-lists, técnica para distribuir mensajes automáticamente a un número grande de "suscriptores". En los años 70 la red continuó creciendo. Para 1980 había más de 200 nodos, incluyendo la Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 10 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS primera conexión internacional (Inglaterra y Noruega 1973). La estructura descentralizada de la red hacía fácil su expansión. El tipo de computadora que se conectara no era importante; sólo debía ser capaz de "hablar el mismo lenguaje" basado en packet-switching. Originalmente el "lenguaje" utilizado por ARPANET fue NCP (Network Control Protocol). Luego fue sustituido por un estándar más sofisticado conocido como TCP/IP. TCP (Transmission Control Protocol) es el responsable de convertir el mensaje en paquetes y luego reconstruir este en el destino. IP (Internet Protocol) es el que maneja el viaje de los paquetes a través de distintos nodos y redes dada la dirección de su destino. Dado que el software que implementaba los protocolos de TCP/IP en las computadoras era de fácil acceso y sobre todo gratis- unido a la descentralización de la red, no impedía que más y más computadoras se conectasen. DESCRIPCION GENERAL DE UN SISTEMA DE COMUNICACIONES Comunicación de Datos. Es el proceso de comunicar información en forma binaria entre dos o más puntos. Requiere cuatro elementos básicos que son: Emisor: Dispositivo que transmite los datos Mensaje: lo conforman los datos a ser transmitidos Medio: consiste en el recorrido de los datos desde el origen hasta su destino Receptor: dispositivo de destino de los datos TERMINOLOGIA Retardo de transmisión: Tiempo que emplea la señal entre la entrada en el canal de comunicación y la salida por el extremo receptor. Atenuación: Pérdida de energía que sufre una señal por la resistencia que ofrecen algunos materiales al paso de la corriente eléctrica, o a la propagación de las ondas. Ruido: Es uno de los fenómenos perturbadores de las señales, hasta el punto de hacerlas irreconocibles, y suelen ser debido a interferencias electromagnéticas inducidas en la línea. Canal de comunicación: Conjunto de elementos que intervienen en el envío de información entre dos terminales, en un solo sentido (unidireccional) o ambos sentidos (bidireccional). BIT: Es la unidad más pequeña de información y la unidad base en comunicaciones. BYTE: Conjunto de bits continuos mínimos que hacen posible, un direccionamiento de información en un sistema computarizado. Está formado por 8 bits. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 11 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS RED DE COMPUTADORAS Conjunto de equipos (computadoras y/o dispositivos) conectados por medio de cables, señales, ondas o cualquier otro método de transporte de datos, que comparten información (archivos), recursos (CD-ROM, impresoras, etc.) y servicios (acceso a internet, e-mail, chat, juegos), etc. Una red de ordenadores sencillo se puede construir de dos ordenadores agregando un adaptador de la red (controlador de interfaz de red (NIC) a cada ordenador y conectándolos mediante un cable especial llamado "cable cruzado" (el cual es un cable de red con algunos cables invertidos, para evitar el uso de un router o switch). Este tipo de red es útil para transferir información entre dos ordenadores que normalmente no se conectan entre sí por una conexión de red permanente o para usos caseros básicos del establecimiento de una red. Las redes de área local.- Cuando empezó a ser habitual disponer de más de un ordenador en la misma instalación, apareció la necesidad de interconectarlos para poder compartir los diferentes recursos: dispositivos caros, tales como impresoras de calidad, un disco duro que almacenara los datos de la empresa, un equipo de cinta para realizar copias de seguridad, etc. Red pública: una red pública se define como una red que puede usar cualquier persona y no como las redes que están configuradas con clave de acceso personal. Es una red de computadoras interconectadas, capaz de compartir información y que permite comunicar a usuarios sin importar su ubicación geográfica. Red privada: una red privada se definiría como una red que puede usarla solo algunas personas y que están configuradas con clave de acceso personal. Intranet: Red privada en que la tecnología de Internet se usa como arquitectura elemental. Una red interna se construye usando los protocolos TCP/IP para comunicación de Internet, que pueden ejecutarse en muchas de las plataformas de hardware y en proyectos por cable. El hardware fundamental no constituye por sí mismo una intranet; son imprescindibles los protocolos del software. Las intranets pueden coexistir con otra tecnología de red de área local. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 12 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Extranet: una nueva opción de futuro.-Una extranet es una red externa de colaboración que utiliza la tecnología Internet, y que interconecta a una empresa con sus proveedores, clientes u otros socios. El término ha sido acuñado por Jim Barksdale y Mark Andreessen (Netscape Communications) para describir el software que facilita la relación entre diferentes compañías. Una extranet puede ser concebida como una parte de una intranet que es accesible para otras empresas o como una herramienta que permite la colaboración entre empresas. La información compartida podría ser accesible sólo para aquellos miembros colaboradores de la empresa que posee la intranet, y en algunos casos podría ser pública. Una red externa de estas características tiene las siguientes aplicaciones: Grupos privados que cooperan con la empresa y que comparten la misma información e ideas. Entornos de colaboración donde algunas empresas colaboran en el desarrollo de una aplicación nueva que ellos pueden usar. Programas de formación u otros contenidos educativos que las empresas pueden desarrollar o compartir. Listas de catálogos de productos. Gestión de proyecto y control para empresas que forman parte de un mismo proyecto de trabajo. Beneficios de las redes de comunicación La información de cualquier red es un recurso corporativo, es decir, todos hacemos uso de la información y la utilizamos, acorde al nivel de acceso permito, emplearla para un fin productivo dentro de la organización, impactando, como lo mencionamos anteriormente, procesos y la función del personal que forma la empresa y que es usuario de la red. Por otro lado si miramos a nuestro alrededor todas las aplicaciones que utilizamos a diario para la realización de nuestro trabajo y el correcto funcionamiento y operación de la organización depende 100% de las comunicaciones. Otro punto, las comunicaciones, se han convertido en este siglo en una herramienta fundamental para las Industrias y empresas internacionales, cada día, las transacciones de operaciones son mayores y requieren de mayor agilidad y confiabilidad. La comodidad de realizar múltiples aplicaciones dentro de la empresa o del hogar en aras de buscar objetivos muy particulares de estos segmentos, ha dado hecho que las comunicaciones evolucionen vertiginosamente y que dependamos mas de éstas. Las inversiones que se realizan en este rubro, significan cantidades importantes dentro de los presupuestos de las empresas, en vías de actualizar, mantener, crecer, interactuar con otros usuarios, etc. Si analizamos detenidamente los gastos hoy día de una empresa un buen porcentaje de estos se encuentran canalizados hacia las comunicaciones. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 13 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Comunicación entre diferentes puestos de trabajo. - En una empresa los trabajadores debían comunicarse por teléfono o desplazándose. Información oportuna donde se requiere. - Facilita el intercambio de información entre los distintos miembros de un grupo de forma rápida y sencilla. Racionalización del uso de recursos. Abaratamiento de costos: - Compartición de recursos software y hardware. - Compartición de bases de datos. CLASIFICACIÓN DE LAS REDES POR TOPOLOGÍA Red en Bus Se caracteriza por tener un único canal de comunicaciones (denominado bus, troncal o backbone) al cual se conectan los diferentes dispositivos. De esta forma todos los dispositivos comparten el mismo canal para comunicarse entre sí. En la topología linear bus todas las computadoras están conectadas en la misma línea. El cable procede de una computadora a la siguiente y así sucesivamente. Los extremos del cable terminan con una resistencia llamada terminador, que además de indicar que no existen más estaciones de trabajo, permite cerrar el bus. Utilizan conectores en forma de T (BNC) y cable coaxial. Una red en Bus usualmente usa cable coaxial grueso o fino, el Ethernet 10 Base 2 y el 10 Base5. Ventajas: - Es una topología fácil de instalar y mantener. -No existen elementos centrales del que dependa toda la red, cuyo fallo dejaría inoperativas a todas las estaciones. Inconvenientes: - Si se rompe el cable en algún punto, la red queda inoperativa por completo. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 14 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Red en Estrella Es una red en la cual las estaciones están conectadas directamente a un punto central y todas las comunicaciones que han de hacer necesariamente a través de este. Dado su transmisión, una red en estrella activa tiene un nodo central activo que normalmente tiene los medios para prevenir problemas relacionados con el eco. Se utiliza sobre todo para redes locales. La mayoría de las redes de área local que tienen un enrutador (router), un conmutador (switch) o un concentrador siguen esta topología. El nodo central en estas sería el enrutador, el conmutador o el concentrador, por el que pasan todos los paquetes Ventajas: - Tiene dos medios para prevenir problemas. - Permite que todos los nodos se comuniquen entre sí de manera conveniente. Desventajas: - Si el nodo central falla, toda la red se desconecta. - Es costosa, ya que requiere más cable que la topología Bus y Ring. - El cable viaja por separado del switch a cada computadora. Red en Anillo Es la red en la que cada estación está conectada a la siguiente y la última está conectada a la primera. Cada estación tiene un receptor y un transmisor que hace la función de repetidor, 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. Cabe mencionar que si algún nodo de la red deja de funcionar, la comunicación en todo el anillo se pierde. Longitudes de canales limitadas. El canal usualmente degradará a medida que la red crece. Lentitud en la transferencia de datos Ventajas - Simplicidad de arquitectura. - Facilidad de configuración. - Facilidad de fluidez de datos. Desventajas Longitudes de canales limitadas. El canal usualmente se degradara a medida que la red crece. Lentitud en la transferencia de datos Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 15 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Red en Malla Es la red en la que cada nodo está conectado a todos los nodos. De esta manera es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos. Si la red de malla está completamente conectada, no puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones. Cada servidor tiene sus propias conexiones con todos los demás servidores. El establecimiento de una red de malla es una manera de encaminar datos, voz e instrucciones entre los nodos. Esta configuración ofrece caminos redundantes por toda la red de modo que, si falla un cable, otro se hará cargo del tráfico. Las redes de malla son auto ruteables. La red puede funcionar, incluso cuando un nodo desaparece o la conexión falla, ya que el resto de los nodos evitan el paso por ese punto. En consecuencia, la red malla, se transforma en una red muy confiable. Ventajas - Es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos. - No puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones. - Cada servidor tiene sus propias comunicaciones con todos los demás servidores. - Si falla un cable el otro se hará cargo del tráfico. - No requiere un nodo o servidor central lo que reduce el mantenimiento. - Si un nodo desaparece o falla no afecta en absoluto a los demás nodos. Desventajas Esta red es costosa de instalar ya que requiere de mucho cable. Red en Árbol Es la red en la que los nodos están colocados en forma de árbol. Desde una visión topológica, la conexión en árbol es parecida a una serie de redes en estrella interconectadas salvo en que no tiene un nodo central. En cambio, tiene un nodo de enlace troncal, generalmente ocupado por un switch, desde el que se ramifican los demás nodos. Es una variación de la red en bus, la falla de un nodo no implica interrupción en las comunicaciones. Se comparte el mismo canal de comunicaciones. La topología en árbol puede verse como una combinación de varias topologías en estrella. Tanto la de árbol como la de estrella son similares a la de bus cuando el nodo de interconexión trabaja en modo difusión, pues la información se propaga hacia todas las estaciones, solo que en esta topología las ramificaciones se extienden a partir de un punto raíz (estrella), a tantas ramificaciones como sean posibles, según las características del árbol Ventajas - El hubo central al retransmitir las señales amplifica la potencia e incrementa la distancia a la que puede viajar la señal. - Se permite conectar mas dispositivos gracias a la inclusión de concentradores secundarios. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 16 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS - Permite priorizar y aislar las comunicaciones de distintas computadoras. - Cableado punto a punto para segmentos individuales. - Soporta por multitud de vendedores de software y de hardware. Desventajas - Se requiere mucho cable. - La medida de cada segmento viene determinada por el tipo de cable utilizado. - Si se viene abajo el segmento principal todo el segmento se viene abajo con él. - Es más difícil su configuración. SEGÚN SU ALCANCE Red de área personal o Personal area network (PAN) Es una red de computadoras para la comunicación entre distintos dispositivos (tanto computadoras, puntos de acceso a Internet, teléfonos celulares, PDA, dispositivos de audio, impresoras) cercanos al punto de acceso. Estas redes normalmente son de unos pocos metros y para uso personal, utilizando como base el acceso inalámbrico para su conectividad. Red de área local, o Local Área Network (LAN) Es la interconexión de varios ordenadores y periféricos. Su extensión esta limitada físicamente a un edificio o a un entorno de 200 metros o con repetidores podríamos llegar a la distancia de un campo de 1 kilómetro. Su aplicación más extendida es la interconexión de ordenadores personales y estaciones de trabajo en oficinas, fábricas, etc., para compartir recursos e intercambiar datos y aplicaciones. En definitiva, permite que dos o más máquinas se comuniquen. El término red local incluye tanto el hardware como el software necesario para la interconexión de los distintos dispositivos y el tratamiento de la información. Una red de área local conlleva un importante ahorro, tanto de tiempo, ya que se logra gestión de la información y del trabajo, como de dinero, ya que no es preciso comprar muchos periféricos, se consume menos papel, y en una conexión a Internet se puede utilizar una única conexión telefónica o de banda ancha compartida por varios ordenadores conectados en red. Red de Área Metropolitana ó Metropolitan Area Network (MAN) Es una red de alta velocidad (banda ancha) que dando cobertura en un área geográfica extensa, proporciona capacidad de integración de múltiples servicios mediante la transmisión de datos, voz y vídeo, sobre medios de transmisión tales como fibra óptica y par trenzado. La tecnología de pares de cobre se posiciona como una excelente alternativa para la creación de redes metropolitanas, por su baja latencia (entre 1 y 50ms), gran estabilidad y la carencia de Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 17 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS interferencias radioeléctricas. Las Redes Metropolitanas, permiten la transmisión de tráficos de voz, datos y video con garantías de baja latencia, razones por las cuales se hace necesaria la instalación de una red de área metropolitana a nivel corporativo, para corporaciones que cuentas con múltiples dependencias en la misma área metropolitana. Red de Área Amplia ó Wide Area Network (WAN) Es un tipo de red de computadoras capaz de cubrir distancias desde unos 100km hasta unos 1000 km, dando el servicio a un país o un continente. Un ejemplo de este tipo de redes sería RedIRIS, Internet o cualquier red en la cual no estén en un mismo edificio todos sus miembros (sobre la distancia hay discusión posible). Muchas WAN son construidas por y para una organización o empresa particular y son de uso privado, otras son construidas por los proveedores de Internet (ISP) para proveer de conexión a sus clientes. Normalmente la WAN es una red punto a punto, es decir, red de paquete conmutado. Las redes WAN pueden usar sistemas de comunicación vía satélite o de radio. Fue la aparición de los portátiles y los PDA la que trajo el concepto de redes inalámbricas. Una red de área amplia o WAN (Wide Area Network) se extiende sobre un área geográfica extensa, a veces un país o un continente, y su función fundamental está orientada a la interconexión de redes o equipos terminales que se encuentran ubicados a grandes distancias entre sí. Para ello cuentan con una infraestructura basada en poderosos nodos de conmutación que llevan a cabo la interconexión de dichos elementos, por los que además fluyen un volumen apreciable de información de manera continua. Por esta razón también se dice que las redes WAN tienen carácter público, pues el tráfico de información que por ellas circula proviene de diferentes lugares, siendo usada por numerosos usuarios de diferentes países del mundo para transmitir información de un lugar a otro. A diferencia de las redes LAN (siglas de "local area network", es decir, "red de área local"), la velocidad a la que circulan los datos por las redes WAN suele ser menor que la que se puede alcanzar en las redes LAN. Además, las redes LAN tienen carácter privado, pues su uso está restringido normalmente a los usuarios miembros de una empresa, o institución, para los cuales se diseñó la red. La infraestructura de redes WAN la componen, además de los nodos de conmutación, líneas de transmisión de grandes prestaciones, caracterizadas por sus grandes velocidades y ancho de banda en la mayoría de los casos. Las líneas de transmisión (también llamadas "circuitos", "canales" o "troncales") mueven información entre los diferentes nodos que componen la red. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 18 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS SEGÚN SU ARQUITECTURA Y MÉTODO DE TRANSFERENCIA. Redes conmutadas (punto a punto): En este tipo de redes, un equipo origen (emisor) selecciona un equipo con el que quiere conectarse (receptor) y la red es la encargada de habilitar una vía de conexión entre los dos equipos. Normalmente pueden seleccionarse varios caminos candidatos para esta vía de comunicación que puede o no dedicarse exclusivamente a la misma. Existen tres métodos para la transmisión de la información y la habilitación de la conexión: • Conmutación de circuitos: En este tipo de comunicación, se establece un camino único dedicado. La ruta que sigue la información se establece durante todo el proceso de comunicación, aunque existan algunos tramos de esa ruta que se compartan con otras rutas diferentes. Una vez finalizada la comunicación, es necesario liberar la conexión. Por su parte, la información se envía íntegra desde el origen al destino, y viceversa, mediante una línea de transmisión bidireccional. En general, se seguirán los siguientes pasos: 1. º Establecimiento de la conexión, 2. º Transferencia de la información y 3. º Liberación de la conexión. Este método es el empleado en una llamada telefónica normal. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 19 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS • Conmutación de paquetes: En este caso, el mensaje a enviar se divide en fragmentos, cada uno de los cuales es enviado a la red y circula por ésta hasta que llega a su destino. Cada fragmento, denominado paquete, contiene parte de la información a transmitir, información de control, además de los números o direcciones que identifican al origen y al destino. • Conmutación de mensajes: La información que envía el emisor se aloja en un único mensaje con la dirección de destino y se envía al siguiente nodo. Éste almacena la información hasta que hay un camino libre, dando lugar, a su vez, al envío al siguiente nodo, hasta que finalmente el mensaje llega a su destino. Redes de difusión (multipunto): En este caso, un equipo o nodo envía la información a todos los nodos y es el destinatario el encargado de seleccionar y captar esa información. Esta forma de transmisión de la información está condicionada por la topología de la red, ya que ésta se caracteriza por disponer de un único camino o vía de comunicación que debe ser compartido por todos los nodos o equipos. Esto quiere decir que la red debe tener una topología en bus o anillo, o debe estar basada en enlaces por ondas de radio Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 20 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS SEÑALES ANALOGICAS Y DIGITALES Señal analógica Una señal analógica es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético y que es representable por una función matemática continúa en la que es variable su amplitud y periodo (representando un dato de información) en función del tiempo. Algunas magnitudes físicas comúnmente portadoras de una señal de este tipo son eléctricas como la intensidad, la tensión y la potencia, pero también pueden ser hidráulicas como la presión, térmicas como la temperatura, mecánicas, etc. La magnitud también puede ser cualquier objeto medible como los beneficios o pérdidas de un negocio. En la naturaleza, el conjunto de señales que percibimos son analógicas, así la luz, el sonido, la energía etc, son señales que tienen una variación continua. Incluso la descomposición de la luz en el arco iris vemos como se realiza de una forma suave y continúa. Una onda senoidal es una señal analógica de una sola frecuencia. Los voltajes de la voz y del video son señales analógicas que varían de acuerdo con el sonido o variaciones de la luz que corresponden a la información que se está transmitiendo. Señal digital La señal digital es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético en que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado en término de algunas magnitudes que representan valores discretos, en lugar de valores dentro de un cierto rango. Por ejemplo, el interruptor de la luz sólo puede tomar dos valores o estados: abierto o cerrado, o la misma lámpara: encendida o apagada. Los sistemas digitales, como por ejemplo el ordenador, usan lógica de dos estados representados por dos niveles de tensión eléctrica, uno alto, H y otro bajo, L (de High y Low, respectivamente, en inglés). Por abstracción, dichos estados se sustituyen por ceros y unos, lo que facilita la aplicación de la lógica y la aritmética binaria. Si el nivel alto se representa por 1 y el bajo por 0, se habla de lógica positiva y en caso contrario de lógica negativa. TIPOS DE TRANSMISIÓN Paralelo Todos los bits se transmiten simultáneamente, existiendo luego un tiempo antes de la transmisión del siguiente boque. Este tipo de transmisión tiene lugar en el interior de una maquina o entre maquinas cuando la distancia es muy corta. La principal ventaja de esto modo de transmitir datos es la velocidad de transmisión y la mayor desventaja es el costo. También puede llegar a considerarse una transmisión en Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 21 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS paralelo, aunque se realice sobre una sola línea, al caso de multiplexación de datos, donde los diferentes datos se encuentran intercalados durante la transmisión. Transmisión en paralelo Serie En este caso los n bits que componen un mensaje se transmiten uno detrás de otro por la misma línea. A la salida de una maquina los datos en paralelo se convierten los datos en serie, los mismos se transmiten y luego en el receptor tiene lugar el proceso inverso, volviéndose a obtener los datos en paralelo. La secuencia de bits transmitidos es por orden de peso creciente y generalmente el último bit es de paridad. Un aspecto fundamental de la transmisión serie es el sincronismo, entendiéndose como tal al procedimiento mediante el cual transmisor y receptor reconocen los ceros y unos de los bits de igual forma. El sincronismo puede tenerse a nivel de bit, de byte o de bloque, donde en cada caso se identifica el inicio y finalización de los mismos. Transmisión en serie Dentro de la transmisión serie existen dos formas: Transmisión asincrónica Es también conocida como Start/Stop. Requiere de una señal que identifique el inicio del carácter y a la misma se la denomina bit de arranque. También se requiere de otra señal denominada señal de parada que indica la finalización del carácter o bloque. Formato de un carácter Generalmente cuando no hay transmisión, una línea se encuentra en un nivel alto. Tanto el transmisor como el receptor, saben cual es la cantidad de bits que componen el carácter (en el ejemplo son 7). Los bits de parada son una manera de fijar qué delimita la cantidad de bits del carácter y cuando e transmite un conjunto de caracteres, luego de los bits de parada existe un bit de arranque entre los distintos caracteres. