Redes WAN (Wide Area Network)

INTRODUCCION A través de del tiempo las técnicas de comunicación entre las personas se han ido mejorando e inclusive se desarrollan nuevos métodos de comunicación, en la actualidad la meta es poder trasmitir grandes cantidades de información ya sea de voz, datos e imagen, esto es la meta de todos aquellos que se dedican a las comunicaciones. Hoy en día el translado y manejo de información ya es muy común, por eso el avance de la tecnología nos ha llevado a la revolución de las comunicaciones, en donde a través de las REDES se puede transmitir e intercambiar datos. Es esta tesina se describen las características y funcionamiento de las redes WAN, pero para comprender este tipo de red se necesitaran ver varios conceptos pasando por redes LAN y redes MAN, que el conjunto de estas dos anteriores dan nacimiento a lo que son las redes WAN. Esto nos lleva a que el lector aprenda todo lo que se refiere a redes desde lo más básico hasta lo mas complejo. Hablaremos desde que es una red, como se conforma, normas, estándares, topología, cableado, señalización, equipo de computo, etc., así llevando al lector a que conozca y aprenda lo referente a Redes de computo. Las redes van desde redes sencillas hasta redes muy complejas, y esto también repercute en el precio, pero si lo vemos a largo plazo, esta inversión valdrá la pena ya que se ahorrara mucho dinero. Por eso en este trabajo abarcamos todo lo que se refiere a las redes LAN, MAN y WAN. Capitulo I CONCEPTOS BÁSICOS I. antecedentes Transmisión de Datos Comunicación es una palabra muy común para todos nosotros, encierra en esencia la posibilidad de transmitir un mensaje a una persona o a varias; actualmente la comunicación no solo es eso, sino que, además, engloba una serie de conceptos que nos permiten ya no solo enviar un mensaje a un ser vivo, si no ahora se entablan conversaciones entre computadoras, circuitos, enrutadores, mainframes, entre otros. Toda comunicación ya sea entre computadoras o entre seres humanos, contiene los siguientes elementos: a) Transmisor.− Es aquel ente que no puede existir sin los otros integrantes del sistema al igual que los otros miembros, cuya tarea principal es la de enviar información. b) Mensaje.− Es la información que se quiere transmitir o la información que recibimos por el transmisor. c) Canal de Transmisión.− Es el medio por el cual enviamos o recibimos la información. d) Receptor.− Es aquel que recibe la información. En la actualidad la forma en que nos comunicamos es tan diversa y tan amplia que parece increíble que alguien que se encuentra en otro país, pueda platicar con nosotros, ya sea por teléfono −que es lo más 1

sencillo− o a través de una computadora −que ya no es tan increíble−. Gracias a los módems, los cuales son equipos que se encargan de cambiar las señales digitales en señales analógicas, ya que las primeras no pueden ser transferidas a largas distancias. Para realizar una transmisión de datos exitosa se requiere dos factores principalmente: a) Calidad de las señales que está siendo transmitida. b) Características del medio de transmisión. Modulación De una manera sencilla la modulación es la conversión de señales digitales en señales analógicas. La mayoría de los sistemas de comunicación que permiten la difusión de información y la intercomunicación de personas entre si, a través de grandes distancias, se basan en la aplicación de la modulación. Las transmisiones moduladas en amplitud o en frecuencia permiten enviar las señales de radio, teléfono y televisión, entre otras, interpretando el mensaje en forma de audio y/o video. Lo anterior se realiza de la siguiente manera: la señal que viaja es analógica llamada portadora, a la cual, se le modifica una de sus características de acuerdo con la información digital que se pretende transmitir. La señal portadora −o carrier como se le conoce− es normalmente una onda senoidal, la cual esta definida por tres características: amplitud, frecuencia y fase. De esta manera los sistemas básicos de modulación son: a) Modulación en Amplitud.− La modulación en amplitud pura se emplea muy poco para la transmisión de datos, y si se hace, se utiliza para muy bajas velocidades de transmisión, ya que es muy susceptible a las interferencias de la línea. b) Modulación en Frecuencia.− La modulación de frecuencia se suele utilizar para velocidades de transmisión iguales o inferiores a 1200 bps. c) Modulación de Fase.