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 22 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS A pesar de ser una forma comúnmente utilizada, la desventaja de la transmisión asincrónica es su bajo rendimiento, puesto que como en el caso del ejemplo, el carácter tiene 7 bits pero para efectuar la transmisión se requieren 10. O sea que del total de bits transmitidos solo el 70% pertenecen a datos. Transmisión sincrónica En este tipo de transmisión es necesario que el transmisor y el receptor utilicen la misma frecuencia de clock en ese caso la transmisión se efectúa en bloques, debiéndose definir dos grupos de bits denominados delimitadores, mediante los cuales se indica el inicio y el fin de cada bloque. Este método es más efectivo por que el flujo de información ocurre en forma uniforme, con lo cual es posible lograr velocidades de transmisión más altas. Para lograr el sincronismo, el transmisor envía una señal de inicioi de transmisión mediante la cual se activa el clock del receptor. A partir de dicho instante transmisor y receptor se encuentran sincronizados. Otra forma de lograr el sincronismo es mediante la utilización de códigos auto sincronizantes los cuales permiten identificar el inicio y el fin de cada bit. Sincronía o Bandera Byte 1 Byte 2 de inicio ... Sincronía o Byte n Bandera de fin La transmisión en paralela es más rápida que la transmisión en serie pero en la medida que la distancia entre equipos se incrementa (no debe sobrepasarse la distancia de 100 pies), no solo se encarecen los cables sino que además aumenta la complejidad de los transmisores y los receptores de la línea a causa de la dificultad de transmitir y recibir señales de pulsos a través de cables largos. TIPOS DE COMUNICACIÓN En los canales de comunicación existen tres tipos de transmisión. Simplex En este caso el transmisor y el receptor están perfectamente definidos y la comunicación es unidireccional. Este tipo de comunicaciones se emplean usualmente en redes de radiodifusión, donde los receptores no necesitan enviar ningún tipo de dato al transmisor. Duplex o Semi-duplex En este caso ambos extremos del sistema de comunicación cumplen funciones de transmisor y receptor y los datos se desplazan en ambos sentidos pero no simultáneamente. Este tipo de comunicación se utiliza Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 23 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS habitualmente en la interacción entre terminales y un computador central. Full Duplex El sistema es similar al duplex, pero los datos se desplazan en ambos sentidos simultáneamente. Para ello ambos transmisores poseen diferentes frecuencias de transmisión o dos caminos de comunicación separados, mientras que la comunicación semi-duplex necesita normalmente uno solo. Para el intercambio de datos entre computadores este tipo de comunicaciones son más eficientes que las transmisiones semi-duplex. MEDIOS DE TRANSMISIÓN Cable coaxial Es un cable utilizado para transportar señales eléctricas de alta frecuencia posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado positivo o vivo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla o blindaje, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. Entre ambos se encuentra una capa aislante llamada dieléctrico, de cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable. Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante. que El conductor central puede estar constituido por un alambre sólido o por varios hilos retorcidos de cobre; mientras que el exterior puede ser una malla trenzada, una lámina enrollada o un tubo corrugado de cobre o aluminio. En este último caso resultará un cable semirrígido. Debido a la necesidad de manejar frecuencias cada vez más altas y a la digitalización de las transmisiones, en años recientes se ha sustituido paulatinamente el uso del cable coaxial por el de fibra óptica, en particular para distancias superiores a varios kilómetros, porque el ancho de banda de esta última es muy superior. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 24 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Existen múltiples tipos de cable coaxial, cada uno con un diámetro e impedancia diferentes. El cable coaxial no es habitualmente afectado por interferencias externas, y es capaz de lograr altas velocidades de transmisión en largas distancias. Por esa razón, se utiliza en redes de comunicación de banda ancha (cable de televisión) y cables de banda base (Ethernet). TIPO DE CONECTORES Cable par trenzado Es uno de los más antiguos, surgió en 1881, en las primeras instalaciones de Alexander Graham Bell. Este tipo de cable está formado por hilos, que son de cobre o de aluminio y estos hilos están trenzados entre sí para que las propiedades eléctricas estén estables y también, para evitar las interferencias que pueden provocar los hilos cercanos. Está formado por el conductor interno el cual está aislado por una capa de polietileno coloreado. Debajo de este aislante existe otra capa de aislante de polietileno la cual evita la corrosión del cable debido a que tiene una sustancia antioxidante. Normalmente este cable se utiliza por pares o grupos de pares, no por unidades, conocido como cable multipar. Para mejorar la resistencia del grupo se trenzan los cables del multipar. Los cables UTP forman los segmentos de Ethernet y pueden ser cables rectos o cables cruzados dependiendo de su utilización. Son cables de pares trenzados sin apantallar que se utilizan para diferentes tecnologías de red local. Son de bajo costo y de fácil uso, pero producen más errores que otros tipos de cable y tienen limitaciones para trabajar a grandes distancias sin regeneración de la señal. Tipos de Cable / Normativa 568A y 568B El cable directo de red sirve para conectar dispositivos desiguales, como un computador con un hub o switch. En este caso ambos extremos del cable deben de tener la misma distribución. No existe diferencia alguna en la conectividad entre la distribución 568B y la distribución 568A siempre y cuando en ambos extremos se use la misma. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 25 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Un cable cruzado es un cable que interconecta todas las señales de salida en un conector con las señales de entrada en el otro conector, y viceversa; permitiendo a dos dispositivos electrónicos conectarse entre sí con una comunicación full duplex. El término se refiere - comúnmente - al cable cruzado de Ethernet, pero otros cables pueden seguir el mismo principio. Sirve para conectar dos dispositivos igualitarios, como 2 computadoras entre sí, para lo que se ordenan los colores de tal manera que no sea necesaria la presencia de un hub (concentrador). Actualmente la mayoría de los switches soportan cables cruzados para conectar entre sí. En algunas tarjetas de red les es indiferente que se les conecte un cable cruzado o normal, ellas mismas se configuran para poder utilizarlo PC-PC o PC-Hub/switch. CONECTORES Y HERRAMIENTAS Un conector es un hardware utilizado para unir cables o para conectar un cable a un dispositivo, por ejemplo, para conectar un cable de módem a una computadora. La mayoría de los conectores pertenece a uno de los dos tipos existentes: Macho o Hembra. El Conector Macho se caracteriza por tener una o más clavijas expuestas; Los Conectores Hembra disponen de uno o más receptáculos diseñados para alojar las clavijas del conector macho Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 26 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Tarjetas de red Otro dispositivo muy importante en la instalación de una LAN es la tarjeta de red, también llamada NIC (Network Interface Card o Tarjeta de Interfaz de Red). Básicamente realiza la función de intermediario entre el ordenador y la red de comunicación. En ella se encuentran grabados los protocolos de comunicación de la red, en los niveles físicos, enlace de datos y red. Por su parte, la comunicación con el ordenador se realiza normalmente a través de las ranuras de expansión que éste dispone (ya sea ISA, PCI o PCMCIA), aunque algunos equipos disponen de este adaptador integrado directamente en la placa base. Los pasos que sigue una tarjeta de red para transmitir la información por el medio son los siguientes: 1. Determinar la velocidad de transmisión, la longitud del bloque de información, el tamaño de la memoria intermedia (buffer), etc. Esta información se obtiene a partir de la configuración establecida en el sistema. 2. Convertir el flujo de bits en paralelo a una secuencia en serie (recuérdese que la transmisión por el bus entre el ordenador y la tarjeta es en paralelo). 3. Codificar la secuencia de bits en serie formando una señal eléctrica adecuada. Switch Un conmutador o switch es un dispositivo digital de lógica de interconexión de redes de computadores que opera en la capa de enlace de datos del modelo OSI. Su función es interconectar dos o más segmentos de red, de manera similar a los puentes de red, pasando datos de un segmento a otro de acuerdo con la dirección MAC de destino de las tramas en la red. Los conmutadores se utilizan cuando se desea conectar múltiples redes, fusionándolas en una sola. Al igual que los puentes, dado que funcionan como un filtro en la red, mejoran el rendimiento y la seguridad de las redes de área local. FIBRA ÓPTICA Un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el núcleo de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un LED. Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a gran velocidad, mucho más rápido que en las comunicaciones de radio y cable. También se utilizan para Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 27 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS redes locales. Son el medio de transmisión por excelencia, inmune a las interferencias. Un cable de fibra óptica esta compuesto por un grupo de fibras ópticas por el cual se transmiten señales luminosas. Las fibras ópticas comparten su espacio con hiladuras de aramida que le confieren la necesaria resistencia a la tracción. La fibra aramida se define como una fibra en la que la sustancia que la forma es una cadena sintética en la que al menos el 85% de los grupos están directamente relacionados con 2 grupos aromáticos. Los cables de fibra óptica proporcionan una alternativa sobre los coaxiales en la industria de la electrónica y las telecomunicaciones. Así, un cable con 8 fibras ópticas tiene un tamaño bastante más pequeño que los utilizados habitualmente, puede soportar las mismas comunicaciones que 60 cables de 1623 pares de cobre o 4 cables coaxiales de 8 tubos, todo ello con una distancia entre repetidores mucho mayor. El principio básico de funcionamiento se justifican aplicando las leyes de la óptica geométrica, principalmente, la ley de la refracción (principio de reflexión interna total). Su ancho de banda es muy grande, gracias a técnicas de multiplexación por división de frecuencias (X-WDM), que permiten enviar hasta 100 haces de luz (cada uno con una longitud de onda diferente) a una velocidad de 10 Gb/s cada uno por una misma fibra, se llegan a obtener velocidades de transmisión totales de 10 Tb/s. Es inmune totalmente a las interferencias electromagnéticas. Es segura, ya que se puede instalar en lugares donde puedan haber sustancias peligrosas o inflamables, ya que no transmite electricidad Fibra Óptica – Ventajas Diámetro y peso reducidos lo que facilita su instalación, Excelente flexibilidad Inmunidad a los ruidos eléctricos (interferencias) No existe diafonía (no hay inducción entre una fibra y otra) Bajas pérdidas, lo cual permite reducir la cantidad de estaciones repetidoras Gran ancho de banda que implica una elevada capacidad de transmisión Estabilidad frente a variaciones de temperatura Al no conducir electricidad no existe riesgo de incendios por arcos eléctricos No puede captarse información desde el exterior de la fibra El Dióxido de Silicio, materia prima para la fabricación de F.O., es uno de los recursos más abundantes del planeta. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 28 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Fibra Óptica – Desventajas Para obtener desde la arena de cuarzo el Dióxido de silicio purificado, es necesaria mayor cantidad de energía que para los cables metálicos. Las F.O. son muy delicadas, requieren un tratamiento especial durante el tendido de cables. Fibra Multimodo La parte de una fibra óptica por la que viajan los rayos de luz recibe el nombre de núcleo de la fibra. Los rayos de luz sólo pueden ingresar al núcleo si el ángulo está comprendido en la apertura numérica de la fibra. Asimismo, una vez que los rayos han ingresado al núcleo de la fibra, hay un número limitado de recorridos ópticos que puede seguir un rayo de luz a través de una fibra. Estos recorridos ópticos reciben el nombre de modos. Si el diámetro del núcleo de la fibra es lo suficientemente grande como para permitir varios trayectos diferentes para que la luz transitar a lo largo de la fibra, esta fibra recibe el nombre de fibra "multimodo". La fibra monomodo tiene un núcleo mucho más pequeño que permite que los rayos de luz viajen exclusivamente por un solo modo. Cada "cable" de fibra óptica que se usa en tareas de networking está compuesto en realidad de dos fibras de vidrio envueltas en revestimientos separados. Una fibra transporta datos desde un dispositivo A a un dispositivo B. La otra transporta datos desde el dispositivo B hacia el dispositivo A. Es una estructura similar a la de dos calles de un solo sentido que corren en sentido opuesto. Proporciona en el conjunto una comunicación en dos sentidos (full-duplex). Para lograr esto mismo, los cables de cobre de par trenzado utilizan dos pares de hilos de cobre: un par para transmitir y un par para recibir. Los circuitos de fibra óptica utilizan una hebra de fibra para transmitir y otra para recibir. En términos generales, los dos cables de fibra necesarios para establecer el circuito de transmisión / recepción, se encuentran dentro de un único revestimiento exterior hasta los conectores. En la fibra óptica, no se requiere ningún tipo de blindaje ya que la luz no "escapa" del interior de una fibra. Esto significa que no hay problemas de diafonía (ruido provocado por uno de los pelos de fibra sobre el otro) con la fibra óptica. Es habitual que los cables de fibra óptica contengan múltiples pares de fibras; esto hace posible tender un solo cable a través de las instalaciones que sea necesario, y contar con múltiples fibras de transmisión/recepción. En comparación, cuando se trata de cables de cobre, es necesario tender un cable de cobre para cada circuito que se desea establecer. Como vimos antes, un cable de fibra óptica se compone de cinco partes: -el núcleo, -el revestimiento, -un amortiguador, -un material resistente y -un revestimiento exterior. El núcleo de la fibra es el elemento a través del cual se transmite el haz de luz. En general, está construído con vidrio fabricado de una combinación de dióxido de silicio (sílice) y otros elementos. Para la fibra multimodo se utiliza vidrio de índice graduado para su núcleo. Este tipo particular de vidrio tiene un índice Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 29 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS de refracción menor hacia el borde externo del núcleo; de este modo, en esta fibra el área externa del núcleo es menos densa que el centro y por lo tanto la luz viaja más rápidamente en la parte externa del núcleo. Esto permite que todos los haces de luz que circulan por la fibra lleguen al extremo de la misma simultáneamente, independientemente de si viajó por el centro del núcleo o rebotando sobre los bordes. Esto asegura que el receptor que se encuentra en el extremo de la fibra reciba un fuerte flash de luz y no un pulso largo y débil. Recubriendo el núcleo se encuentra el revestimiento. Este revestimiento también está fabricado utilizando sílice, pero con un índice de refracción menor que el del núcleo. De esta manera, los haces de luz que se transportan a través del núcleo de la fibra se reflejan sobre el límite entre el núcleo y el revestimiento y generan una reflexión total interna que mantiene el haz de luz dentro del núcleo. El cable de fibra óptica más utilizado en las redes LAN es el cable multimodo estándar. Consta de un núcleo de 62,5 ó 50 micrones y un revestimiento de 125 micrones de diámetro. Por lo que recibe el nombre de fibra óptica de 62,5/125 ó 50/125 micrones. Por fuera, y cubriendo el revestimiento se coloca un material amortiguador que es generalmente de plástico. Este material ayuda a proteger al núcleo y al revestimiento de cualquier daño físico. Con referencia a este aspecto, hay dos diseños básicos de cable de fibra óptica: - Cables de amortiguación estrecha - Cables de tubo libre. - La mayoría de las fibras utilizadas en redes LAN son de cable multimodo con amortiguación estrecha. Los cables con amortiguación estrecha están construido de modo tal que el material amortiguador rodea y está en contacto directo con el revestimiento de la fibra. Ambos diseños de cable se utilizan para diferentes aplicaciones: El cable de tubo suelto se utiliza principalmente para tendidos de fibra en exteriores mientras que el cable de amortiguación estrecha se utiliza en instalaciones interiores. Por fuera del amortiguador y rodeándolo, hay una capa de material resistente que tiene la tarea de evitar que la fibra óptica se estire cuando los instaladores traccionan sobre el cable en el proceso de instalación. El material utilizado con este propósito es generalmente Kevlar. Por último, el cable cuenta con un revestimiento exterior que rodea al cable para así protegerlo de la abrasión, solventes y otros contaminantes. El color del revestimiento exterior de la fibra multimodo es, en general, anaranjado, pero a veces puede ser de otro color. Con la fibra multimodo se pueden utilizar 2 tipos diferentes de fuentes de luz: Diodos de Emisión de Luz Infrarroja (LED) o Emisores de Láser de Superficie de Cavidad Vertical (VCSEL). Los LED son más económicos y no requieren tantas seguridad como los emisores láser. Sin embargo, los LEDs transmiten haces de luz a distancias sensiblemente menores que un láser. La fibra multimodo (62,5/125) puede transportar datos a distancias de hasta 2000 metros. Fibra Monomodo Una fibra monomodo está constituida por las mismas partes que una fibra multimodo. Para facilitar su identificación, la vaina externa de la fibra monomodo es generalmente de color amarillo. La diferencia Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 30 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS esencial entre la fibra monomodo y la multimodo es que la monomodo permite la propagación de un solo modo de luz a través de un núcleo de diámetro sensiblemente menor. El núcleo de una fibra monomodo tiene solamente de ocho a diez micrones de diámetro. La dimensión más común de los núcleos de fibra óptica monomodo es de nueve micrones. La inscripción 9/125 que aparece en la vaina exterior de la fibra monomodo sigue el mismo criterio que la nomenclatura de las fibras multimodo: indica que el núcleo tiene un diámetro de 9 micrones y que el revestimiento tiene 125 micrones de diámetro. Los sistemas que implementan fibras monomodo utilizan como fuente de luz un láser infrarrojo. El haz de luz el láser generado por el emisor ingresa al núcleo en un ángulo de 90 grados. Consecuentemente, los haces de luz que transportan datos sobre una fibra monomodo son transmitidos en línea recta directamente por el centro del núcleo. Esto aumenta tanto la velocidad como la distancia a la que se pueden transmitir los datos. La fibra monomodo puede transportar datos de LAN a distancias de hasta 3000 metros. En los últimos años se han desarrollado una serie de nuevas tecnologías que permiten incrementar esta distancia. La fibra monomodo es la que se usa con mayor frecuencia para la conectividad entre edificios. Análisis de un Sistema de Microondas Conceptos de Microondas Al incrementarse el uso de las comunicaciones electrónicas al paso de los años, el espectro de frecuenta que por lo regular se usa para señales de radio, se ha congestionado bastante. Por eso, ha surgido la necesidad creciente para mayor espacio en el espectro para manejar video de mayor ancho de banda e informaciones digitales. El espectro electromagnético es un recurso natural finito que los hemos venido usando con rapidez. Por eso ha sido necesario mover las comunicaciones de radio más arriba del espectro. La expansión principal se hacia en VHF y UHF pero en estos tiempos se hace en el intervalo de 1 a 300GHz el cual ofrece importante anchos de banda para comunicaciones y otras aplicaciones. En frecuencias altas, los componentes estándar no funcionan. Los transmisores comunes no amplifican u oscilan en dichas frecuencias, y debieron perfeccionarse transistores especiales. También se desarrollaron muchos otros componentes especiales para amplificar y procesar señales de microondas. Para aplicaciones de microondas, las líneas de transmisión de tiras paralelas y microtiras, toman el lugar de inductores, capacitores y circuitos sintonizados. Las guías de ondas sirven de línea de transmisión y los tubos especiales, como el magnetrón y el de ondas viajeras, se utilizan para alcanzar alta potencia. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 31 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Los diodos semiconductores para microondas sirven para la detección y el mezclado de la señal, así como para multiplicadores de frecuencia, atenuación, conmutación y oscilación. Microondas comprende las frecuencias ultra-altas, super-altas y mucho muy alta, directamente arriba de los intervalos de frecuencias más bajas donde se dan ahora la mayor parte de las comunicaciones de radio y debajo de las frecuencias ópticas que cubren las frecuencias infrarrojas, visibles y ultravioletas. La radio comunicación se beneficia con esta tecnología de microonda, en el cual es utilizado por los servicios de comunicaciones. Desventajas de las Microondas - Es más difícil analizar los circuitos de altas frecuencias. - En el análisis de circuitos de microondas no se basa en relaciones de corrientes y voltajes. - La electrónica de microonda en análisis de circuitos se establece mediante las mediciones de campo eléctrico y magnético. Los componentes de microondas son difíciles de utilizar. Por ejemplo un resistor en electrónicas de baja frecuencia, no es lo mismo en característica de alta frecuencia. Los terminales cortos de un resistor, aun cuando sean de menos de 2cm, representa una cantidad significativa de reactancia inductiva en la frecuencia muy alta de microonda. También se produce una pequeña capacitancia entre las terminales, por eso se recomienda el uso de circuito distribuidor, como líneas de transmisores en vez de componentes agrupados en frecuencia de microonda. Otro problema es el tiempo de transito en los transistores, ya que el tiempo que toma una portadora de corriente en microonda es alto el porcentaje del periodo real de la señal, mientras que en la electrónica de baja frecuencia es despreciable. Otro problema de microonda es que viaja en línea recta como la onda de luz, por lo que se hace más limitado a la vista en la comunicación en línea recta. Las señales de microondas penetran a ionosfera, por lo cual es imposible realizar, comunicaciones de saltos múltiples. Sistema de Comunicación por Microondas Los sistemas de transmisión por microondas utiliza: Transmisor, receptor y antena. En los sistemas de microondas se utiliza las mismas técnicas de multiplexado y modulación utilizada en frecuencias bajas. Los componentes difieren en constitución física en la parte de radio frecuencia. Transmisores El transmisor de microonda empieza con un generador de portadora y una serie de amplitudes. También incluye un modulador seguido por más etapas de amplificación de potencia. El amplificador final de potencia aplica la señal a la línea de transmisión y a la antena. Las etapas del generador de la portadora y de modulación de una aplicación de microondas son similares a aquellos de los transmisores para frecuencia más bajas. Solo en las últimas etapas de amplificación de potencia se usan componentes especiales. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 32 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Receptores Los receptores de microondas, como los de baja frecuencia son del tipo superheterodino. Sus entradas están hechas con componentes de microondas. La mayor parte de los receptores emplean doble conversión. Una primera conversión hacia abajo lleva la señal dentro del intervalo de UHF o VHF, donde se produce con facilidad mediante, métodos estándar. Una segunda conversión reduce la frecuencia a una frecuencia intermedia FI apropiada para la selectividad deseada. La antena se conecta a un circuito sintonizado, el cual podría ser una cavidad resonante o una microlinea con circuito sintonizado con línea de cinta. La señal después se aplica a un amplificador de bajo ruido (LNA, Low-Noise Amplifier). Deben usarse transistores especiales de ruidos bajos, por lo regular, para proporcional alguna amplificación inicial. Otro circuito sintonizado conecta la señal de entrada amplificada al mezclador. La mayor parte de los mezcladores son del tipo de diodo doblemente balanceado, aún cuando también se usan algunos mezcladores sencillos de un solo diodo. Líneas de Transmisión La línea de transmisión que más se usa en comunicaciones de radio de baja frecuencia es el cable coaxial. Sin embargo, éste tiene una atenuación muy alta en las frecuencias de microondas y el cable convencional no es apropiado para conducir señales de microondas, excepto para tramos muy cortos, por lo regular menos de 1 metro. El cable coaxial especial para microondas que suele emplearse en las bandas bajas de microondas L.S. y C., está hecho de tubo sólido en vez de alambre, con cubierta aislante y blindaje flexible trenzado. El conductor rígido interior está separado del tubo exterior, con separadores o rondanas, lo cual forma un cable coaxial de bajas perdidas denominado cable de línea rígida. El aislamiento entre el conductor interno y el tubo exterior puede ser aire; en algunos casos se bombea un gas, como nitrógeno, dentro de cable para reducir la formación de humedad que produce pérdidas excesivas. Este tipo de cobre se utiliza para tramos largos de línea de transmisión a una antena en una torre. En frecuencia de microondas más altas, banda C y las que siguen, se usa un tubo especial circular o cualquier hueco llamado guía de ondas para la línea de transmisión. Antena G En microonda todavía se emplean antenas estándares, entre ellos el dipolo simple y la antena vertical en un cuarto de longitud de onda. En esta frecuencia el tamaño de la antena es muy pequeño; por ejemplo, la longitud de un dipolo de media onda a 2GHz es solo 8cm. Una antena vertical de un cuarto de longitud de onda para el centro de la banda c es solo 15 milímetros. Debido a la transmisión en línea de vista de las señales de microonda y proporcionan un incremento en la ganancia, que ayuda en contrarrestar el problema de ruido en las frecuencias de microondas. Por esta razón importante, por lo regular se usan antenas especiales altamente direccionales y con alta ganancia en las aplicaciones de microondas. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 33 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS En frecuencias bajas de microondas, de menos de 2GHz, por lo común se usan antenas estándar; entre ellas el dipolo y sus variaciones como la de corbata de moño, yagi y plano de tierra. Esta antena es de un ancho de banda amplio, donde el dipolo de media longitud de onda se alimenta con cada coaxial de bajas perdidas. Detrás del dipolo esta un reflector hecho con hoja sólida de metal, un grupo de barras horizontales especiales muy juntas, o una malla fina de material para producir la resistencia al viento. - El ángulo del reflecto es por lo regular de 45º, 60º o 90º y el espacio entre el dipolo y la esquina del reflector se encuentra entre 0.25 a 0.75 de longitud de onda. Aplicación de las Microondas Las microondas se utilizan ampliamente en las comunicaciones de teléfono y de radar. También se usa en las estaciones de televisión usando enlaces relevadores de microondas en lugar de cables coaxiales para transmitir señales de televisión a través de largas distancias, y las redes de televisión por cable utilizan comunicaciones por satélite para transmitir programas de una localidad a otra. Las comunicaciones por satélite, sondas especiales y otros vehículos especiales por lo regular se realizan mediante transmisión de microondas, por lo que las señales de microondas no reflejan o absorben en la ionosfera como muchas otras señales de frecuencia más bajas. Los microondas también se usan en calentamiento: en la cocina (hornos de microondas), en la práctica media (aparato de diatermia para calentar los tejidos de los músculos sin dañar la piel y en la industria. Radar Es un sistema de comunicación electrónico que recibe el nombre de (Radio detección en Ranging). Esta basado en el principio de que la RF de frecuencia altas son reflejadas por blancos conductivos. Los blancos comunes son aviones, misiles, barcos y automóviles. En un sistema de radas, una señal se transmite hacia el blanco. Asimismo, un receptor en la unidad de radar capta la señal reflejada. La señal reflejada de radio se llama Eco. La unidad de radar puede determinar la distancia al blanco (Rango), su dirección (acimut) y en algunos casos, su elevación (distancia arriba del horizonte). La capacidad del radar para determinar la distancia entre un blanco remoto y la unidad del radar depende del conocimiento de la velocidad de transmisión. COMUNICACIÓN POR SATÉLITES INTRODUCCION A principios de 1960, la American Telephone and Telegraph Company (AT&T) publicó estudios, indicando que unos cuantos satélites poderosos, de diseño avanzado, podían soportar mas tráfico que toda la red AT&T de larga distancia. El costo de estos satélites fue estimado en solo una fracción del costo de las facilidades de microondas terrestres equivalentes. Desafortunadamente, debido a que AT&T era un proveedor de servicios, los reglamentos del gobierno le impedían desarrollar los sistemas de satélites. Corporaciones más pequeñas y menos lucrativas pudieron desarrollar los Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 34 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS sistemas de satélites y AT&T continuó invirtiendo billones de dólares cada año en los sistemas de microondas terrestres convencionales. Debido a esto los desarrollos iniciales en la tecnología de satélites tardaron en surgir. A través de los años, los precios de la mayoría de los bienes y servicios han aumentado sustancialmente; sin embargo, los servicios de comunicación, por satélite, se han vuelto más accesibles cada año. En la mayoría de los casos, los sistemas de satélites ofrecen más flexibilidad que los cables submarinos, cables subterráneos escondidos, radio de microondas en línea de vista, radio de dispersión troposférica, o sistemas de fibra óptica. Esencialmente, un satélite es un repetidor de radio en el cielo (transponder). Un sistema de satélite consiste de un transponder, una estación basada en tierra, para controlar el funcionamiento y una red de usuario, de las estaciones terrestres, que proporciona las facilidades para transmisión y recepción de tráfico de comunicaciones, a través del sistema de satélite. Las transmisiones de satélites se catalogan como bus o carga útil. La de bus incluye mecanismos de control que apoyan la operación de carga útil. La de carga útil es la información del usuario que será transportada a través del sistema. Aunque en los últimos años los nuevos servicios de datos y radioemisión de televisión son mas y más demandados, la transmisión de las señales de teléfono de voz convencional (en forma analógica o digital). SATELITES ORBITALES Los satélites mencionados, hasta el momento, son llamados satélites orbitales o no síncronos. Los satélites no síncronos giran alrededor de la Tierra en un patrón elíptico o circular de baja altitud. Si el satélite esta girando en la misma dirección de la rotación de la Tierra y a una velocidad angular superior que la de la Tierra, la órbita se llama órbita progrado. Si el satélite esta girando en la dirección opuesta a la rotación de la Tierra o en la misma dirección, pero a una velocidad angular menor a la de la Tierra, la órbita se llama órbita retrograda. Consecuentemente, los satélites no síncronos están alejándose continuamente o cayendo a Tierra, y no permanecen estacionarios en relación a ningún punto particular de la Tierra. Por lo tanto los satélites no síncronos se tienen que usar cuando están disponibles, lo cual puede ser un corto periodo de tiempo, como 15 minutos por órbita. Otra desventaja de los satélites orbitales es la necesidad de usar un equipo costoso y complicado para rastreo en las estaciones terrestres. Cada estación terrestre debe localizar el satélite conforme esta disponible en cada órbita, y después unir su antena al satélite y localizarlo cuando pasa por arriba. Una gran ventaja de los satélites orbitales es que los motores de propulsión no se requieren a bordo de los satélites para mantenerlos en sus órbitas respectivas. SATELITES GEOESTACIONARIOS Los satélites geoestacionarios o geosíncronos son satélites que giran en un patrón circular, con una velocidad angular igual a la de la Tierra. Consecuentemente permanecen en una posición fija con respecto a un punto específico en la Tierra. Una ventaja obvia es que están disponibles para todas las estaciones de la Tierra, dentro de su sombra, 100% de las veces. La sombra de un satélite incluye todas las estaciones de la Tierra que tienen un camino visible a él y están dentro del patrón de radiación de las antenas del satélite. Una desventaja obvia es que a bordo, se requieren de dispositivos de propulsión sofisticados y pesados para mantenerlos fijos en una órbita. El tiempo de órbita de un satélite geosíncrono es de 24 h. igual que la Tierra. CLASIFICACIONES ORBITALES, ESPACIAMIENTO Y ASIGNACIONES DE FRECUENCIA Hay dos clasificaciones principales para los satélites de comunicaciones: hiladores (spinners) y satélites estabilizadores de tres ejes. Los satélites espinar, utilizan el movimiento angular de su cuerpo giratorio para proporcionar una estabilidad de giro. Con un estabilizador de tres ejes, el cuerpo permanece fijo en relación a Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 35 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS la superficie de la Tierra, mientras que el subsistema interno proporciona una estabilización de giro. Los satélites geosíncronos deben compartir espacio y espectro de frecuencia limitados, dentro de un arco específico, en una órbita geoestacionaria, aproximadamente a 22,300 millas, arriba del Ecuador. La posición en la ranura depende de la banda de frecuencia de comunicación utilizada. Los satélites trabajando, casi o en la misma frecuencia, deben estar lo suficientemente separados en el espacio para evitar interferir uno con otro. Hay un límite realista del número de estructuras satelitales que pueden estar estacionadas, en un área específica en el espacio. La separación espacial requerida depende de las siguientes variables: Ancho del haz y radiación del lóbulo lateral de la estación terrena y antenas del satélite. Frecuencia de la portadora de RF. Técnica de codificación o de modulación usada. Límites aceptables de interferencia. Potencia de la portadora de transmisión. Generalmente, se requieren de 3 a 6º de separación espacial dependiendo de las variables establecidas anteriormente. Las frecuencias de la portadora, más comunes, usadas para las comunicaciones por satélite, son las bandas 6/4 y 14/12 GHz. El primer número es la frecuencia de subida (ascendente) (estación terrena a transponder) y el segundo número es la frecuencia de bajada (descendente) (transponder a estación terrena). Diferentes frecuencias de subida y de bajada se usan para prevenir que ocurra repetición. Entre mas alta sea la frecuencia de la portadora, más pequeño es el diámetro requerido de la antena para una ganancia específica. La mayoría de los satélites domésticos utilizan la banda 6/4 GHz. Desafortunadamente, esta banda también se usa extensamente para los sistemas de microondas terrestres. Se debe tener cuidado cuando se diseña una red satelital para evitar interferencia de, o interferencia con enlaces de microondas establecidas. MODELOS DE ENLACE DEL SISTEMA SATELITAL Esencialmente, un sistema satelital consiste de tres secciones básicas: una subida, un transponder satelital y una bajada. Modelo de subida El principal componente dentro de la sección de subida satelital, es el transmisor de estación terrena. Un típico transmisor de la estación terrena consiste de un modulador de IF, un convertidor de microondas de IF a RF, un amplificador de alta potencia (HPA) y algún medio para limitar la banda del último espectro de salida (por ejemplo, un filtro pasa-bandas de salida). El modulador de IF se convierte la IF convierte las señales de banda base de entrada a una frecuencia intermedia modulada en FM, en PSK o en QAM. El convertidor (mezclador y filtro pasa-bandas) convierte la IF a una frecuencia de portadora de RF apropiada. El HPA proporciona una sensibilidad de entrada adecuada y potencia de salida para propagar la señal al transponder del satélite. Los HPA comúnmente usados son klystons y tubos de onda progresiva. Transponder Un típico transponder satelital consta de un dispositivo para limitar la banda de entrada (BPF), un amplificador de bajo ruido de entrada (LNA), un traslador de frecuencias, un amplificador de potencia de bajo nivel y un filtro pasa-bandas de salida. Este transponder es un repetidor de RF a RF. Otras configuraciones de transponder son los repetidores de IF, y de banda base, semejantes a los que se usan en los repetidores de microondas. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 36 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Modelo de bajada Un receptor de estación terrena incluye un BPF de entrada, un LNA y un convertidor de RF a IF. Nuevamente, el BPF limita la potencia del ruido de entrada al LNA. El LNA es un dispositivo altamente sensible, con poco ruido, tal como un amplificador de diodo túnel o un amplificador paramétrico. El convertidor de RF a IF es una combinación de filtro mezclador /pasa-bandas que convierte la señal de RF recibida a una frecuencia de IF. Enlaces cruzados Ocasionalmente, hay aplicaciones en donde es necesario comunicarse entre satélites. Esto se realiza usando enlaces cruzados entre satélites o enlaces intersatelitales (ISL). Una desventaja de usar un ISL es que el transmisor y receptor son enviados ambos al espacio. Consecuentemente la potencia de salida del transmisor y la sensibilidad de entrada del receptor se limitan. Un satélite es transportado a su órbita abordo de un cohete capaz de alcanzar la velocidad suficiente requerida para no verse influenciado por el campo gravitatorio terrestre. Una vez conseguido esto, es virtualmente posible conseguir cualquier plano o altitud de la órbita mediante la utilización de modernos cohetes. El plano de la órbita se denomina inclinación. VELOCIDAD DE LA ÓRBITA: Un satélite puede permanecer en su órbita sólo si su velocidad es lo suficientemente mayor como para vencer la gravedad y menor que la requerida para escapar de la gravedad. La velocidad del satélite es pues como un compromiso entre esos dos factores pero ha de ser absolutamente precisa para la altitud elegida. V=K/(sqrt(r+a)) Km/s donde: V=a velocidad de la órbita en kilómetros por segundo. a=altitud de la órbita sobre la superficie de la tierra, en Km. r=el radio medio de la tierra, aproximadamente 6371Km. K=630 Aunque la tierra no es perfecta y su radio puede variar, vamos a tomar que posee un valor de 6371Km. La velocidad de un satélite con altitud de 200 Km necesitará una V=177Km/s. La velocidad para un satélite con una altitud de 1075km será de V=7.3km/s (satélite TRANSIT). PERIODO DE LA ÓRBITA: El periodo que posee un satélite viene dado por la siguiente fórmula: P=K(r+a/r)3/2 minutos donde P=periodo de una órbita en minutos. a=altitud de la órbita sobre la superficie terrestre. r=radio medio de la tierra. K=84.49. El periodo para un satélite cuya altitud es de 200 Km es: P=88.45 minutos. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 37 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS ERRORES DE TRANSMISIÓN Son producidos por: rayos, bajas de energía, y otras interferencias electromagnéticas (motores eléctricos). La interferencia puede: destruir parcialmente la señal. destruir completamente la señal. crear ruidos aleatorios que parecer datos reales. Mecanismos de detección: Bit de paridad Sumas de chequeo Chequeo de redundancia longitudinal Chequeo de redundancia cíclica Códigos de Paridad Los códigos de paridad se usan en Telecomunicaciones para detectar, y en algunos casos corregir, errores en la transmisión. Para ellos se añade en origen un bit extra llamado bit de paridad a los n bits que forman el carácter original. Este bit de paridad se determina de forma que el número total de bits 1 a transmitir sea par (código de paridad par) o impar (código de paridad impar). Código de paridad par El bit de paridad será un 0 si el número total de 1 a transmitir es par. Código de paridad impar El bit de paridad será un 1 si el número total de 1 es impar. Normalmente el bit de paridad se añade a la izquierda del carácter original. Ejemplos Tenemos el carácter original 0111001. Vemos que la trama a transmitir tiene un número par de unos (4). Al añadir el bit de paridad obtendremos el siguiente carácter, que es el que se transmitirá a destino: Si usamos paridad par, ya hay un número par de unos, por tanto se añade un 0, y transmitiremos 00111001 Si usamos paridad impar, como hay un número par de unos, hemos de añadir otro 1 para conseguir un número impar, y transmitiremos 10111001 Si se envía un dato y durante la transmisión se produce un único error, el destinatario puede detectarlo al comprobar la paridad en destino. Usando los ejemplos anteriores, y alterando un solo bit de la trama transmitida, nos quedaría. Paridad par: se recibe 00110001 en vez de 00111001. Al comprobar el número de unos nos salen 3 (impar), luego se ha producido un error. Paridad impar, se recibe 10110001 en vez de 10111001. Al comprobar el número de unos nos salen 4 (par), luego se ha producido un error. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 38 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Este método, aunque resulta satisfactorio en general, sólo es útil si los errores no cambian un número par de bits a la vez, ya que un número par de errores no afecta a la paridad final de los datos. Por tanto, el método de paridad puede detectar un número impar de errores de transmisión. Siguiendo los ejemplos anteriores, y alterando dos bits en la transmisión, tenemos: Paridad par: se recibe 00110101 en vez de 00111001. Al comprobar el número de unos nos salen 4 (par), y no detecta los errores. Paridad impar, se recibe 10110101 en vez de 10111001. Al comprobar el número de unos nos salen 5 (impar), y no detecta los errores. Además de esta paridad simple, véase también los códigos de paridad de bloques para detectar y corregir errores en un bloque de datos transmitidos. Códigos de redundancia cíclica Los códigos de redundancia cíclica (CRC) son un potente sistema -muy usado en comunicaciones y en dispositivos de hardware para detectar si la información está corrupta (dañada). Principalmente, estos códigos CRC -también llamados códigos polinómicos- usan un polinomio generador G(x) de grado r con n bits de datos binarios (coeficientes del polinomio de orden n-1). Datos: 10111 4 2 1 0 Polinomio: x + x + x + x A estos bits de datos se le añaden r bits de redundancia, de forma que el polinomio resultante sea divisible por el polinomio generador. El receptor verificará si el polinomio recibido es divisible por G(X). Si no lo es, habrá un error en la transmisión. Los polinomios generadores más usados son: CRC-12: x12 + x11 + x3 + x2 + x + 1. Usado para transmitir flujos de 6 bits, junto a otros 12 de redundancia. CRC-16: x16 + x15 + x2 + 1. Para flujos de 8 bits, con 16 de redundancia. Usado en USA, principalmente. CRC-CCITT: x16 + x12 + x5 + 1. Para flujos de 8 bits, con 16 de redundancia. Usado en Europa, principalmente. CRC-32: x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10 + x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x + 1. Da una protección extra sobre la que dan los CRC de 16 bits, que suelen dar la suficiente. Se emplea por el comité de estándares de redes locales (IEEE-802) y en algunas aplicaciones del Departamento de Defensa de USA. BANDA BASE Y BANDA ANCHA En Telecomunicaciones, el término banda base se refiere a la banda de frecuencias producida por un transductor, tal como un micrófono, un manipulador telegráfico u otro dispositivo generador de señales que no es necesario adaptarlo al medio por el que se va a trasmitir. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 39 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS En muchos casos, las redes LAN usan un medio de transmisión compartido. El cable que conecta los equipos lleva una señal a la vez, y todos los sistemas se turnan para usarlo. Para que una red en banda base sea practica para varios equipos, los datos transmitidos por cada sistema se subdividen en unidades llamadas paquetes. Si se pudiera observar un cable de transmisión en banda base y examinar la forma en que viajan las señales, se vería una sucesión de paquetes generados por varios sistemas y destinados a otros sistemas. Cuando un equipo transmite un mensaje de correo electrónico, por ejemplo, este mensaje se puede dividir en varios paquetes y el equipo transmite cada paquete por separado. Si cuando todos los paquetes que constituyen una transmisión en particular, alcanzan su destino, los equipos receptores unen las piezas para formar el mansaje de correo electrónico original. Esta es la base de una conmutación de paquetes. La alternativa a una red de conmutación de paquetes es una red de conmutación de circuitos, en al que dos sistemas que necesitan comunicarse establecen una ruta a través de la red que los conecta (denominada circuito) antes de transmitir la información. Para hacer que la conmutación de circuitos sea practica, las compañías de teléfono usan redes de banda ancha. Al contrario de una banda base, la banda ancha lleva múltiples señales simultáneamente en un solo cable. Puede ser la que utiliza una compañía de T.V por cable. El servicio de televisión por cable instala un solo cable dentro del hogar del usuario, pero ese único cable transporta señales para docenas de canales simultáneamente, y proporciona también en algunos casos accesos a internet. Si se tiene más de un TV en el hogar, el hecho de poder ver un programa de televisión distinto en cada TV, demuestra que el cable transporta múltiples señales a la vez. Las tecnologías de banda ancha casi no se utilizan en las redes de área local, pero son cada vez más utilizadas como solución en redes de área amplia. Algunas de las variantes de los servicios de línea de abonado digital (del inglés Digital Subscriber Line, DSL) son de banda ancha en el sentido en que la información se envía sobre un canal y la voz por otro canal, pero compartiendo el mismo par de cables. Los módems analógicos que operan con velocidades mayores a 600 bps también son técnicamente banda ancha, pues obtienen velocidades de transmisión efectiva mayores usando muchos canales en donde la velocidad de cada canal se limita a 600 baudios. Por ejemplo, un módem de 2400 bps usa cuatro canales de 600 baudios. Este método de transmisión contrasta con la transmisión en banda base, en donde un tipo de señal usa todo el ancho de banda del medio de transmisión, como por ejemplo Ethernet 100BASE-T. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 40 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Modulación En un transmisor de radio se genera una señal de radiofrecuencia que es emitida a través de la antena y captada por un receptor. Ahora bien, esa señal sería solo un ruido sin sentido. Para emitir información a través de la radio, el mensaje (por ejemplo una señal de audio: voz o música) tiene que ser "mezclado" con la señal de radio (ahora llamada "portadora" pues transporta la señal con la información hasta el receptor); es decir que la señal es modulada por el transmisor. Existen varios sistemas de modulación, que podemos dividir en 2 grupos: los sistemas de transmisión de audio (voz): AM, FM, BLU, y los sistemas "sin voz": CW (Morse), RTTY (Radioteletipo) que sirven para transmisión de textos, imágenes, etc. AM - Amplitud Modulada Es el modo más antiguo de transmisión de voz y el standard usado entre las emisoras de radio en Onda Larga, Media y Corta. Como su nombre lo indica este método de modulación utiliza la amplitud de onda para "transportar" el audio. Como muestra la figura, la señal generada por el transmisor (portadora) es mezclada con la señal de audio que se desea emitir haciendo variar la amplitud de las ondas de la portadora (eje vertical de la grafica) mientras la frecuencia de ciclos se mantiene constante (eje horizontal). FM - Frecuencia Modulada Es el modo utilizado por las emisoras en VHF, Canales de TV y muchos "transceptores" portátiles ("walkietalkie", "handy", telefonía inalámbrica). Modular en FM es variar la frecuencia de la portadora al "ritmo" de la información (audio), lo cual significa que en una señal de FM, la amplitud y la fase de la señal permanecen constante y la frecuencia cambia en función de los cambios de amplitud y frecuencia de la señal que se desea transmitir (audio) como muestra la siguiente figura que muestra la señal en FM equivalente para el ejemplo anterior. Nótese como la frecuencia de ciclos varia (eje horizontal) mientras la amplitud de la onda es siempre la misma (eje vertical). Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 41 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS EL MÓDEM El módem es un dispositivo que permite conectar dos ordenadores remotos utilizando la línea telefónica de forma que puedan intercambiar información entre sí. El módem es uno de los métodos mas extendidos para la interconexión de ordenadores por su sencillez y bajo costo. La gran cobertura de la red telefónica convencional posibilita la casi inmediata conexión de dos ordenadores si se utiliza módems. El módem es por todas estas razones el método más popular de acceso a la Internet por parte de los usuarios privados y también de muchas empresas. Naturaleza de La Información La información que maneja el ordenador es digital, es decir esta compuesta por un conjunto discreto de dos valores el 1 y el 0. Sin embargo, por las limitaciones físicas de las líneas de transmisión no es posible enviar información digital a través de un circuito telefónico. Para poder utilizar las líneas de teléfono (y en general cualquier línea de transmisión) para el envío de información entre ordenadores digitales, es necesario un proceso de transformación de la información. Durante este proceso la información se adecua para ser transportada por el canal de comunicación. Este proceso se conoce como modulación-demodulación y es el que se realiza en el módem. ¿Qué es un Módem? Un módem es un dispositivo que convierte las señales digitales del ordenador en señales analógica que pueden transmitirse a través del canal telefónico. Con un módem, usted puede enviar datos a otra computadora equipada con un módem. Esto le permite bajar información desde la red mundial (World Wide Web, enviar y recibir correspondencia electrónica (E-mail) y reproducir un juego de computadora con un oponente remoto. Algunos módems también pueden enviar y recibir faxes y llamadas telefónicas de voz. Distintos módems se comunican a velocidades diferentes. La mayoría de los módems nuevos pueden enviar y recibir datos a 33,6 Kbps y faxes a 14,4 Kbps. Algunos módems pueden bajar información desde un Proveedor de Servicios Internet (ISP) a velocidades de hasta 56 Kbps. Los módems de ISDN (Red de Servicios Digitales Integrados) utilizan líneas telefónicas digitales para lograr velocidades aun más veloces, de hasta 128 Kbps. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 42 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Cómo Funciona un Módem La computadora consiste en un dispositivo digital que funciona al encender y apagar interruptores electrónicos. Las líneas telefónicas, de lo contrario, son dispositivos análogos que envían señales como un corriente continuo. El módem tiene que unir el espacio entre estos dos tipos de dispositivos. Debe enviar los datos digitales de la computadora a través de líneas telefónicas análogas. Logra esto modulando los datos digitales para convertirlos en una señal análoga; es decir, el módem varía la frecuencia de la señal digital para formar una señal análoga continua. Y cuando el módem recibe señales análogas a través de la línea telefónica, hace el opuesto: demodula, o quita las frecuencias variadas de, la onda análoga para convertirlas en impulsos digitales. De estas dos funciones, MODulación y DEModulación, surgió el nombre del módem. Existen distintos sistemas de modular una señal analógica para que transporte información digital. En la siguiente figura se muestran los dos métodos más sencillos la modulación de amplitud (a) y la modulación de frecuencia (b). Otros mecanismos como la modulación de fase o los métodos combinados permiten transportar más información por el mismo canal. Velocidad en Baudios y Bits por segundo: a que velocidad se habla Las computadoras y sus diversos dispositivos periféricos, incluyendo los módems, usan el mismo alfabeto. Este alfabeto esta formado por solo dos dígitos, cero y uno; es por ello que se conoce como sistema de dígito binario. A cada cero o uno se le llama bit, termino derivado de BInary digiT (dígito binario). Cuando se comienza a establecer una comunicación por Módem, estos hacen una negociación entre ellos. Un módem empieza enviando información tan rápido como puede. Si el receptor no puede mantener la rapidez, interrumpe al módem que envía y ambos deben negociar una velocidad más baja antes de empezar nuevamente. La velocidad a la cual los dos módems se comunican por lo general se llama Velocidad en Baudios, aunque técnicamente es más adecuado decir bits por segundo o bps. Nota: Baudios. Numero de veces de cambio en el voltaje de la señal por segundo en la línea de transmisión. Los módem envían datos como una serie de tonos a través de la línea telefónica. Los tonos se "encienden"(ON) o Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 43 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS "apagan"(OFF) para indicar un 1 o un 0 digital. El baudio es el numero de veces que esos tonos se ponen a ON o a OFF. Los módem modernos pueden enviar 4 o mas bits por baudio. Bits por segundo (BPS). Es el número efectivo de bits/seg que se transmiten en una línea por segundo. Como hemos visto un módem de 600 baudios puede transmitir a 1200, 2400 o, incluso a 9600 BPS. Las leyes físicas establecen un límite para la velocidad de transmisión en un canal ruidoso, con un ancho de banda determinado. Por ejemplo, un canal de banda 3000Hz, y una señal de ruido 30dB (que son parámetros típicos del sistema telefónico), nunca podrá transmitir a más de 30.000 BPS. TIPOS DE MÓDEMS El módem serie externo Desde el punto de vista de su aspecto físico, existen tres tipos: internos, externos y de tarjeta PCMCIA. Los módems internos son placas de circuito impreso que se instalan dentro del ordenador. Para instalar un módem interno hay que abrir el ordenador y acceder a su interior. Los módems externos son pequeñas cajas que se conectan al puerto serie del ordenador, a la red telefónica fija, y a la red eléctrica, a través de un alimentador. Los módems de tarjeta se insertan en una ranura PCMCIA de un ordenador portátil, o en una unidad equivalente para un ordenador de sobremesa. Estos dispositivos toman la alimentación del interior de ordenador, por lo que no requieren un alimentador externo. Este es el módem "clásico" por antonomasia y posiblemente aún el más utilizado, a pesar de que la competencia de los modelos basados en USB es cada vez más fuerte. Por tanto, los mejores modelos se suelen encontrar aún en este formato y es ya habitual encontrarse en ellos funciones de contestador automático, fax y centralita telefónica, actuando incluso en el caso de que nuestro ordenador esté apagado, gracias a la memoria que incorporan. Algunos modelos también integran un altavoz y un micrófono, por lo que se convierten en plenamente autónomos... En éste tipo de dispositivos es muy importante utilizar un puerto serie que implemente una UART del tipo 16550 o alguna de sus variaciones como la 16550AF que nos permitirá un flujo de datos con el ordenador de 115.000 bps. UART más antiguas como las 16540 o peor aún las 8250 son hoy día inaceptables por su baja velocidad. (Consultar nuestra sección de Puertos) La forma más sencilla de conocer qué UART implementan nuestros puertos serie es mediante el programa MSD que viene con casi todas las versiones de MS-DOS y Windows (si no está en tu disco duro busca en el CD o los disquetes de instalación) Hay que tener en cuenta que la velocidad de comunicación del módem con el puerto serie debe ser bastante mayor de la que éste es capaz de transmitir a través de la línea telefónica, entre otros motivos por la Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 44 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS compresión hardware que es capaz de realizar a los datos que le llegan. UART Velocidad máxima puerto serie Recomendado para módem a: 16550 115.000 bps hasta 56K 16450 38.400-57.600 bps 28.800 bps sin o con compresión dependiendo de la rapidez del ordenador. 8250 19.200 bps 14.400 bps sin compresión o modos más lentos con compresión Ventajas: No ocupan ninguna ranura de expansión, lo que es adecuado para ordenadores con nulas o pocas posibilidades de ampliación. Sólo utilizan los recursos del propio puerto serie al que están conectados. Disponen de indicadores luminosos que nos informan del estado de la conexión y del propio módem. Se pueden "reiniciar" sin necesidad de hacerle un "reset" al ordenador o simplemente apagar cuando no lo utilizamos. Por último, algunos modelos externos implementan botoncitos adicionales para subir o bajar el volumen del altavoz o para activar las funciones de contestador o incluso implementan un micrófono o un altavoz, que en los modelos internos difícilmente podremos encontrar. El módem interno En este tipo de configuración normalmente encontramos modelos de gama baja y prestaciones recortadas, como ocurre en el caso de los "Winmodem", también llamados "softmodem" o HSP. Sin embargo esto no es más que una estrategia de los fabricantes debido a que este tipo de módem suelen resultar más económicos que los externos. Aquí igualmente podremos hacer una segunda distinción dependiendo del tipo de bus al que vayan conectados. Encontraremos modelos para ranura ISA, para PCI o para las más novedosas AMR. Debido a que el primero está tendiendo a desaparecer, cada vez es más difícil encontrar modelos para él, siendo lo habitual los dispositivos PCI, que además tienen la ventaja del Plug and Play (PnP) que siempre es una ayuda en el momento de su instalación. Los modelos basados en AMR sólo podremos utilizarlos en las placas más modernas como las que utilizan el Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 45 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS chipset i810, y están orientados al mercado de gama baja, debido a que la mayor parte de la funcionalidad del dispositivo está ya implementada en la propia placa base y al igual que ocurre en el caso de los Winmódem su funcionamiento está más basado en el software que en el hardware, lo que repercute en un menor precio de coste pero por el contrario su utilización consume ciclos de CPU y su portabilidad está limitada ya que no todos los sistemas operativos disponen del soporte software adecuado para hacerlos funcionar. Ventajas: No necesitan una fuente de alimentación externa y no ocupan lugar en nuestro escritorio, lo que normalmente es de agradecer... No ocupan ninguno de los puertos serie existentes en nuestra máquina. En máquinas muy antiguas no hay que preocuparse de posibles problemas en la velocidad de transferencia por causa de un puerto serie lento debido a la utilización de algún chip UART anticuado. (Consulte nuestra sección de Puertos) El módem USB Este tipo de configuración es la reciente dentro del mundo de los módem. La principal ventaja la tenemos en el propio método de conexión, por lo que os remitimos a nuestra sección dedicada a este puerto. Respecto del modelo externo para puerto serie tiene la ventaja de que no hay que preocuparse por la velocidad de conexión de éste con el ordenador, pues en este caso el caudal proporcionado es más que suficiente. Tampoco es problema el contar con pocos puertos USB, pues siempre podremos adquirir un hub para interconectar más dispositivos. De todas formas para evitar este gasto sería interesante que el propio módem incorporara como mínimo dos conectores, aunque no suele ser lo habitual. Ventajas: No ocupan ninguna ranura de expansión, lo que es adecuado para ordenadores con nulas o pocas posibilidades de ampliación, incluso para ordenadores portátiles, aunque hay que tener en cuenta que su consumo normalmente será mayor que el de un dispositivo de tipo PC-Card. Sólo utilizan los recursos del propio USB al que están conectados. Suelen dispone de indicadores luminosos que nos informan del estado de la conexión y del propio aparato. Algunos modelos disponen de un interruptor para apagarlo cuando no lo utilizamos. En todo caso, al igual que ocurre con cualquier otro dispositivo USB, siempre se puede desconectar (y por supuesto conectar) "en caliente", es decir, con el ordenador en marcha. Una ventaja sobre los módem externos serie es que no precisan de ninguna alimentación externa. El módem en formato PC Card Este tipo de módem es el adecuado para los ordenadores portátiles, pues tiene las mismas prestaciones que el resto de tipos analizados, pero con el tamaño de una tarjeta de crédito. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 46 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Ventajas: No necesita fuente de alimentación externa y su consumo eléctrico es reducido, aunque no es conveniente abusar de él cuando lo utilizamos en un ordenador portátil usando las baterías. CONCEPTOS DE ARQUITECTURA ESTRUCTURADA Para evitar confusiones entre los diferentes tipos de sistemas de organización de las redes conviene aclarar previamente algunos conceptos. Para ello se considerarán equipos informáticos donde los equipos emisores y receptores son ordenadores con capacidad para mantener una comunicación. En una primera aproximación se llama host o nodo a aquel ordenador que tiene capacidad de interactuar en la red, es decir, aquel ordenador capaz de alojar algún tipo de servicio de la misma. (Técnicamente no es lo mismo host que nodo, aunque mas tarde se precisen estos conceptos, en una primera aproximación pueden identificarse). Un sistema aislado es un ordenador incapaz de comunicarse con el exterior por vía telemática. Un ordenador con software y hardware adecuado para poder operar en red dispondrá de recursos telemáticos de comunicación que le hará más flexible y le permitirá adquirir una mayor capacidad de acción que un sistema totalmente aislado. En ocasiones, los sistemas aislados pueden efectuar conexiones temporales, normalmente a través de redes públicas, para realizar intercambios de información con el exterior. El sistema sólo está conectado temporalmente. Se dice entonces que el sistema está realizando conexiones remotas temporales. Por ejemplo, en las conexiones remotas particulares a Internet a través de empresas que ofrecen servicios telemáticos, las estaciones de los usuarios sólo pertenecen a la red cuando se realiza la conexión. Cuando distintos equipos se conectan a través de una red de datos pero sin perder identidad propia se dice que se ha establecido una red de ordenadores. Si un usuario solicita un servicio a una red de ordenadores, la solicitud debe presentarse en una máquina concreta y solicitar un servicio determinado ya que la red distingue todos y cada uno de sus equipos. Un sistema distribuido está compuesto por una red de ordenadores con una particularidad especial: la existencia de múltiples ordenadores en la red es totalmente transparente al usuario. Esto significa que puede realizarse una operación en la red y obtener unos resultados sin saber, a ciencia cierta, qué ordenador de la red ha atendido la petición efectuada. La red se comporta en sí misma como un sistema que gestiona todos los recursos de los ordenadores que posee. Un protocolo de comunicaciones es un conjunto de reglas perfectamente organizadas y convenidas de mutuo acuerdo entre los participantes en una comunicación, cuya misión es regular algún aspecto de la misma. Lo habitual es que los protocolos estén dados como normativas o recomendaciones de las asociaciones de estándares. Con el fin de simplificar la complejidad de cualquier red, los diseñadores estructuran las diferentes funciones que realizan y los servicios que proveen, en diferentes niveles o capas. Las capas están jerarquizadas: cada capa se construye sobre su predecesora. El número de capas y, dentro de cada una de ellas, el número de servicios y funciones que puede realizar, es variable para cada tipo de red. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 47 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Sin embargo, en cualquier red, la misión de cada capa es proveer servicios a las capas superiores, haciéndoles transparentes el modo en que estos servicios se llevan a cabo. Así cada capa debe ocuparse exclusivamente de su nivel inmediatamente inferior, al quien solicita servicios, y de su nivel inmediatamente superior, a quien devuelve resultados. Dos capas consecutivas, como se acaba de decir, mantienen relaciones, es mas, estas relaciones son las únicas que existen en las redes estructuradas como sucesión ordenada de capas. El modo en que cada capa negocia los servicios y se comunica con las capas está fijado por normas de intercomunicación entre capas o interfaz de capa. La interfaz, entendida como la definición de los servicios y operaciones que la capa inferior ofrece a la superior, se gestiona como una estructura de primitivas. Las primitivas son llamadas entrantes o salientes en cada una de las capas que sirven para solicitar servicios, devolver resultados, confirmar las peticiones, etc. La arquitectura de una red es el conjunto organizado de capas y protocolos de la misma. Esta organización de la red debe ser lo suficientemente clara como para que los fabricantes de software y hardware puedan diseñar sus productos con la garantía de que funcionarán en comunicación con otros equipos que sigan las mismas reglas. Obsérvese que no se han incluido en la definición de la arquitectura las interfaces. Ello es debido a que la estructura de capas los oculta totalmente. Un interfaz concreto requiere ser conocido exclusivamente por las dos capas adyacentes a las que separa. Por último, el concepto de sistema abierto fue propuesto inicialmente por la ISO (International Standards Organization) como aquel sistema compuesto por uno o más ordenadores, el software asociado, los periféricos, los procesos físicos, los medios de transmisión de la información, etc. Que constituyen un todo autónomo capaz de realizar un tratamiento de la información. Posteriormente se redefinió como un sistema capaz de interconectarse con otros de acuerdo con unas normas establecidas. Por tanto la interconexión de sistemas abiertos (OSI Open Systems Interconnection) se ocupará del intercambio de información entre sistemas abiertos, siendo su objetivo la confección de una serie de normas que permitan la intercomunicación de estos sistemas. Elementos de la arquitectura OSI.En 1977 la Organización Internacional de Estandarización ISO estableció un subcomité encargado de diseñar una arquitectura de comunicación. El resultado fue el Modelo de referencia para la Interconexión de Sistemas Abiertos OSI, adoptado en 1983, que establece unas bases que permiten conectar sistemas abiertos para procesamiento de aplicaciones distribuidas. Se trata de un marco de referencia para definir estándares que permitan comunicar ordenadores heterogéneos. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 48 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Como se ha dicho antes, para reducir la complejidad de su diseño, muchas redes están organizadas como una serie de capas o niveles, cada una construida sobre la anterior. El número de capas, sus nombres, el contenido que tienen y la función que desempeñan difieren de una red a otra. Sin embargo, en todas las redes, el propósito de cada capa es ofrecer ciertos servicios a las capas superiores de modo que no tengan que ocuparse del detalle de la implementación real de los servicios. La lista de protocolos empleados por un cierto sistema, con un protocolo por capa, se llama pila de protocolos. Protocolo Para que los paquetes de datos puedan viajar desde el origen hasta su destino a través de una red, es importante que todos los dispositivos de la red hablen el mismo lenguaje o protocolo. Un protocolo es un conjunto de reglas que hacen que la comunicación en una red sea más eficiente. Una definición técnica de un protocolo de comunicaciones de datos es: un conjunto de normas, o un acuerdo, que determina el formato y la transmisión de datos. La capa n de un computador se comunica con la capa n de otro computador. Las normas y convenciones que se utilizan en esta comunicación se denominan colectivamente protocolo de la capa n. La capa n de una máquina (host 1) lleva a cabo una conversación con la capa n de otra máquina (Host 2). Las reglas y convenciones que se siguen en esta conversación se conocen colectivamente con el nombre de protocolo de la capa n. El protocolo es, pues un acuerdo entre las partes que se comunican sobre cómo va a proceder la comunicación. En la figura se ha representado una red de cinco capas. Las entidades que comprenden las capas Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 49 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS correspondientes en las diferentes máquinas se denominan pares. En otras palabras, son los pares los que se comunican usando el protocolo. En realidad los datos no se transfieren directamente de la capa n de una máquina a la capa n de la otra. Mas bien, cada capa pasa datos e información de control a la capa que está inmediatamente debajo de ella (n-1) hasta llegar a la capa mas baja. Bajo esta capa (capa 1) está el medio físico a través del cual ocurre la comunicación real. En la figura se ha representado con líneas punteadas la comunicación virtual y con líneas continuas la comunicación real. Entre cada par de capas adyacentes hay una interfaz. La interfaz define cuáles operaciones y servicios primitivos ofrece la capa inferior a la superior, lo que permite que cada capa ejecute una colección específica de funciones bien conocidas. Como ejemplo de aplicación puede considerarse cómo proveer la comunicación a la capa superior de la red de cinco capas de la figura adjunta: 1. Se produce un mensaje M por un proceso de aplicación que se ejecuta en la capa 5 de la máquina emisora y se entrega a la capa 4 para su transmisión. 2. La capa 4 coloca un encabezado al principio del mensaje para identificarlo y pasa el resultado a la capa 3. El encabezado incluye información de control, como números de secuencia, para que la capa 4 de la máquina receptora pueda entregar los mensajes en el orden correcto si las capas inferiores no mantienen la secuencia. 3. La capa 3 de la máquina emisora divide los mensajes que le llegan en unidades mas pequeñas, anexando un encabezado de la capa 3 en cada paquete. En este ejemplo M se divide en dos partes M1 y M2 4. La capa 3 decide cual de las líneas que salen usará y pasa los paquetes a la capa 2. 5. La capa 2 no solamente añade un encabezado a cada pieza, sino también un apéndice y entrega la unidad resultante a la capa 1 para la transmisión física. 6. En la máquina receptora el mensaje se mueve hacia arriba, de capa en capa, perdiendo los encabezados Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 50 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS conforme avanza. Ninguno de los encabezados para capas inferiores a la n pasa hasta la capa n. Es importante observar la relación entre la comunicación virtual y la real y la diferencia entre protocolos e interfaces. Interfaces y servicios.La función de cada capa es proporcionar servicios a la capa que está encima de ella. Los elementos activos de cada capa generalmente se llaman entidades. Una entidad puede ser de software (como un proceso) o de hardware (como un circuito integrado inteligente de entrada / salida). Las entidades de la misma capa en máquinas diferentes se llaman entidades pares. Las entidades de la capa n implementan un servicio que utiliza la capa superior (n+1). A la capa n se llama entonces proveedor del servicio y la capa n+1 es el usuario del servicio. A su vez la capa n puede usar los servicios de la capa n-1 con el fin de proveer su propio servicio, pudiendo ofrecer varias clases de servicio. Los servicios están disponibles en los Puntos de Acceso al Servicio (SAP.Service Access Points). Los SAP de la capa n son los lugares en los que la capa n+1 puede tener acceso a los servicios ofrecidos. Cada SAP tiene una dirección que lo identifica de manera única. Para que dos capas intercambien información tiene que haber un acuerdo sobre el conjunto de reglas relativas a la interfaz. En una interfaz típica, la entidad de la capa n+1 pasa una Unidad de Datos de la Interfaz (IDU.Interface Data unit) a la entidad de la capa n a través del SAP. La IDU consiste en una Unidad de Datos de Servicio (SDU.- Service Data Unit) y cierta información de control. La SDU es la información que se pasa mediante la red a la entidad par y, después, hasta la capa n+1. La información de control es necesaria para ayudar a la capa inferior a efectuar su trabajo, pero no forma parte de los datos mismos. Para que se transfiera la SDU, la entidad de la capa n puede tener que fragmentarla en varios pedazos, a cada uno de los cuales se les da un encabezado y se envía como una Unidad de Datos de Protocolo (PDU.Protocol Data Unit) independiente, que podría ser un paquete. Las entidades pares usan los encabezados de las PDU para acarrear su protocolo de par. Los encabezados indican cuáles PDU contienen datos y cuáles contienen información de control: proveen números de secuencia, cuentas, etc. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 51 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS En lo que a servicios se refiere, las capas pueden ofrecer dos tipos diferentes de servicios a las capas que se encuentran sobre ellas: los servicios orientados a la conexión y los servicios sin conexión. • En el servicio orientado a la conexión el usuario establece primero una conexión, la utiliza y, posteriormente la libera. El aspecto esencial de una conexión es que actúa como un tubo: el emisor empuja objetos (bits) por un extremo y el receptor los saca, en el mismo orden, por el otro extremo. Entre la conexión y la liberación se produce el intercambio de datos de usuario. Los bloques de datos se reciben en el destino siguiendo el mismo orden en que se emitieron en el origen. Todos los paquetes siguen la misma ruta, la conseguida en el establecimiento de la conexión. Por tanto, los paquetes de datos no necesitan especificar la dirección de destino. Los servicios orientados a la conexión tienen las siguientes variantes: Secuencia de mensajes.- En estos servicios se establecen fronteras que definen y determinan cada mensaje. La secuencia de mensajes es equivalente a la sincronización de bloque estudiada anteriormente. Secuencia de bytes.- En estos servicios no hay contornos entre mensajes. Cada mensaje es una secuencia de caracteres, dejando al receptor la responsabilidad de su interpretación. • En el servicio sin conexión cada mensaje lleva la dirección completa de destino y, cada uno, se encamina a través del sistema de forma independiente de todos los demás. Normalmente cuando se envían dos mensajes al mismo destino, el primero que se envió será el primero en llegar, pero es posible que el primero se retrase tanto que sea el segundo el que llegue antes. Con un servicio orientado a la conexión esto es imposible. Cada servicio se puede caracterizar por una calidad del servicio. Algunos servicios son confiables en el sentido de que nunca pierden datos. Usualmente un servicio confiable se implementa haciendo que el receptor acuse recibo de cada mensaje, de modo que el emisor esté seguro de que el mensaje ha sido recibido. Estos servicios proporcionan capacidades de comunicación sin necesidad de realizar la conexión con el destinatario. El emisor envía paquetes de datos al receptor confiando en que la red será lo suficientemente inteligente como para conducir los datos por las rutas adecuadas. Cada paquete lleva la dirección de destino y, en algunos casos, el receptor ha de enviar un acuse de recibo al emisor para informarle del éxito de la comunicación. Existen varios tipos de servicios sin conexión: Servicio de datagrama sin confirmación.- El emisor no necesita confirmación del receptor de que los paquetes enviados les llegan correctamente. Un ejemplo es el protocolo IP. Servicio de datagrama con confirmación.- El receptor envía confirmaciones al emisor. Un ejemplo es el correo electrónico con acuse de recibo. Servicio de petición y respuesta.- Es un servicio propio de gestión interactiva basado en que a cada petición le sigue una respuesta. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 52 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Características generales de los niveles del modelo OSI.El modelo OSI define una arquitectura de comunicación estructurada en siete niveles o capas verticales. Cada capa ejecuta un subconjunto de las funciones que se requieren para comunicar con el otro sistema. Para ello se apoya en los servicios que le ofrece la capa inmediata inferior y ofrece sus servicios a la capa que está por encima de ella. Idealmente, los cambios que se realicen en una capa no deberían afectar a su capa vecina mientras no se modifiquen los servicios que le ofrece. La tarea del subcomité ISO fue definir el conjunto de capas y los servicios proporcionados por cada una. Los principios aplicados para llegar a las siete capas fueron los siguientes: • Se debe crear una capa siempre que se necesite un nivel diferente de abstracción. • Cada capa debe ejecutar una función bien definida. • La función de cada capa se debe elegir pensando en la definición de protocolos estandarizados internacionalmente. • Los límites de cada capa deben elegirse de modo que minimicen el flujo de información a través de las interfaces. • La cantidad de capas debe ser suficiente para no tener que agrupar funciones distintas en la misma capa, y lo bastante pequeña para que la arquitectura no se vuelva inmanejable. El modelo OSI no es en sí una arquitectura de red porque no especifica los servicios y protocolos exactos que se han de utilizar en cada capa. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 53 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Los siete niveles que configuran el modelo OSI suelen agruparse en dos bloques. Los tres niveles inferiores (nivel físico, nivel de enlace y nivel de red) constituyen el bloque de transmisión. Son niveles dependientes de la red de conmutación utilizada para la comunicación entre los dos sistemas. Por el contrario, los tres niveles superiores (nivel de sesión, de presentación y de aplicación) son niveles orientados a la aplicación y realizan funciones directamente vinculadas con los procesos de aplicación que desean comunicarse. El nivel intermedio (nivel de transporte) enmascara a los niveles orientados a la aplicación, el funcionamiento detallado de los niveles dependientes de la red. Propósito del modelo de referencia OSI Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 54 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Funciones de cada capa Cada capa individual del modelo OSI tiene un conjunto de funciones que debe realizar para que los paquetes de datos puedan viajar en la red desde el origen hasta el destino. Niveles OSI orientados a la Red Capa Física.La capa física tiene que ver con la transmisión de bits por un canal de comunicación. Las consideraciones de diseño tienden a asegurarse de que, cuando el emisor envía un bit 1, el receptor reciba un bit 1 y no un bit 0. Las tareas de diseño deben contestar a las preguntas siguientes: • Voltaje necesario para representar un 1 y voltaje necesario para representar un 0. • Microsegundos que dura la emisión de un bit • Tipo de transmisión, en una o en dos direcciones • Establecimiento de la conexión inicial y forma de interrupción de la conexión, cuando emisor y receptor han acabado. • Puntas que tiene el conector de la red y para que sirve cada una Son funciones del nivel físico: Establecer los caminos físicos Detectar errores en las señales Proporcionar a los niveles superiores independencia frente al medio físico Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 55 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Hacerse cargo de las particularidades electromecánicas del medio físico Capa de Enlace de Datos.La tarea principal de la capa de enlace de datos es tomar un medio de transmisión en bruto y transformarlo en una línea que parezca libre de errores de transmisión a la capa de red. La capa de enlace de datos cumple esta tarea al hacer que el emisor divida los datos de entrada en marcos de datos, que transmita los marcos en forma secuencial y procese los marcos de acuse de recibo que devuelve el receptor. Dado que la capa física únicamente acepta y transmite una corriente de bits sin preocuparse por su significado o su estructura, corresponde a la capa de enlace crear y reconocer los límites de los marcos, lo cual consigue añadiendo patrones especiales de bits al principio y al final de cada marco. La aparición de una ráfaga de ruido en la línea puede destruir un marco por completo. En estos casos, el software de la capa de enlace de datos del emisor debe ofrecer la capacidad de retransmitir el marco. Corresponde pues a esta capa resolver los problemas provocados por marcos dañados, perdidos o duplicados. También debe tenerse en cuenta, en la capa de enlace de datos, el evitar que un transmisor veloz sature de datos a un receptor lento. Debe emplearse algún mecanismo de regulación de tráfico para que el emisor sepa cuanto espacio de almacenamiento temporal (buffer) tiene el receptor en ese momento. Con frecuencia esta regulación de flujo y el manejo de errores están integrados. Son funciones del nivel de enlace: Coordinar la comunicación Recuperar los fallos Compartir el circuito físico entre varias transmisiones Sincronizar las tramas Establecer la transparencia de la división en tramas para los niveles superiores La capa de Red.La capa de red se ocupa de controlar el funcionamiento de la subred, esto es, proporciona los medios para establecer, mantener y liberar la conexión a través de una red, donde existe una malla compuesta de enlaces y nodos, entre sistemas abiertos que contienen entidades de aplicación en comunicación, así como los medios funcionales y de procedimiento para el intercambio de unidades de datos del servicio de red entre entidades de transporte por conexiones de red. La capa de red es la responsable de las funciones de conmutación y encaminamiento de la información; proporciona los procedimientos precisos necesarios para el intercambio de datos entre el origen y el destino, por lo que es preciso que conozca la topología de la red para determinar la ruta mas adecuada. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 56 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Las funciones de este nivel son, entre otras: El encaminamiento de las conexiones. La respuesta a configuraciones diferentes. El mantenimiento de la secuencia en el envío de informaciones sucesivas. La capa de Transporte.La capa de transporte efectúa la transferencia de datos entre entidades de sesión y las libera de toda otra función distinta de la de conseguir una transferencia de datos segura y económica. Su misión básica es la de aceptar datos de la capa de sesión, dividirlos en unidades mas pequeñas si es necesario, pasarlos a la capa de red y asegurar que todos los trozos lleguen correctamente al otro extremo. Además, esto debe hacerse de forma eficiente, de manera que aísle a las capas superiores de los cambios inevitables en la tecnología del hardware. La capa de transporte determina también qué tipo de servicio proporcionará a la capa de sesión y, finalmente, a los usuarios de la red. El tipo de servicio se determina al establecer la sesión. La capa de transporte es una verdadera capa de extremo a extremo, del rigen al destino. En otras palabras, un programa en la máquina emisora sostiene una conversación con un programa similar en la máquina receptora, haciendo uso de los encabezados de mensajes y de los mensajes de control. En las capas bajas, los protocolos se usan entre cada máquina y sus vecinas inmediatas, y no entre las máquinas origen y destino, que pueden estar separadas por varios enrutadores. La diferencia entre las capas 1 a la 3 es que están encadenadas, frente a las capas 4 a la 7, que son de extremo a extremo. Muchos nodos están multiprogramados, lo que implica que múltiples conexiones entran y salen de cada nodo. En este caso, el encabezado de transporte (H4 de una figura anterior) es la opción para saber cual mensaje pertenece a qué conexión. Además de multiplexar varias corrientes de mensajes por un canal, la capa de transporte debe cuidar de establecer y liberar conexiones a través de la red. Esto requiere alguna clase de asignación de nombres, de modo que un proceso en una máquina pueda describir con quien quiere conversar. También debe existir un mecanismo de control de flujo para regular el flujo de información para evitar que un nodo rápido pueda saturar a uno lento. El control de flujo es distinto desempeña un papel clave en la capa de transporte siendo distinto el control de flujo entre nodos que el control del flujo entre enrutadores. Son funciones del nivel de transporte: Controlar el flujo de la información Establecer varias comunicaciones simultáneas para diferentes sesiones de nivel sesión, si fuera necesario Comprobar que la comunicación llega libre de errores al receptor Fragmentar la información que le llega de niveles superiores para darle aspecto de tramas de un tamaño adecuado para la red subyacente. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 57 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Niveles OSI orientados a la Aplicación La capa de Sesión.La capa de sesión permite a los usuarios de máquinas diferentes establecer sesiones entre ellos. Una sesión permite el transporte ordinario de datos, como también lo hace la capa de transporte, pero, además, proporciona servicios mejorados que son útiles en algunas aplicaciones. Uno de los servicios de la capa de aplicación es el control de diálogo, permitiendo que el tráfico vaya en las dos direcciones al mismo tiempo o en una sola dirección en un instante determinado, estableciendo un control de los turnos. Un servicio de sesión relacionado es el manejo de fichas. Para algunos protocolos es esencial que en ambos lados de una comunicación no se intente la misma operación al mismo tiempo. Para controlar estas actividades, la capa de sesión proporciona fichas que se pueden intercambiar de manera que el que posea la ficha sea quien pueda realizar la operación crítica. Otro servicio de sesión es la sincronización, de modo que, en una transferencia de datos, se inserten puntos de verificación en la corriente de datos, que permitan que después de cada interrupción únicamente se deban repetir los datos que se transfirieron después del último punto de verificación. Las tareas realizadas por este nivel incluyen: Apertura y cierre de la sesión para llevar a cabo la conexión Intercambio de información en un sentido u otro Control de la sincronización del diálogo, evitando emisiones simultáneas de ambos comunicantes si el tipo de comunicación no lo permite. Identificación del usuario, mediante solicitud de palabras clave (contraseñas) y envío encriptado de ellas. Inserción de puntos de control en la transmisión para, en caso de fallo, retransmitir únicamente desde el último chequeo efectuado. La capa de Presentación.La capa de presentación realiza ciertas funciones que se realizan con suficiente frecuencia como para justificar la búsqueda de una solución general en lugar de dejar al usuario que resuelva sólo sus problemas. En particular, y a diferencia de todas las capas inferiores, que se interesan únicamente en mover bits de manera confiable del emisor al receptor, la capa de presentación se ocupa de la semántica y la sintaxis de la información que se transmite. En particular, las diferentes computadoras tienen códigos diferentes para representar las cadenas de caracteres (por ejemplo, ASCII, Unicode, etc.), enteros (Complemento a uno, complemento a dos, etc.) y demás. Para hacer posible la comunicación entre ordenadores con representaciones diferentes, las estructuras de datos por intercambiar se pueden definir de forma abstracta, junto con un código estándar que se use “en el cable”. La capa de presentación maneja estas estructuras de datos abstractas y las convierte de la representación que se utiliza dentro del ordenador a la representación estándar de la red y viceversa. Son tareas desarrolladas por la capa de presentación: Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 58 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Codificación de datos y criptografía Compresión de los mensajes antes de su envío Manejo de distintos tipos de terminales virtuales en el mismo terminal físico, para poder ser usados con diferentes aplicaciones. La capa de Aplicación.La capa de aplicación contiene varios protocolos que se necesitan con frecuencia y que permiten definir un terminal virtual de red abstracto, que los editores y otros programas puedan manejar. Para cada tipo de terminal real se debe escribir un programa que establezca la correspondencia entre las funciones del terminal virtual de red y las funciones del terminal real. Por ejemplo, cuando un editor mueva el cursor del terminal virtual a la esquina superior izquierda de la pantalla, este software debe emitir la secuencia apropiada de órdenes al terminal real para poner el cursor en dicho lugar. Todo este software de terminal virtual se encuentra en la capa de aplicación. Otra función de la capa de aplicación es la transferencia de archivos. Los diferentes sistemas de archivos tienen convenciones diferentes para nombrar los ficheros, formas diferentes de representar líneas de texto, etc. La transferencia de un archivo entre dos sistemas diferentes requiere la resolución de éstas y otras incompatibilidades. Además de la transferencia de ficheros, pertenecen a la capa de aplicación el correo electrónico, la carga remota de trabajos, la búsqueda en directorios, etc. Las tareas que realiza la capa de aplicación son, entre otras: Procesos de gestión del sistema, esto es, procesos que supervisan la actuación de los elementos de la red, por ejemplo, las prioridades de acceso Procesos de gestión de las aplicaciones. Controlan la utilización de la red por parte de las aplicaciones, incluyendo el acceso a partes del sistema, el bloqueo de recursos, la contabilidad y la facturación por el uso de los recursos. Procesos del sistema, como el acceso a ficheros de la red, la sincronización entre tareas, la activación de procesos derivados, etc. Procesos de aplicación. Son programas de usuario que consumen recursos de la red para su funcionamiento, como consultas a bases de datos, o procesadores de información situada en la red. Requieren, en ocasiones, protocolos específicos que se sitúan sobre el propio nivel de aplicación. Son también procesos de aplicación el correo electrónico o las utilidades para transferencia de ficheros. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 59 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS OTRAS ARQUITECTURAS DE RED El modelo de referencia TCP/IP.La capacidad de conectar entre sí múltiples redes interrupciones propició el diseño de esta arquitectura, que posteriormente se popularizó con el nombre de modelo de referencia TCP/IP, por las iniciales de sus dos protocolos primarios. sin Otro de los objetivos principales del diseño de esta arquitectura fue que la red fuera capaz de sobrevivir a la pérdida del hardware de subred sin que las conversaciones existentes se interrumpieran, es decir, que las conexiones permanecieran intactas mientras la máquina origen y la máquina destino estuvieran funcionando, aún si alguna de las máquinas intermedias o de las líneas de transmisión en el trayecto de una a otra dejara de funcionar de forma repentina. El modelo ofrece pues una estructura flexible permitiendo el uso de aplicaciones con requerimientos divergentes, que abarquen desde la transferencia de ficheros hasta la transmisión de palabra hablada en tiempo real. Aunque el modelo de referencia OSI sea universalmente reconocido, el estándar abierto de Internet desde el punto de vista histórico y técnico es el Protocolo de control de transmisión/Protocolo Internet (TCP/IP). El modelo de referencia TCP/IP hace que sea posible la comunicación entre dos computadores, desde cualquier parte del mundo, a casi la velocidad de la luz. El modelo Internet gira en torno a los protocolos TCP/IP. IP es un protocolo que proporciona mecanismos de interconexión entre redes de área local y TCP proporciona mecanismos de control de flujo y errores entre los extremos de la comunicación. El desarrollo de TCP/IP tenía como objetivo conseguir la independencia frente a diversos parámetros: El hardware El Sistema Operativo La capa de enlace de la red El medio físico utilizado Además, como consecuencia de la utilización mayoritaria de la red telefónica convencional, debe soportar altas tasas de error, y, por último, debe cumplir el requisito de poder elegir entre diferentes caminos, adaptándose a las condiciones de la red externa al sistema informático. Para ello utiliza la descomposición de los datos en paquetes, que pueden viajar por rutas diferentes de un sistema conmutado y ser ensamblados en el ordenador de destino para reconstruir el mensaje. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 60 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS La principal ventaja del modelo TCP/IP es que puede interconectar redes muy heterogéneas formadas por máquinas diferentes, o bien redes de ordenadores cuyas características se desconocen. Dos máquinas distintas que utilizan protocolos TCP/IP pueden comunicarse mediante un encaminador (enrutador o router). El modelo TCP/IP se construye de forma estructurada con las siguientes capas: La capa de internet Los requerimientos anteriores condujeron a una red de conmutación de paquetes, basada en una capa de interred carente de conexiones. Esta capa (capa de interred) es el eje que mantiene unida toda la arquitectura. La misión de esta capa es permitir que los nodos inyecten paquetes en cualquier red y los hagan viajar de forma independiente a su destino (que podría estar en una red diferente). Los paquetes pueden llegar incluso en un orden diferente a aquel en que se enviaron, en cuyo caso, corresponde a las capas superiores reacomodarlos para una entrega ordenada. La capa de interred define un formato de paquete y protocolo oficial llamado IP (Internet Protocol o Protocolo de Internet). El trabajo de la capa de interred es entregar paquetes IP a donde se supone que deben ir. La consideración más importante es claramente el ruteo de los paquetes y, también, evitar la congestión. La capa de transporte La capa que está sobre la capa de interred en el modelo TCP/IP se llama usualmente capa de transporte. Esta capa se diseñó para permitir que entidades pares en los nodos origen y destino lleven a cabo una conversación, lo mismo que la capa de transporte del modelo OSI. En esta capa se definieron dos protocolos de extremo a extremo. El primero, TCP (Transmission Control Protocol) o Protocolo de Control de la Transmisión es un protocolo confiable orientado a la conexión, que permite que una corriente de bytes originada en la máquina emisora se entregue sin errores en cualquier otra máquina de la interred. Este protocolo fragmente la corriente entrante de bytes en mensajes discretos y pasa cada uno a la capa de interred. En el destino, el proceso TCP receptor reensambla los mensajes recibidos para formar la corriente de salida. La capa de aplicación El modelo TCP/IP no tiene capas de sesión ni de presentación. Encima de la capa de transporte está la capa de aplicación que contiene todos los protocolos de alto nivel, entre los que se encuentran el terminal virtual (TELNET), el de transferencia de archivos (FTP) y el de correo electrónico (SMTP). Posteriormente se han añadido otros muchos protocolos, como el servicio de nombres de dominio (DNS) para relacionar los nombres de los nodos con sus direcciones de la red; el NNTP para transferir noticias o el HTTP que se utiliza para recuperar páginas en la World Wide Web; etc. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 61 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS La capa del nodo de red Bajo la capa de internet se encuentra un gran vacío, el modelo TCP/IP no indica lo que aquí sucede aparte de indicar que el nodo se conecta a la red utilizando algún protocolo tal que pueda enviar por la red paquetes de IP. Este protocolo no está definido y varía de un nodo a otro y de red a red. Comparación entre el modelo OSI y el modelo TCP/IP Similitudes • Ambos se dividen en capas • Ambos tienen capas de aplicación, aunque incluyen servicios muy distintos • Ambos tienen capas de red y de transporte similares • Se supone que la tecnología es de conmutación por paquetes (no por conmutación por circuito) Diferencias • TCP/IP combina las funciones de la capa de presentación y de sesión en la capa de aplicación • TCP/IP combina las capas de enlace de datos y la capa física del modelo OSI en una sola capa • TCP/IP parece ser más simple porque tiene menos capas • Los protocolos TCP/IP son los estándares en torno a los cuales se desarrolló la Internet, de modo que la credibilidad del modelo TCP/IP se debe en gran parte a sus protocolos. En comparación, las redes típicas no se desarrollan normalmente a partir del protocolo OSI, aunque el modelo OSI se usa como guía. INTRODUCCIÓN A LAS ARQUITECTURAS DE REDES DE ÁREA LOCAL Una red de área local (LAN Local Área Network) es un sistema de comunicaciones constituido por un hardware (cableado, terminales, servidores, etc.) y un software (acceso al medio, gestión de recursos, intercomunicación, etc.) que se distribuyen por una extensión limitada (edificio, grupo de edificios, etc.) en el que existen una serie de recursos compatibles (discos, impresoras, bases de datos, etc.), a los que tienen acceso los usuarios para compartir información de trabajo. La interconexión entre varias LAN, o entre LAN y WAN se realiza por medio de repetidores (repeaters), puentes (bridges), encaminadores (routers), pasarelas (gateways) o conmutadores (switches). Toda red de área local viene caracterizada por: Modo de transmisión / modulación (banda base o banda ancha) Protocolo de acceso (TDMA, CSMA/CD, Token Passing, FDI) Soporte físico (par trenzado, coaxial, fibra óptica, etc.) Topología (bus, anillo, estrella, malla) Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 62 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Soporte físico de las LAN Para constituir una LAN se utiliza como elemento básico un sistema físico consistente en un cableado que distribuye las señales entre todos los equipos conectados a la misma. Este cableado utilizado (coaxial, par trenzado, fibra óptica, etc.) presenta una serie de características – ancho de banda, facilidad de conexión, etc. Que determinan, entre otras cosas, la velocidad a la que puede circular la información, el número de estaciones de trabajo que pueden conectarse y la distancia máxima las que éstas pueden estar. Topologías de las LAN Existen básicamente cuatro topologías diferentes para la construcción de una red de área local: Topología en BUS Es la topología mas simple, en la que un único tendido, mediante derivaciones, da servicio a todos y cada uno de los terminales, por lo que, en caso de fallo, una parte de la red queda siempre sin servicio. Topología en ANILLO Es una variante de la topología en bus, en la que éste se cierra sobre sí mismo, por lo que, en caso de rotura, se puede acceder a las estaciones aisladas por el otro semianillo. En la práctica, la mayoría de las topologías en anillo (lógica) acaban siendo una estrella física. Pueden emplearse cables de pares, coaxiales o fibra óptica. Esta topología encuentra su ejemplo más significativo en las redes Token Ring. Topología en ESTRELLA En esta topología, un elemento central (HUB) sirve de puente entre todos los terminales de la LAN, proporcionando la conmutación entre ellos. Aisla unos elementos del fallo de otros, pero presenta como punto crítico el nodo central, que, en caso de fallo, deja la red sin servicio. El coste del cableado es elevado al requerir conexiones punto a punto para todos los elementos, aunque éste se minimiza empleando cable par trenzado. Topología de MALLA Es la topología que ofrece un mayor nivel de seguridad. Los nodos de la red se unen entre sí formando una estructura en la que al menos existen dos rutas posibles en cada nodo; así, si hay un fallo en una de ellas la información puede hacerse circular por la otra. Es una topología adecuada para cubrir, por ejemplo, un país completo. Los niveles en la LAN Puede establecerse una correspondencia entre el modelo OSI y los estándares del IEEE (IEEE – 802) para redes locales tal y como se indica en la siguiente figura. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 63 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS EL MEDIO FÍSICO El nivel físico define las características mecánicas, eléctricas, funcionales y de procedimiento necesarias para conseguir que las tramas de bits que la capa física recibe del nivel de enlace, su capa inmediatamente superior, puedan ser emitidas por los medios de transmisión en forma de señales. La capa utiliza una gran cantidad de recursos propios de las transmisiones de señales: Medios de transmisión de la señal (cable par trenzado, coaxial, etc.) Transmisiones analógicas a través de líneas telefónicas utilizando módems con diferentes técnicas de modulación Transmisiones digitales a través de redes digitales de transmisión de datos, utilizando técnicas de modulación digital (impulsos codificados, modulación delta, etc.) Técnicas de multiplexación en el tiempo y en la frecuencia Técnica de concentración de canales Técnicas de conmutación: de circuitos, de mensajes, de paquetes Transmisión en serie o en paralelo Transmisión síncrona o asíncrona EL NIVEL DE ENLACE La capa de enlace asegura una conexión libre de errores entre dos ordenadores de la misma red. Fundamentalmente organiza los bits en forma de tramas y los pasa a la capa física para que sean transmitidos al receptor. La capa de enlace tiene dos funciones: El control de acceso al medio (MAC) El control de enlace lógico (LLC) Cada una de estas funciones da origen a una subcapa. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 64 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS La subcapa MAC La subcapa de control de acceso al medio es muy importante en las redes de área local, ya que la mayoría de ellas utiliza un canal común - canal de acceso múltiple – como base para sus comunicaciones, a diferencia de redes de área extendida que suelen utilizar enlaces punto a punto. La principal función de esta subcapa consiste en establecer la forma para determinar quien tiene derecho sobre ese canal compartido por todos los equipos conectados a la misma red. El subnivel MAC facilita pues al subnivel de Control de Enlace lógico (LLC) un medio de comunicación “aparentemente propio”. El subnivel MAC depende de la topología del medio, puesto que ésta influye en la política de acceso, facilitando al LLC y capas superiores un servicio independiente totalmente del medio (tanto topológica como tecnológicamente). Para establecer esta política de acceso, el subnivel MAC parte de las siguientes hipótesis: 1°.- Modelo de estación.- Formado por n estaciones independientes, de forma que en una de ellas, una vez establecida la trama del mensaje a enviar, se espera hasta que no se haya transmitido con éxito. Las estaciones son por tanto independientes y el trabajo se genera a ritmo constante. 2°.- Hipótesis de un sólo canal.- Se supone que hay un sólo canal utilizado por todas las estaciones, aunque pueden asignarse prioridades a la hora de transmitir, dando mas importancia a unas estaciones que a otras. 3°.- Hipótesis de colisión.- Si dos estaciones transmiten sendas tramas simultáneamente en el mismo canal, se producirá una colisión que generará una interferencia de la señal. Todas las estaciones pueden entonces detectar las colisiones habidas en el canal. Si dos tramas colisionan, ambas deberán ser retransmitidas por las estaciones que las generaron. 4°.- Tiempo continuo y ranurado.- En tiempo continuo, la transmisión de la trama puede comenzar en cualquier instante, sin existir ningún organizador del tiempo de la red. En tiempo ranurado, el tiempo de la red se divide en intervalos (ranuras), de forma que las estaciones utilizan dichas ranuras para transmitir sus tramas. 5°.- Detección de portadora.- Cada estación puede escuchar si hay o no señal portadora en el canal. Si no la hay, la estación podrá transmitir si lo desea. En caso contrario, deberá esperar hasta que se desocupe el canal. En el caso de que no exista detección dela portadora, la estación que emite la trama sólo puede saber si el canal estaba libre cuando se puso ésta en el canal. Distintas combinaciones de estas hipótesis conducen a sistemas distintos de establecimiento de las características de acceso al medio de transmisión. Una vez elegida una solución concreta, se dice que se ha establecido un sistema de contienda. El subnivel MAC participa además en el formato del mensaje en dos maneras: Inserta los delimitadores (de inicio DI y de fin DF) del mensaje Añade campos orientados al control de acceso (CA). La subcapa LLC La subcapa de Control del Enlace Lógico, en colaboración con la subcapa MAC, se encarga de garantizar la comunicación entre emisor y receptor, sin errores de las tramas construidas con la información recibida del Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 65 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS nivel de red. La funcionalidad del subnivel LLC de una red de área local es pues transferir la unidad de servicio de datos correspondiente (SDU) al subnivel (o subniveles) de enlace lógico del terminal o terminales destino de los datos (DTE) sin errores. Por ello, formatea la unidad de servicio de datos con: Un campo de dirección (CDIR), para determinar el destino o destinos del mensaje. Un campo de control (CC) para indicar el tipo de mensaje o realizar un control de flujo. Un campo de bits de redundancia cíclica (CRC) para detección de errores de transmisión del mensaje del nivel de enlace lógico. PROTOCOLOS DE LAS REDES DE ÁREA LOCAL Tomando como referencia el modelo OSI, los protocolos situados por encima del nivel de enlace que se disponen en una LAN no están normalizados por el IEEE ni por ningún otro organismo. De forma que los fabricantes han diseñado sus propios protocolos. Por ejemplo, NOVELL ha creado los, protocolos IPX para el nivel de red, SPX para el nivel de transporte y NCP que implementa los niveles de sesión, presentación y aplicación. La función de este tipo de protocolos es equivalente a la que ofrecen los protocolos del modelo OSI. Dentro de los protocolos más extendidos en las empresas, destacan los ya indicados de Novell para sus redes NetWare y los creados para ARPANET, la precursora de la actual Internet: TCP/IP. La mayor diferencia entre estos dos estándares “de facto” es que en un entorno NetWare los servidores y los clientes son dedicados (de ficheros, de aplicaciones, de impresión, etc.). Los servidores de Novell NetWare no funcionan como clientes y los clientes no funcionan como servidores. En un entorno TCP/IP los ordenadores pueden ser clientes, servidores, y clientes y servidores a la vez. Existen además otras diferencias entre estas dos arquitecturas de comunicaciones, ya que fueron desarrolladas para dos entornos muy diferentes. LA TOPOLOGÍA DE BROADCAST O ETHERNET. Cada host envía sus datos hacia todos los demás hosts del medio de red. Las estaciones no siguen ningún orden para utilizar la red, sino que cada máquina accede a la red para transmitir datos en el momento en que lo necesita. Esta es la forma en que funciona Ethernet. Características básicas de Ethernet Topologías: Bus lineal o bus en estrella. Método de acceso: CSMA/CD. Especificación: IEEE 802.3. Velocidad de transferencia: 10 Mbps ó 100 Mbps. Tipo de cable: Grueso, fino, UTP y STP Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 66 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Método de acceso múltiple por detección de portadora por detección de colisiones (CSMA/CD) Cada uno de los equipos de la red, (clientes y servidores), comprueban el cable para detectar el tráfico de la red. Los equipos sólo pueden transmitir datos si el cable está libre. A mayor cantidad de equipos en la red, mayor tráfico de red (lentitud). IEEE Siglas de The Institute of Electrical and Electronics Engineers, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos. Dedicada a la estandarización. Sin fines de lucro. Formada por profesionales (eléctricos, electrónicos, informáticos, ingenieros en, e ingenieros en telecomunicación.) Su trabajo es promover la creatividad, desarrollo, la integración, compartir y aplicar los avances en las tecnologías de la información, electrónica y ciencias en general para beneficio de la humanidad y de los mismos profesionales. LA TOPOLOGÍA DE TOKENS La transmisión de tokens controla el acceso a la red al transmitir un token eléctrico de forma secuencial a cada host. Cuando un host recibe el token significa que puede enviar datos a través de la red. Si el host no tiene ningún dato para enviar, transmite el token hacia el siguiente host y el proceso se vuelve a repetir. Token Ring Es una implementación del estándar IEEE 802.5. Los equipos de la red se conectan a un hub central. El anillo lógico representa el sentido de circulación para los testigos entre equipos Si el testigo está disponible, el equipo puede utilizarlo para enviar datos. Cada equipo actúa como un repetidor unidireccional, regenera el testigo y lo continúa pasando. Cableado de par trenzado apantallado y sin apantallar Apantallamiento El nivel de apantallamiento requerido afectará al coste del cable. La mayoría de las redes utilizan algún tipo de cable apantallado. Será necesario un mayor apantallamiento cuanto mayor sea el ruido del área por donde va el cable. (recubrimiento de cobre). Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 67 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS CABLEADO ESTRUCTURADO Es el conjunto de elementos pasivos, flexible, e independiente, que sirve para interconectar equipos activos, de diferentes o igual tecnología permitiendo la integración de los diferentes sistemas de control, comunicación y manejo de la información, sean estos de voz, datos, video, así como equipos de conmutación y otros sistemas de administración. En un sistema de cableado estructurado, cada estación de trabajo se conecta a un punto central, facilitando la interconexión y la administración del sistema, esta disposición permite la comunicación virtualmente con cualquier dispositivo, en cualquier lugar y en cualquier momento. Componentes activos de redes Componentes pasivos de redes Los cables Multiconductor (paralelo) -- Da errores (ya no se usa) Cable coaxial -- Inmune al ruido (difícil de manejar) Pares trenzados -- Más fiable (el más utilizado) F.O. -- El mejor (Precio elevado -- Grandes distancias) El Cableado Estructurado trata de especificar una “Estructura” o “Sistema” de cableado para empresas y edificios que sea: – Común y a la vez independiente de las aplicaciones – Documentada (Identificación adecuada) – Proyectada a largo plazo (> 10 años) Organismos y Normas ANSI: American National Standards Institute. Organización Privada sin fines de lucro fundada en 1918, la cual administra y coordina el sistema de estandarización voluntaria del sector privado de los Estados Unidos. EIA: Electronics Industry Association. Fundada en 1924. Desarrolla normas y publicaciones sobre las principales áreas técnicas: los componentes electrónicos, electrónica del consumidor, información electrónica, y telecomunicaciones. TIA: Telecommunications Industry Association. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 68 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Fundada en 1985 después del rompimiento del monopolio de AT&T. Desarrolla normas de cableado industrial voluntario para muchos productos de las telecomunicaciones y tiene más de 70 normas preestablecidas. ISO: International Standards Organization. Organización no gubernamental creada en 1947 a nivel Mundial, de cuerpos de normas nacionales, con más de 140 países. IEEE: Instituto de Ingenieros Eléctricos y de Electrónica. Principalmente responsable por las especificaciones de redes de área local como 802.3 Ethernet,802.5 Token Ring, ATM y las normas de Gigabit Ethernet Partes de un Cableado Estructurado 1) Área de Trabajo 2) Caja toma de datos 3) Cableado horizontal 4) Cuarto de telecomunicaciones 5) Cableado Vertical 6) Instalaciones de Entrada 7) Certificación Topología de un cableado estructurado Los sistemas de Cableado Estructurado usan topología tipo estrella extendida donde todas las áreas de trabajo se enrutan hacia un armario en el CT. • No se permiten empalmes o cubiertas conectadas en puente en el cableado horizontal. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 69 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS ÁREA DE TRABAJO Los componentes del área de trabajo se extienden desde la terminación del cableado horizontal en la salida de información, hasta el equipo en el cual se está corriendo una aplicación sea de voz, datos, video o control. Normalmente no es de carácter permanente y está diseñado para facilitar los cambios y la reestructuración de los dispositivos conectados. Comprende desde la placa de pared hasta el equipo del usuario. Un AT por cada 10 mts. Cuadrados Mínimo 2 salidas por cada AT. CABLEADO HORIZONTAL • Definición: Se extiende desde el área de trabajo hasta el armario del cuarto de telecomunicaciones (TC). • Incluye el conector de salida de telecomunicaciones en el área de trabajo, el medio de transmisión empleado para cubrir la distancia hasta el armario, las terminaciones mecánicas y la conexión cruzada horizontal. • Conexión cruzada: elemento usado para terminar y administrar circuitos de comunicación. Se emplean cables de puente (jumper) o de interconexión (patch cord). Existen en cobre y fibra óptica. • El término “horizontal” se emplea ya que típicamente el cable en esta parte del cableado se instala horizontalmente a lo largo del piso o techo falso. • En el diseño se debe tener en cuenta los servicios y sistemas que se tiene en común: – Sistemas de voz y centrales telefónicas. – Sistemas de datos. – Redes de área local. – Sistemas de video. – Sistemas de seguridad. – Sistemas de control. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 70 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS – Otros servicios. • El sistema diseñado debe satisfacer los requerimientos actuales y facilitar el mantenimiento, crecimiento y reubicación de los equipos y las áreas a servir. • Es el que mayor cantidad de cables individuales posee. • No se permiten puentes, derivaciones y empalmes a lo largo de todo el trayecto del cableado. • Se debe considerar su proximidad con el cableado eléctrico que genera altos niveles de interferencia electromagnética (motores, elevadores, transformadores, etc.) y cuyas limitaciones se encuentran en el estándar ANSI/EIA/TIA 569. Cableado Horizontal: Longitud • La máxima longitud permitida independientemente del tipo de medio utilizado es 90 m. • Se mide desde la salida de telecomunicaciones en el área de trabajo hasta las conexiones de distribución horizontal en el armario de telecomunicaciones. • La longitud máxima de los cables de conexión cruzada y puenteo (que interconectan el cableado horizontal con el vertical en el armario de telecomunicaciones) es 6m. y los patchcords (que interconectan la salida de telecomunicaciones con los equipos terminales en al área de trabajo) es de 3m máximo. • El área horizontal que puede ser atendida efectivamente por un armario de telecomunicaciones está dentro de un radio de 60m aproximadamente alrededor del mismo. • Holgura del cable: longitud adicional que debe ser considerada a ambos lados del cable para facilitar la terminación del mismo en los conectores y permitir cambios de ubicación. - En el lado del armario de telecomunicaciones: de 2 a 3 metros. - En el área de trabajo: 30 cm. para cobre y 1 m para fibra óptica. Cableado Horizontal: distancias Máximas - La distancia máxima horizontal para cumplir con la categoría es 90m. - Longitudes máximas del cable en el TC: – Se permiten hasta 2 cables/puentes en la TC. • Permite la interconexión o la conexión cruzada. – Ningún cable (patch cord) sencillo puede exceder de 6 m de longitud. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 71 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS – El total de los cables (patch cords) en la TC no puede exceder de 7 m. - Los cables del área de trabajo no deben exceder 3 metros (10 pies) de longitud. - Total de 10m horizontalmente para todos los cables de conexiones, puentes y cables de equipos en el área de trabajo y en el closet de telecomunicaciones. - 10 m de cables más 90 m de cableado en el enlace = 100 metros totales de longitud del canal. Cableado horizontal en ambientes de oficinas abiertas • Salida de telecomunicaciones para múltiples usuarios (MUTO). La MUTO se localiza entre el cableado permanente dentro del edificio y el cableado dentro de los muebles. La MUTO debe colocarse permanentemente en la estructura del edificio o en mobiliario asegurado permanentemente a la estructura. La MUTO no debe ubicarse en el techo o en el piso – Los cables horizontales terminan en la MUTO y los cables largos del área de trabajo se extienden al equipo del área de trabajo. Una MUTO sirve a varias áreas de trabajo, en un número máximo de 12. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 72 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Punto de consolidación (CP) • Se trata de una interconexión en el cableado horizontal que permite reconfiguraciones más sencillas en oficinas abiertas (muebles modulares). • Se diferencia de la MUTO en que éste requiere una conexión adicional para cada cable horizontal. • Los puntos de consolidación deberán ser colocados en lugares accesibles. • Cada CP debe servir a un máximo de 12 áreas de trabajo, considerando capacidad de reserva para crecimiento futuro. Es el sistema preferido cuando se anticipa una cantidad limitada de cambios. • Punto de Consolidación – Montado permanentemente en la estructura del edificio. – No debe ubicarse en el techo o bajo el piso. – Debe montarse en otra estructura permanente del edificio No se usará para conexiones o administración. Sólo para interconexión. CABLEADO VERTICAL, MEDULAR O BACKBONE El cable medular es el medio por el que se transmiten los servicios de comunicaciones, entre los cuartos de comunicaciones o cuarto de equipos. El cable vertical puede ser un cable no blindado (UTP), un cable blindado (ScTP o FTP), y/o un cable de fibras ópticas. Cada tipo de cable tiene características de máximo rendimiento capacidades de aplicación únicas. Este componente incluye: Gabinetes principales. (Main Cross-Connect or Campus Distributor) Gabinetes intermedios. (Intermediat Cross-Connect or Building Distributor) Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 73 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Cables entre pisos. Cables entre edificios. Terminaciones mecánicas y cordones de conexión (medular/medular) Selección del medio de transmisión Debe tenerse en cuenta los siguientes factores: Flexibilidad con respecto a los servicios soportados. Vida útil requerida para el backbone. La longitud del patch-cord no puede ser mayor a 20 m. No se pueden utilizar bridge. CUARTO DE TELECOMUNICACIONES Es el área de un edificio utilizada para el uso exclusivo de equipos asociados con el sistema de cableado de telecomunicaciones. El espacio del cuarto de comunicaciones no debe ser compartido con instalaciones eléctricas que no sean de telecomunicaciones. El diseño de cuartos debe considerar además de voz y datos, la incorporación de otros sistemas de información del edificio, tales como televisión por cable, alarmas, seguridad, etc. Todo edificio debe contar con al menos un cuarto de telecomunicaciones. No hay un límite máximo en la cantidad de cuartos de telecomunicaciones que puedan haber en un edificio. Un cuarto de equipamiento puede incluir espacio de trabajo para el personal correspondiente. Los armarios (bastidores o racks) deben de contar con al menos 82 cm de espacio libre por delante y detrás, medidos a partir de la superficie más sobresaliente del armario. Deben disponer de acometida Facilitador: Ing. Fredy Armijos eléctrica diferenciada, apantallamiento frente a interferencias Página 74 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS electromagnéticas, sistemas de alimentación interrumpida, sistema de luz de emergencia y ventilación adecuada. Todo edificio debe contener al menos un cuarto de telecomunicaciones o un cuarto de equipo; no hay un límite máximo. En los TC la temperatura debe mantenerse permanentemente entre 10 y 35 grados centígrados y la humedad relativa debe mantenerse por debajo del 85%, realizándose un cambio completo de aire por hora. En los ER la temperatura debe mantenerse permanentemente entre 18 y 24 grados centígrados y la humedad relativa debe mantenerse entre el 30% y el 55%, realizándose un cambio completo de aire por hora. Por esto a veces los TC y ER son también llamados “salas frías”. CONSIDERACIONES DE DISEÑO El diseño de un cuarto de telecomunicaciones depende de: El tamaño del edificio El espacio de piso a servir La necesidad de los ocupantes Los servicios de telecomunicaciones a utilizarse. Cantidad de CT. Debe haber un mínimo de un CT por edificio, mínimo uno por piso, no hay máximo Altura La altura mínima recomendada es de 2.6m. Ductos El número y tamaño de los ductos utilizados para accesar al CT varía con respecto a la cantidad de áreas de trabajo, sin embargo se recomienda por lo menos 3 ductos de 100 milímetros para la distribución del cable del backbone. Puertas Las puertas de acceso deben ser de apertura completa, con llave y de al menos 91cm de ancho y 2m de alto. La puerta debe ser removible y abrir hacia afuera. Polvo y electricidad estática Se debe evitar polvo y la electricidad estática utilizando piso de concreto, losa o similar (no utilizar alfombra). De ser posible aplicar tratamiento especial a las paredes y pisos para minimizar el polvo y la e.e. Control ambiental La temperatura debe mantenerse entre 10 y 35 grados. En cuartos con equipo electrónico de temperatura debe ser entre 18 y 24 grados. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 75 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Prevención de inundaciones No debe haber tubería de agua pasando por (sobre o alrededor) el CT. De haber regaderas contra incendio, se debe instalar un drenaje potencial Pisos Los pisos deben soportar una carga de 2.4kpa (kilopascal). Iluminación La iluminación debe estar a un mínimo de 2.6m del piso terminado. Las paredes deben estar pintadas en un color claro para mejorar la iluminación. Potencia Debe haber tomacorrientes suficientes para alimentar los dispositivos a instalarse. El estándar establece que debe haber un mínimo de 2 tomacorrientes de tres hilos. Estos 2 tomacorrientes podrían estar dispuestos a 1.8m de distancia uno del otro y deben estar a 15cm. Del nivel del piso. Requisitos de tamaño Debe haber al menos un CT por piso y por áreas que no excedan los 1000m cuadrados. Instalaciones pequeñas podrán utilizar un solo CT si la distancia máxima de 90m no se excede. Paredes Al menos 2 de las paredes del cuarto deben tener láminas de playwood de 20mm de 2.4m de alto. Las paredes deben ser suficientemente rígidas para soportar equipo. Recomendaciones No se permiten derivaciones puenteadas No apretar los cables con las ataduras. Evitar que el cable se trence en su recorrido. No estirar el cable. Respetar el radio máximo de curva-tura de 25 mm. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 76 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Tierra de seguridad El tercer conector en la toma eléctrica se llama conexión de tierra segura. La tierra de seguridad es una línea que esta conectada a cualquier parte expuesta de cualquier equipo. Las motherboards y los circuitos de los equipos de cómputo están eléctricamente conectados al chasis, esto las conecta también a la tierra de seguridad. Propósito de la tierra de seguridad Se usa para disipar la electricidad estática. Impedir que las partes metálicas se carguen con voltaje peligroso resultante de una falla del cableado dentro del dispositivo. Siempre que una corriente eléctrica pase a través de este camino a tierra, hace que los dispositivos de protección como interruptores (breakers) se activen. Uninterruptible Power Supply UPS Una fuente de alimentación ininterrumpida es diseñada para manejar solo perdidas de energía momentáneas. Si un LAN requiere energía ininterrumpida, durante las interrupciones que podrían durar varias horas, un generador puede ser necesario para dar respaldo a la UPS. Tipos UPS DIRECCIONES IP Las direcciones IP son únicas para cada máquina. Para ser precisos, cada dirección es única para cada una de las interfaces de red IP de cada máquina. Si una máquina dispone de más de una interfaz de red, necesitará una dirección IP para cada una. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 77 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Versiones TCP/IP Las direcciones IP tienen una longitud de 32 bits (4 bytes). Para representar una dirección, se suele escribir los 4 bytes en decimal y separados por puntos. Por ejemplo: 212.45.10.89 En principio hay que asegurar una serie de combinaciones diferentes para las conexiones con Internet, por lo que a cada proveedor ISP se le asigna un determinado número de direcciones IP, asignándolas estos a su vez entre sus clientes. Además hay que tener en cuenta que este tipo de conexiones TCP/IP es cada vez más empleado no solo por ordenadores, sino también por dispositivos de otro tipo, tales como, por ejemplo, cámaras IP, comunicaciones de voz del tipo VoIP, teléfonos móviles, PDA, etc., lo que hace que junto al cambio de hábitos en las conexiones y el incremento en el número de usuarios hace que el número de conexiones disponibles no solo no sea exagerado, sino que no se encuentre lejos de su agotamiento. CLASES DE RED Para conseguir que no haya ninguna dirección igual, Internet dispone de una organización denominada Internet Network Information Center o InterNIC que se dedica a esta tarea. En la actualidad, esta entidad delega la responsabilidad de la asignación de direcciones a entidades regionales. Las direcciones se asignan por grupos o redes, no individualmente. Los tipos de redes que tienen cabida en Internet se distinguen por la cantidad de estaciones que pueden soportar, y son los siguientes: Red de clase A Las redes de clase A reservan el primer byte como identificador de red y los tres restantes como identificadores de estación. El primer bit del primer byte vale 0, por tanto, en Internet sólo puede haber 128 redes de clase A (con 224 estaciones cada una como máximo). Hace mucho tiempo que ya no queda ninguna para asignar. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 78 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Red de clase B Las redes de clase B tienen 16 bits para cada campo; los dos primeros bytes del identificador de red valen 1 0, por tanto, hay 16.384 (214) redes de, como mucho, 65.536 estaciones. De clase B no queda ninguna para asignar. Red de clase C Las redes de clase C reservan 24 bits para el identificador de red (con los tres primeros bits 1 1 0) y los 8 restantes son para el identificador de estación. Una vez que se conoce una dirección, es fácil saber si corresponde a una red de clase A, B o C, como se puede ver en la figura siguiente: SUBREDES En 1985 se define el concepto de subred, o división de un número de red Clase A, B o C, en partes más pequeñas. Dicho concepto es introducido para subsanar algunos de los problemas que estaban empezando a producirse con la clasificación del direccionamiento de dos niveles jerárquicos. Las tablas de enrutamiento de Internet estaban empezando a crecer. Los administradores locales necesitaban solicitar otro número de red de Internet antes de que una nueva red se pudiese instalar en su empresa. Ambos problemas fueron abordados añadiendo otro nivel de jerarquía, creándose una jerarquía a tres niveles en la estructura del direccionamiento IP. La idea consistió en dividir la parte dedicada al número de host en dos partes: el número de subred y el número de host en esa subred: Jerarquía a dos Niveles Jerarquía a tres Niveles Este sistema aborda el problema del crecimiento de las tablas de enrutamiento, asegurando que la división de una red en subredes nunca es visible fuera de la red privada de una organización. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 79 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Los routers dentro de la organización privada necesitan diferenciar entre las subredes individuales, pero en lo que se refiere a los routers de Internet, todas las subredes de una organización están agrupadas en una sola entrada de la tabla de rutas. Esto permite al administrador local introducir la complejidad que desee en la red privada, sin afectar al tamaño de las tablas de rutas de Internet. Por otra parte, sólo hará falta asignar a la organización un único número de red (de las clases A,B o C) o como mucho unos pocos. La propia organización se encargará entonces de asignar dintintos números de subred para cada una de sus redes internas. Esto evita en la medida de lo posible el agotamiento de los números IP disponibles. Máscara de Subred Prefijo de Red extendido. Los routers de Internet usan solamente el prefijo de red de la dirección de destino para encaminar el tráfico hacia un entorno con subredes. Los routers dentro del entorno con subredes usan el prefijo de red extendido para encaminar el tráfico entre las subredes. El prefijo de red extendido está compuesto por el prefijo de red y el número de subred: El prefijo de red extendido se identifica a través de la máscara de subred. Por ejemplo, si consideramos la red clase B 135.146.0.0 y queremos usar el tercer octeto completo para representar el número de subred, deberemos especificar la máscara de subred 255.255.255.0 Entre los bits en la máscara de subred y la dirección de Internet existe una correspondencia uno a uno. Los bits de la máscara de subred están a 1 si el sistema que examina la dirección debe tratar los bits correspondientes en la dirección IP como parte del prefijo de red extendido. Los bits de la máscara están a 0 si el sistema debe considerar los bits como parte del número de host. Esto se ilustra en la siguiente figura: En lo que sigue nos referiremos a la longitud del prefijo de red extendido más que a la máscara de subred, aunque indican lo mismo. La longitud del prefijo es igual al número de bits a 1 contiguos en la máscara de subred. De este modo, la dirección 135.146.91.26 con una máscara de subred 255.255.255.0 podrá expresarse también de la forma 135.146.91.26/24, lo que resulta más compacto y fácil de entender. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 80 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Caso práctico Pero veamos un caso práctico para comprender mejor esta clasificación con tres niveles jeráquicos. A una organización se le ha asignado el número de red 193.1.1.0/24 (esto es, una clase C) y dicha organización necesita definir seis subredes. La subred más grande puede contener un máximo de 25 hosts. Primer paso (definir la máscara de subred). Lo primero que debemos hacer es determinar el número de bits necesarios para definir las 6 subredes. Dada la naturaleza del sistema de numeración binario esto sólo puede hacerse tomando múltiplos de 2. Así que cogeremos 2^3=8 y podemos dejar las 2 subredes restantes previendo un eventual crecimiento de nuestra red. Como 8=2^3, se necesitan 3 bits para numerar las 8 subredes. Como estamos hablando de una clase C ( /24), sumamos 3 y nuestro prefijo de red extendido será /27 que en decimal nos daría la máscara 255.255.255.224. Esto se ilustra en la figura siguiente: NOTA: Para no desanimarse, podemos coger la calculadora y hacer la conversión de 11100000 a decimal, que dará justamente 224. Segundo paso (definir los números de subred). Las ocho subredes se numerarán de 0 a 7. Lo único que tenemos que hacer es colocar la representación binaria de dichos números en el campo bits nº subred de la primera fila de la figura anterior, y luego traducir las direcciones binarias a decimal. Quedaría lo siguiente: Red Base: 11000001.00000001.00000001.00000000=193.1.1.0/24 Subred 0: 11000001.00000001.00000001.00000000=193.1.1.0/27 Subred 1: 11000001.00000001.00000001.00100000=193.1.1.32/27 Subred 2: 11000001.00000001.00000001.01000000=193.1.1.64/27 Subred 3: 11000001.00000001.00000001.01100000=193.1.1.96/27 Subred 4: 11000001.00000001.00000001.10000000=193.1.1.128/27 Subred 5: 11000001.00000001.00000001.10100000=193.1.1.160/27 Subred 6: 11000001.00000001.00000001.11000000=193.1.1.192/27 Subred 7: 11000001.00000001.00000001.11100000=193.1.1.224/27 Tercer paso (definir los números de host). En nuestro ejemplo, disponemos de 5 bits en el campo bits nº host de cada dirección de subred. Esto nos da un bloque de 30 (=2^5-2) direcciones de host posibles, que cubre Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 81 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS los 25 que se preveen como máximo. Obsérvese que restamos 2 pues las direcciones de host todos 0 (esta subred) o todos 1 (broadcast) no pueden usarse. Los host de cada subred se numeran del 0 al 30. Para definir la dirección asignada al host n de una subred dada, colocaremos la representación binaria de n en el campo bits nº host y luego traduciremos la dirección completa a notación decimal. Por ejemplo, para la subred 2 quedaría: Subred 2: 11000001.00000001.00000001.01000000=193.1.1.64/24 Host 1: 11000001.00000001.00000001.01000001=193.1.1.64/27 Host 2: 11000001.00000001.00000001.01000010=193.1.1.65/27 Host 3: 11000001.00000001.00000001.01000011=193.1.1.66/27 ................................................. ................................................. ................................................ ................................................ Host 29: 11000001.00000001.00000001.01011101=193.1.1.93/27 Host 30: 11000001.00000001.00000001.01011110=193.1.1.94/27 En el ejemplo anterior, la parte inicial de cada dirección identifica el prefijo de red extendido, mientras que los dígitos en negrita indican el campo de 5 bits número de host. SISTEMAS OPERATIVOS DE RED Un Sistema Operativo (SO) es el software básico de una computadora que provee una interfaz entre el resto de programas del ordenador, los dispositivos hardware y el usuario. - Las funciones básicas del Sistema Operativo son administrar los recursos de la máquina, coordinar el hardware y organizar archivos y directorios en dispositivos de almacenamiento. - Los Sistemas Operativos más utilizados son Dos, Windows, Linux y Mac. Algunos SO ya vienen con un navegador integrado, como Windows que trae el navegador Internet Explorer. Al igual que un equipo no puede trabajar sin un sistema operativo, una red de equipos no puede funcionar sin un sistema operativo de red. Si no se dispone de ningún sistema operativo de red, los equipos no pueden compartir recursos y los usuarios no pueden utilizar estos recursos. Dependiendo del fabricante del sistema operativo de red, tenemos que el software de red para un equipo personal se puede añadir al propio sistema operativo del equipo o integrarse con él. NetWare de Novell es el ejemplo más familiar y famoso de sistema operativo de red donde el software de red del equipo cliente se incorpora en el sistema operativo del equipo. El equipo personal necesita ambos sistema operativos para gestionar conjuntamente las funciones de red y las funciones individuales. El software del sistema operativo de red se integra en un número importante de sistemas operativos conocidos, incluyendo Windows 2000 Server/Professional, Windows NT Server/Workstation, Windows Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 82 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS 95/98/ME y Apple Talk. Cada configuración (sistemas operativos de red y del equipo separados, o sistema operativo combinando las funciones de ambos) tiene sus ventajas e inconvenientes. Por tanto, nuestro trabajo como especialistas en redes es determinar la configuración que mejor se adapte a las necesidades de nuestra red. Coordinación del software y del hardware El sistema operativo de un equipo coordina la interacción entre el equipo y los programas (o aplicaciones) que está ejecutando. Controla la asignación y utilización de los recursos hardware tales como: Memoria. Tiempo de CPU. Espacio de disco. Dispositivos periféricos. En un entorno de red, los servidores proporcionan recursos a los clientes de la red y el software de red del cliente permite que estos recursos estén disponibles para los equipos clientes. La red y el sistema operativo del cliente están coordinados de forma que todos los elementos de la red funcionen correctamente. Multitarea Un sistema operativo multitarea, como su nombre indica, proporciona el medio que permite a un equipo procesar más de una tarea a la vez. Un sistema operativo multitarea real puede ejecutar tantas tareas como procesadores tenga. Si el número de tareas es superior al número de procesadores, el equipo debe ordenar los procesadores disponibles para dedicar una cierta cantidad de tiempo a cada tarea, alternándolos hasta que se completen las citadas tareas. Con este sistema, el equipo parece que está trabajando sobre varias tareas a la vez. Existen dos métodos básicos de multitarea: Con prioridad. En una multitarea con prioridad, el sistema operativo puede tomar el control del procesador sin la cooperación de la propia tarea. Sin prioridad (cooperativo). En una multitarea sin prioridad, la propia tarea decide cuándo deja el procesador. Los programa escritos para sistemas de multitarea sin prioridad deben incluir algún tipo de previsión que permita ejercer el control del procesador. No se puede ejecutar ningún otro programa hasta que el programa sin prioridad haya abandonado el control del procesador. El sistema multitarea con prioridad puede proporcionar ciertas ventajas dada la interacción entre el sistema operativo individual y el Sistema Operativo de Red (sistema operativo de red). Por ejemplo, cuando la situación lo requiera, el sistema con prioridad puede conmutar la actividad de la CPU de una tarea local a una tarea de red. Componentes software El software cliente de red debe instalarse sobre el sistema operativo existente, en aquellos sistemas operativos de equipo que no incluyan funciones propias de red. Otros sistemas operativos, como Windows NT/2000, integran el sistema operativo de red y sistema operativo del equipo. A pesar de que estos sistemas integrados tienen algunas ventajas, no evitan la utilización de otros Sistema Operativo de Red. Es importante considerar la propiedad de interoperabilidad cuando se configuran entornos de red multiplataforma. Se dice Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 83 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS que los elementos o componentes de los sistemas operativos «interoperan» cuando pueden funcionar en diferentes entornos de trabajo. Por ejemplo, un servidor NetWare puede interoperar (es decir, acceder a los recursos) con servidores NetWare y servidores Windows NT/2000. Un sistema operativo de red: Conecta todos los equipos y periféricos. Coordina las funciones de todos los periféricos y equipos. Proporciona seguridad controlando el acceso a los datos y periféricos. Las dos componentes principales del software de red son: El software de red que se instala en los clientes. El software de red que se instala en los servidores. Software de cliente En un sistema autónomo, cuando un usuario escribe un comando que solicita el equipo para realizar una tarea, la petición circula a través del bus local del equipo hasta la CPU del mismo. Por ejemplo, si quiere ver un listado de directorios de uno de los discos duros locales, la CPU interpreta y ejecuta la petición y, a continuación, muestra el resultado del listado de directorios en una ventana. Sin embargo, en un entorno de red, cuando un usuario inicia una petición para utilizar un recurso que está en un servidor en otra parte de la red, el comportamiento es distinto. La petición se tiene que enviar, o redirigir, desde el bus local a la red y desde allí al servidor que tiene el recurso solicitado. Este envío es realizado por el redirector. Redirector Un redirector procesa el envío de peticiones. Dependiendo del software de red, este redirector se conoce como «Shell» o «generador de peticiones». El redirector es una pequeña sección del código de un Sistema Operativo de Red que: Intercepta peticiones en el equipo. Determina si la peticiones deben continuar en el bus del equipo local o deben redirigirse a través de la red a otro servidor La actividad del redirector se inicia en un equipo cliente cuando el usuario genera la petición de un recurso o servicio de red. El equipo del usuario se identifica como cliente, puesto que está realizando una petición a un servidor. El redirector intercepta la petición y la envía a la red. El servidor procesa la conexión solicitada por los redirectores del cliente y les proporciona acceso a los recursos solicitados. En otras palabras, los servicios del servidor solicitados por el cliente. Designadores Normalmente, el sistema operativo proporcionará diferentes opciones para acceder al directorio cuando necesite acceder a un directorio compartido y tenga los correspondientes permisos para realizarlo. Por ejemplo, con Windows NT/2000, podría utilizar el icono Conectar a unidad de red del Explorador de Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 84 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Windows NT/2000 para conectarse a la unidad de red. También, puede asignar una unidad. La asignación de unidades consiste en asignar una letra o nombre a una unidad de disco, de forma que el sistema operativo o el servidor de la red puede identificarla y localizarla. El redirector también realiza un seguimiento de los designadores de unidades asociados a recursos de red. Periféricos Los redirectores pueden enviar peticiones a los periféricos, al igual que se envían a los directorios compartidos. La petición se redirige desde el equipo origen y se envía a través de la red al correspondiente destino. En este caso, el destino es el servidor de impresión para la impresora solicitada. Con el redirector, podemos referenciar como LPT1 o COM1 impresoras de red en lugar de impresoras locales. El redirector intercepta cualquier trabajo de impresión dirigido a LPT1 y lo envía a la impresora de red especificada. La utilización del redirector permite a los usuarios no preocuparse ni de la ubicación actual de los datos o periféricos ni de la complejidad del proceso de conexión o entrada. Por ejemplo, para acceder a los datos de un ordenador de red, el usuario sólo necesita escribir el designador de la unidad asignado a la localización del recurso y el redirector determina el encaminamiento actual. Software de servidor El software de servidor permite a los usuarios en otras máquinas, y a los equipos clientes, poder compartir los datos y periféricos del servidor incluyendo impresoras, trazadores y directorios. Si un usuario solicita un listado de directorios de un disco duro remoto compartido. El redirector envía la petición por la red, se pasa al servidor de archivos que contiene el directorio compartido. Se concede la petición y se proporciona el listado de directorios. Compartir recursos Compartir es el término utilizado para describir los recursos que públicamente están disponibles para cualquier usuario de la red. La mayoría de los sistemas operativos de red no sólo permiten compartir, sino también determinar el grado de compartición. Las opciones para la compartición de recursos incluyen: Permitir diferentes usuarios con diferentes niveles de acceso a los recursos. Coordinación en el acceso a los recursos asegurando que dos usuarios no utilizan el mismo recurso en el mismo instante. Por ejemplo, un administrador de una oficina quiere que una persona de la red se familiarice con un cierto documento (archivo), de forma que permite compartir el documento. Sin embargo, se controla el acceso al documento compartiéndolo de forma que: Algunos usuarios sólo podrán leerlo. Algunos usuarios podrán leerlo y realizar modificaciones en él. Gestión de usuarios Los sistemas operativos de red permiten al administrador de la red determinar las personas, o grupos de personas, que tendrán la posibilidad de acceder a los recursos de la red. El administrador de una red puede utilizar el Sistema Operativo de Red para: Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 85 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Crear permisos de usuario, controlados por el sistema operativo de red, que indican quién puede utilizar la red. Asignar o denegar permisos de usuario en la red. Eliminar usuarios de la lista de usuarios que controla el sistema operativo de red. Para simplificar la tarea de la gestión de usuarios en una gran red, el sistema operativo de red permite la creación de grupos de usuarios. Mediante la clasificación de los individuos en grupos, el administrador puede asignar permisos al grupo. Todos los miembros de un grupo tendrán los mismos permisos, asignados al grupo como una unidad. Cuando se une a la red un nuevo usuario, el administrador puede asignar el nuevo usuario al grupo apropiado, con sus correspondientes permisos y derechos. Gestión de la red Algunos sistemas operativos de red avanzados incluyen herramientas de gestión que ayudan a los administradores a controlar el comportamiento de la red. Cuando se produce un problema en la red, estas herramientas de gestión permiten detectar síntomas de la presencia del problema y presentar estos síntomas en un gráfico o en otro formato. Con estas herramientas, el administrador de la red puede tomar la decisión correcta antes de que el problema suponga la caída de la red. Selección de un sistema operativo de red El sistema operativo de red determina estos recursos, así como la forma de compartirlos y acceder a ellos. En la planificación de una red, la selección del sistema operativo de red se puede simplificar de forma significativa, si primero se determina la arquitectura de red (cliente/servidor o Trabajo en Grupo) que mejor se ajusta a nuestras necesidades. A menudo, esta decisión se basa en los tipos de seguridad que se consideran más adecuados. Las redes basadas en servidor le permiten incluir más posibilidades relativas a la seguridad que las disponibles en una red Trabajo en Grupo. Por otro lado, cuando la seguridad no es una propiedad a considerar, puede resultar más apropiado un entorno de red Trabajo en Grupo. Después de identificar las necesidades de seguridad de la red, el siguiente paso es determinar los tipos de interoperabilidad necesaria en la red para que se comporte como una unidad. Cada sistema operativo de red considera la interoperabilidad de forma diferente y, por ello, resulta muy importante recordar nuestras propias necesidades de interoperabilidad cuando se evalúe cada Sistema Operativo de Red. Si la opción es Trabajo en Grupo, disminuirán las opciones de seguridad e interoperabilidad debida a las limitaciones propias de esta arquitectura. Si la opción seleccionada se basa en la utilización de un servidor, es necesario realizar estimaciones futuras para determinar si la interoperabilidad va a ser considerada como un servicio en el servidor de la red o como una aplicación cliente en cada equipo conectado a la red. La interoperabilidad basada en servidor es más sencilla de gestionar puesto que, al igual que otros servicios, se localiza de forma centralizada. La interoperabilidad basada en cliente requiere la instalación y configuración en cada equipo. Esto implica que la interoperabilidad sea mucho más difícil de gestionar. No es raro encontrar ambos métodos (un servicio de red en el servidor y aplicaciones cliente en cada equipo) en una misma red. Por ejemplo, un servidor NetWare, a menudo, se implementa con un servicio para los equipos Apple, mientras que la interoperabilidad de las redes de Microsoft Windows se consigue con una aplicación cliente de red en cada equipo personal. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 86 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Cuando se selecciona un sistema operativo de red, primero se determinan los servicios de red que se requieren. Los servicios estándares incluyen seguridad, compartición de archivos, impresión y mensajería; los servicios adicionales incluyen soporte de interoperabilidad para conexiones con otros sistemas operativos. Para cualquier Sistema Operativo de Red, es necesario determinar los servicios de interoperabilidad o clientes de red a implementar para adecuarse mejor a las necesidades. Los sistemas operativos de red basados en servidor más importantes son Microsoft Windows NT 4, Windows 2000 Server y Novell NetWare 3.x, 4.x y 5.x. Los sistemas operativos de red Trabajo en Grupo más importantes son AppleTalk, Windows 95 y 98 y UNIX (incluyendo Linux y Solaris). ESTABLECIMIENTO DE UN ENTORNO CLIENTE/SERVIDOR Computación centralizada frente al modelo cliente/servidor Las primeras redes estaban basadas en el modelo de computación centralizada. Generalmente, en estas redes un gran servidor (un equipo mainframe o gran equipo) manejaba todos los aspectos de la red, mientras que cada usuario accedía al servidor principal desde un terminal. Como el equipo centralizado gestionaba todas las tareas de cálculo de alto nivel, generalmente los terminales eran económicos, equipos de bajo rendimiento. Actualmente, gracias a las mejoras obtenidas por la rápida evolución del equipo personal, el antiguo modelo centralizado está siendo sustituido por el modelo cliente/servidor. Hoy en día los usuarios tienen toda la potencia de un equipo mainframe al alcance de sus dedos, con la ventaja añadida de disponer de una red interconectada. Computación centralizada En el entorno tradicional de grandes equipos, una aplicación tal como una base de datos se ejecuta en un gran equipo mainframe central y potente al que se accede mediante terminales. El terminal envía una petición de información al equipo mainframe; el mainframe recupera la información y la muestra en el terminal. La respuesta completa viaja desde el servidor a través de la red, y es descargada en el cliente que hace la petición. El acceso a los archivos tiene lugar a través del sistema operativo de red (NOS; Network Operating System) y el cable. Hay muy poca coordinación entre el terminal y el mainframe. Los datos son procesados en el mainframe y luego entregados al terminal. La transferencia de datos entre el terminal y el mainframe incrementa el tráfico de la red y disminuye la velocidad de procesamiento de las peticiones de otros terminales. Computación cliente/servidor El término «computación cliente/servidor» se refiere a un modelo en el que el procesamiento de datos es compartido entre el equipo cliente y el equipo servidor, más potente. El enfoque cliente/servidor puede beneficiar a cualquier organización en la que muchas personas necesiten acceder continuamente a grandes cantidades de datos. La red cliente/servidor es la forma más eficaz de ofrecer: • Acceso y gestión de bases de datos para aplicaciones tales como hojas de cálculo, contabilidad, comunicaciones y gestión de documentos. • Gestión de la red. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 87 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS • Almacenamiento centralizado de archivos. Introducción al modelo cliente/servidor Para ver un ejemplo de cómo funciona el modelo cliente/servidor vamos a observar una aplicación de gestión de bases de datos. En el modelo cliente/servidor, el software cliente utiliza el lenguaje de consulta estructurado (SQL, Structured Query Language), para traducir lo que ve el usuario en una petición que pueda comprender la base de datos. SQL es un lenguaje de consulta de bases de datos similar al inglés desarrollado originalmente por IBM para ofrecer un método relativamente simple de manipular datos (la manipulación de datos incluye su introducción, su recuperación o su edición). Otros fabricantes de bases de datos se dieron cuenta de que sería más fácil desarrollar aplicaciones de bases de datos utilizando un lenguaje común de bases de datos. Por tanto, éstos dieron soporte a SQL, y se convirtió en un estándar de la industria. En la actualidad, la mayoría de los sistemas de gestión de bases de datos utilizan SQL. El proceso cliente/servidor La consulta a la base de datos es enviada por el cliente, pero procesada en el servidor. A través de la red, sólo se devuelven los resultados hacia el cliente. El proceso de solicitar y recibir información consta de seis pasos: 1. El cliente solicita datos. 2. La petición es traducida a SQL. 3. La petición SQL es enviada por la red al servidor. 4. El servidor de bases de datos busca en el equipo donde se encuentran los datos. 5. Los registros seleccionados son devueltos al cliente. 6. Los datos son presentados al usuario. El entorno cliente/servidor tiene dos componentes principales: • La aplicación, a menudo denominada como «cliente» o front-end. • El servidor de bases de datos, a menudo denominado como «servidor» o back-end. El cliente El usuario genera una petición en el front-end. El cliente ejecuta una aplicación que: • Presenta una interfaz al usuario. • Formatea las peticiones de datos. • Muestra los datos recibidos del servidor. En un entorno cliente/servidor, el servidor no contiene el software de interfaz de usuario. El cliente es responsable de presentar los datos en un formato que resulte útil. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 88 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS El usuario introduce las instrucciones desde el equipo cliente. El equipo cliente prepara la información para el servidor. El equipo cliente envía una petición de información específica al servidor a través de la red. El servidor procesa la petición, localiza la información adecuada y la devuelve al cliente a través de la red. El equipo cliente envía entonces la información a la interfaz, que presenta la información al usuario. El equipo cliente también puede procesar adicionalmente la información, utilizando su propia CPU y software. TRABAJO EN GRUPO O BASADA EN SERVIDOR? Una compañía que fabrica bicicletas personalizadas le ha pedido instalar una red de equipos económica, que la ponga al día en las tecnologías de las comunicaciones, y sea suficientemente flexible como para permitir su futura expansión. Los objetivos de la compañía son: • Conectar en red los equipos existentes para que puedan compartir información e impresoras. • Añadir dos equipos adicionales a la red: uno para el grupo de diseño de productos y otro para el departamento de fabricación. • Permitir la posible adición de otros tres equipos posteriormente. • Ofrecer una conexión a Internet para el grupo de diseño de productos. La siguiente tabla nos ofrece información básica sobre la compañía de bicicletas sobre la que vamos a trabajar. Facilitador: Ing. Fredy Armijos Página 89 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL Facilitador: Ing. Fredy Armijos 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Página 90 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL Facilitador: Ing. Fredy Armijos 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS Página 91 MÓDULO DE REDES DE ÁREA LOCAL Facilitador: Ing. Fredy Armijos 2DO ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS
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