− La modulación de fase es también conocida como PSK. La modulación PSK tiene una mayor sensibilidad al ruido que la DPSK por lo que generalmente se emplea el ultimo sistema. La modulación de fase el sistema utilizado para velocidades superiores a 1200 bps aunque la mayoría de los casos para conseguir velocidades superiores, se utiliza la modulación de fase combinada con la modulación de amplitud. (En el Apéndice A, se puede encontrar mayor información sobre las técnicas de modulación y demodulación utilizadas en comunicaciones) Codificación La información O y 1 utilizadas por las computadoras, no tienen ningún sentido en si, si no representan una información útil para el usuario. Para que esos dígitos tengan una relación con una aplicación real del usuario, llámese voz, datos o video, se crearon los códigos, siendo este una tabla de correspondencia que relaciona una información de voz, datos o video, con una información binaria. En el caso de los signos alfanuméricos, en la historia han ido apareciendo distintos tipos de códigos, dependiendo de la necesidad que se ha tenido en cada momento. El código boudot, utilizado por las redes telemáticas establecidas hace unas décadas, representa las letras del alfabeto, los números, signos de puntuación y determinados comandos de control con tan solo cinco bits. El código EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) utilizado por las computadoras de 2

IBM, diferencia las letras mayúsculas de las minúsculas, contiene mas signos de puntuación además de un completo juego de comandos de control. En este caso se emplean 8 bits para representar cada símbolo. Finalmente las PCs utilizan el código ASCII (American Standar Code for Information Iterchange). El código ASCII representa con 7 bits las letras mayúsculas y minúsculas, los números, signos de puntuación y caracteres de control. Existe también un código ASCII extendido de 8 bits por carácter, el cual incorpora una gran variedad de símbolos gráficos. Este código es el más utilizado por el sistema operativo MS DOS. Características de la Transmisión de Datos. Lo necesario para transmitir datos es, en general un par de PCs, con sus respectivos módems y un cable o una línea telefónica. Sin embargo, cuando se habla de transmisión de datos en general, no siempre es una PC el origen o el destino de la información, si no que a veces el terminal destino de la información es una simple impresora, o un complicado sistema de telecontrol. Por ese motivo, cuando se habla en forma general de la transmisión de datos se involucran los siguientes términos: DTE*: Equipo terminal de datos, este equipo puede ser cualquiera, siempre y cuando sea la mente o el destino de los datos. DCE*: Equipo de terminación del circuito de datos. Es el equipo que se encarga de transformar las señales portadoras de la información procedentes del DTE en otras que sean susceptibles de ser enviadas hasta el DTE remoto a través de los medios de comunicación existentes. Línea: Se le da el nombre de línea a cualquier medio de transmisión que une a dos DCE. Este termino se puede aplicar tanto a un simple cable como a un circuito de la red telefónica. (En el Apéndice E, se trata de manera más extensa el tema de los medios de Transmisión) Un punto importante en la transmisión de datos, es la velocidad que se maneja durante la transmisión. En general, la velocidad de transmisión de información se mide por el numero de bit transmitidos en un segmento o bits por segundo (bps). Así, existen dos posibles medidas de transmisión. Por un lado, se puede medir la velocidad con la que son transmitidos los bits de la fuente; a esta medida se le conoce como velocidad de transferencia de datos, y representa la cantidad de información (no de control) que se envía en una unidad de tiempo. Por otro lado se puede medir la velocidad con que son transmitidos los bits por la terminal; a esta medida se le llama velocidad de transmisión serie, y representa la cantidad de bit de información y de control que la terminal le entrega al módem por unidad de tiempo. La velocidad de transmisión serie siempre es mayor que la velocidad de transmisión de datos, la diferencia puede ser mayor o menor dependiendo de la eficiencia del protocolo. Teóricamente la velocidad que nos interesa es la velocidad de transferencia de datos, pero esa medida es difícil de realizar, ya que depende del protocolo utilizado. De manera practica la que siempre se utiliza es la velocidad de transmisión serie ya que nos representa la velocidad con la que la terminal le entrega los datos al módem y al mismo tiempo, la velocidad en que el módem transfiere los datos. Cuando hablamos de capacidad de transmisión se da con el ancho de banda siendo este la diferencia entre la frecuencia mayor y la frecuencia menor que puede ser transmitida por un medio de comunicación en el caso de la línea telefónica, el ancho de banda es 3400−400= 3000 Hz. (También puede encontrar una explicación del ancho de banda en el Apéndice B) La comunicación en general puede ser en tres formas: a) Simplex: Siendo donde la comunicación se realiza en un solo sentido. A este tipo de comunicación también se le conoce como unidireccional. 3

b) Half Dúplex: La comunicación de la información se lleva a cabo en ambos sentidos, pero simultáneamente. La información circula en sentido o en otro, pero no al mismo tiempo. c) Full Dúplex: es donde la comunicación se puede producir en ambos sentidos simultáneamente. (Estos Modos de Comunicación se explican a detalle en el Apéndice C). En la comunicación entre terminales se debe de contar con procedimientos que permitan identificar que carácter de la información, son recibidos y el orden. La técnica que nos permite lo anterior se conoce como sincronismo; así contamos con dos formas de sincronía: a) Asíncrona: se requiere que para cada carácter emitido, se transmita un bit de arranque seguido por 7 u 8 bits de información que identifiquen al carácter en código ASCII, y al terminar este, se envíe un bit de parada. b) Síncrona: Antes de realizar la transferencia de información se envían una serie de caracteres que permiten el sincronismo entre las dos terminales de comunicación. (Si desea mayor información, refiérase al Apéndice D −Modos de Transmisión−) Finalmente otra de las características de la transmisión de datos, es el medio por donde se transmiten, así se tienen dos tipos de medios*: 1) Físicos 2) No físicos 1) Medios Físicos.− Par trenzado, cable coaxial, fibra óptica. 2) Medios No Físicos.− En este caso es a través de ondas electromagnéticas, así en este tipo de transmisión de lo que hay que preocuparse es de la frecuencia de transmisión, mientras mas alta es la frecuencia es mas direccional. Por lo cual se tienen: Las microondas y Radio Frecuencia. (En el Apéndice E, se trata de manera más extensa el tema de los medios de Transmisión). 1.2 conceptos BÁSICOS DE telefonía En 1876, 32 años después de que se instalo la primera línea telegráfica, Alexander Graham Bell patentaba un nuevo aparato llamado teléfono. El teléfono común, tal como se conoce hoy en día, es un aparto que se conecta al mundo exterior por medio de un par de alambres. Consiste de un microteléfono y su base con un dispositivo de señalización que incluye un teclado para marcar. El microteléfono consiste de dos transductores electroacústicos, el audífono o receptor y el micrófono transmisor. Consiste también de un circuito de efecto local que permite retroalimentar hacia el receptor parte de la energía que se transmite. Posteriormente para interconectar estos dispositivos se crearon las centrales telefónicas, que constan de un equipo de comunicación que permite seleccionar al abonado (persona) a quien se desea llamar, y de un equipo de transmisión, que transmite las señales de unas centrales a otras. Los medios de transmisión entre centrales son muy variados, y van desde cables de pares de hilos de cobre, hasta fibra óptica o comunicaciones por satélite, pasando por los cables coaxiales o las transmisiones de radio. De esta manera la primera central telefónica se puso en funcionamiento en Enero de 1878 en Nuw Heaven, USA; esta central prestaba servicio a 21 abonados; desde entonces las redes telefónicas han crecido considerablemente, hasta alcanzar la expansión e importancia mundial que actualmente tienen. Tecnologías de Conmutación. A través de la historia de las centrales telefónicas, estas han variado en su sistema de conmutación de 4

llamadas o matriz de conmutación, esto es, la manera en como se crea una ruta por la cual se interconectaran dos usuarios o abonados, el que llama y el que recibe la llamada. De esta manera se han venido dando las siguientes generaciones en las centrales telefónicas. Primera. En la primera generación las funciones de conmutación y control se hacían manualmente por un operador que usaba una pieza de cable (también conocido como clavija), que físicamente completaba cada ruta independiente a través del conmutador conectando la punta dentro de un punto de acceso (similar a un jack) para cada destino, en un panel central (tablero). Las conexiones se mantenían hasta que el operador desconectaba los cables. Segunda. En la segunda generación, la función de enrutador se realiza mecánicamente cerrando el circuito por medio de relays en un patrón que creaba una ruta física interconectando los lugares. La conexión se mantenía hasta que algún relay se "abría". Las centrales crecieron y el numero de sus partes mecánicas también, por ende, el consumo de energía. Posteriormente los relays mecánicos fueron reemplazados por equipo electromecánico. Otra tecnología que cambio con la segunda generación, fue la manera en que la conmutación se completaba. Las centrales de la primera generación establecían rutas físicas independientes por medio de cables. Los conmutadores de la segunda generación unían las rutas en una matriz de conexiones físicas, como se muestra en el siguiente arreglo. Una ruta se creaba cerrando relays en el apropiado punto de cruce (cross point) para conectar las dos puntas de una llamada. Se podían realizar llamadas simultaneas con solo habilitar múltiples puntos de cruce al mismo tiempo. Los conmutadores de la segunda generación ya no utilizaban la conmutación de división de espacios sino que utilizaban conmutación de división de tiempos. En vez de utilizar rutas separadas para cada llamada, la conmutación por división de tiempo compartía una sola ruta de alta velocidad (bus) para todas las llamadas. Las muestras que se tomaban de la señal de voz analógica eran convertidas a pulsos y transmitidas a través del conmutador en una rotación continua de intervalos o ranuras de tiempo. Durante un espacio de tiempo (TS: time slot), un par de abonados se conectan a un bus aproximadamente por lµs (micro segundo), permitiendo el intercambio de señales de voz (muestras). Subsecuentemente los TS's llevan otras conexiones. Tercera. La tercera generación se caracterizo por el uso de la electrónica digital y técnicas de conmutación. Esto requiere una conversión de señales analógicas a representaciones digitales antes de pasar a través de la central. En la técnica conocida como PCM cada muestra de amplitud de un pulso modulado en amplitud (PAM) es cuantizado y designado con un valor en el código digital. Un equipo denominado CODEC* transforma la señal de analógica a digital y de digital a analógica. Los dos mayores componentes fueron digitales los cuales son pregrabados en control y conmutación digital. Cuando la conmutación digital se introdujo, los CODEC's tenían un alto costo, por lo cual eran instalados directamente como equipos compartidos, en la central de conmutación. En la actualidad los CODEC tienen menor costo, por lo que se instalan directamente en el aparato telefónico, lo que implica que hasta ese punto la señal es digital. De esta manera la tercera generación marco el inicio del control, de la conmutación y de la transmisión digital.

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Algunos fabricantes hicieron un esfuerzo para realizar lo que algunos llaman "cuarta generación". Esta generación no representa una etapa tecnológica distinta de las tres anteriores, sin embargo se realizo un cambio significativo, la integración de voz y datos a través de la red telefónica. Conmutadores o PBX La mayoría de las empresas en la actualidad requieren de sistemas que les brinden las mismas facilidades de una central telefónica (y más aún) pero de manera privada. Esto es, un equipo que les permita establecer llamadas dentro de una misma área: llámese edificio, nave industrial, ó bodega; a distancias considerables y al mismo tiempo tengan el acceso a realizar llamadas a través de la red pública telefónica. Los equipos anteriormente descritos son conocidos como PBX o conmutador privado. Los conmutadores privados contienen los siguientes componentes básicos: a) Control de sistema: El procesador del control consiste de un sistema completamente computarizado con: un complemento de memoria, un equipo periférico para entrada y salida, y, finalmente el software* del sistema. La unidad de control y procesamiento varia de acuerdo al tipo de hardware* empleados, pero todos desarrollan las siguientes funciones: Asignan recursos al realizar las llamadas. Mantiene las locaciones realmente necesarias durante una llamada (especialmente las listas de memoria que controlan la asignación de la capacidad de conmutación para conversaciones). Libera los recursos utilizados cuando se termina una llamada. Revisa el buen funcionamiento de varios componentes. Recaba datos operacionales para la presentación de reportes o análisis de llamadas. El procesador realiza las funciones de mantenimiento tanto en software como en hardware, con las cuales se tiene una herramienta eficaz de monitoreo sobre fallas posibles o inherentes sobre el equipo. Una importante ventaja en los sistemas de conmutación controlados por procesadores, es la capacidad para instalar nuevas funciones y realizar cambios de software (up grade) sin modificar la operación del sistema. Este tipo de equipos cuenta con sistemas de protección denominados redundancia en control o en fuentes de alimentación, esto es, contar con dos CPU para el control y con una batería de respaldo que permite alimentar al equipo en caso de falla de la energía eléctrica. b) Matriz de conmutación. Las matrices de conmutación usadas en los sistemas PBX son tanto por división de espacio como por división de tiempo. Por división de espacio se encuentran los sistemas electromecánicos viejos y provee conexiones físicas que pueden ser seguidas de un punto al otro a través de una recta discreta en la matriz. En la actualidad la tecnología de división de tiempo es la mas empleada en el diseño de matrices de 6

conmutación tanto en sistemas analógicos como digitales. La señal de voz en un sistema TDM es muestreada en el tiempo y conectada en ranuras de tiempo que viajan en un bus de alta velocidad al sistema. c) Internase de troncales. La internase que existe entre los PBX pasando a través de la red telefónica pública es la troncal. Estas troncales pueden ser de entrada y/o salida. Así se pueden interconectar a dos o mas sistemas PBX directamente. La marcación directa de troncales provee un servicio directo a los usuarios saltándose a las operadoras, aumentando y mejorando el servicio para usuarios en grandes sistemas. d) Teléfonos. Siendo la internase entre el usuario y el sistema PBX. Además de estos equipos, actualmente se pueden conectar terminales de datos ya sean tontas o una Workstation; la tendencia actual en el mercado de PBX es alejarse de los teléfonos de una línea (single line) convencionales y acercarse cada vez mas a los aparatos electrónicos propietarios que incrementan las capacidades de programación. Este tipo de aparatos da una serie de teclas programables al usuario, que incrementan el uso de nuevas facilidades, además de ofrecer las ventajas siguientes: Multilíneas Información en un display Programación controlada por los usuarios Algunos sistemas de PBX soportan voz y datos integrados (IVDTs*) básicamente el IVDT combina el display y el teclado de una terminal de datos con la funcionalidad de un teléfono. Una diferencia que puede ser hecha entre diferentes sistemas de PBX es la arquitectura de la locación y las opciones de interconexión entre el procesador de control, la conmutación y el acceso a las interfaces. Estos elementos pueden ser colocados en un solo lugar. Se consideran de esta forma dos tipos de sistema, uno centralizado y otro distribuido. Un sistema centralizado nos indica que los elementos del conmutador pueden ser colocados un mismo lugar o nodo, por lo tanto las funciones de conmutación, el control de red para el procesamiento de llamadas y administración de los recursos, incluyendo el acceso a las interfaces son centralizadas. Una variación interesante de la arquitectura centralizada es conjuntar solo los accesos a interfaces en gabinetes separados que pueden ser colocados en otro lugar lejos del sitio central. Esto reduce la longitud de cables entre cada estación y su interfase hacia la red, pero introduce unas conexiones especiales entre los gabinetes de interfase y el conmutador central. Los gabinetes remotos no son considerados como nodos debido a que ellos por si solos no pueden operar en caso de que el enlace quedara fuera de servicio. Por otro lado un sistema distribuido consiste en varios nodos distintos que tienen las funciones y operan como un PBX. Cada uno tiene su propio procesador de control, elemento de conmutación, y acceso a interfaces. Si cualquier enlace fallara, el nodo remoto seguiría teniendo servicios aunque no tendrá directamente acceso a usuarios en otros nodos.

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Algunas otras características de los conmutadores son: a) Capacidad. La capacidad de proveer servicios simultáneos a múltiples usuarios es afectada por la arquitectura del conmutador. Esto, se caracteriza por el número de conversaciones que se realizan al mismo tiempo. Así, aparece el PBX no bloqueable, que significa que el conmutador puede manejar conversaciones simultáneas entre todos los usuarios posibles, teniendo suficientes rutas para llevar todo el tráfico. Algunos PBX son diseñados no bloqueables que físicamente es imposible conectar mas usuarios de los que el sistema puede soportar simultáneamente; mientras que otros son configurados como no bloqueables para que no sean posibles mas comunicaciones que las que el conmutador pueda manejar en un tiempo. b) Disponibilidad. El servicio efectivo a los usuarios requiere que los recursos siempre estén disponibles. Sistemas centralizados proveen acceso universal a los recursos por la ubicación de sus accesos a interfaces, estos sistemas ofrecen una gran disponibilidad porque solo hay un punto donde toda la información es controlada y la ubicación de los recursos del sistema. c) Confiabilidad. Muchos negocios no pueden operar sin servicio telefónico, por lo tanto la confiabilidad de un PBX es un factor importante en cualquier evaluación del sistema. Las características de confiabilidad del hardware y del software, la autoprueba del PBX y la capacidad de realizar diagnósticos contribuyen con este gran reto. La redundancia es una propuesta usualmente tomada para incrementar la confiabilidad de un sistema. El costo de la redundancia puede ser medido contra las pérdidas que ocasiona a la organización el estar sin el servicio telefónico. d) Marcación dentro del sistema PBX Dentro de un PBX la marcación se hace por medio de extensiones que generalmente están conformadas de tres a siete dígitos, la asignación de la cantidad se hace debido a una serie de consideraciones que se mencionaran posteriormente. Cuando un abonado de la red pública requiere establecer una llamada con algún usuario de un sistema PBX, este marcara un número, que en forma general comunica directamente con una operadora, quien es la encargada de transferir la llamada con el usuario en cuestión. e) Facilidades del sistema. Terminal de administración: es una terminal de datos conectada directamente al procesador de control del PBX en vez de una interfase de acceso. El administrador del PBX puede realizar las siguientes funciones: 1) Cambiar la base de datos del sistema, agregar, actualizar la información de los usuarios y clases de servicios. 2) Efectuar reportes de tráfico y estadísticas. 3) Realizar diagnósticos y pruebas y analizar los resultados. Consola de operadora.− Las funciones de una consola son: transfiere llamadas de la red pública al usuario apropiado; provee información y asistencia en el directorio y teniendo algunas otras facilidades. La consola 8

debe permitir un rápido manejo de una variedad de llamadas con un sistema de identificación del sistema activado como el número de llamadas en espera, para ser contestadas, estado de los usuarios (libre u ocupado). Algunas consolas ofrecen funciones de administración como alarmas (que indican fallas en el sistema) y detección de problemas, además de capacidad de pruebas. Desvío de llamadas (call forward): Cuando se marca un número en específico, este timbrara en otro numero previamente asignado. Llamada en espera (call waiting): Esta facilidad indica a uno de los dos abonados que están en una conversación que existe una llamada que desea establecerse con él, pero que es necesario que cuelgue la primera. Retrollamada (camp on): Permite que un usuario al encontrar ocupado un número quede en espera, para poder establecer la llamada. Cuando el usuario que tiene ocupada su línea cuelga, automáticamente a través de un tono, se avisa al primer usuario que ya es posible establecer su llamada. Captura de llamada (pik up): Cuando se cuenta con varios aparatos telefónicos en una misma área es posible que si entra una llamada a uno de ellos y el usuario no se encuentra, automáticamente después de una cierta cantidad de timbrazos, la llamada sea transferida a otro teléfono; o que de manera manual otro usuario (a través de una tecla especifica o por un código) forcé a la llamada a entrar en su teléfono. Marcación rápida (speed dialling): La mayoría de los teléfonos digitales (ya sean propietarios o públicos) poseen una pequeña memoria a través de la cual se pueden grabar algunos números telefónicos, para tener acceso a estos números se requieren de teclas específicas o de algún código. Restricciones de llamada: Cuando se cuenta en un PBX con una cantidad considerable de usuarios, se les puede restringir el uso de su aparato telefónico, esto es, que no todos puedan hacer llamadas de larga distancia o locales (fuera del conmutador) y que solo puedan establecer comunicación con usuarios del mismo PBX. Números directos DID (direct inword dialling): El DID es usado para describir un proceso a través del cual un abonado que marca a través de la red publica al entrar a un sistema PBX propietario, no requiere pasar directamente con una operadora que le comunique a la extensión requerida, sino que el PBX reconoce estos dígitos y los transfiere directamente con el usuario que es llamado. A la vez que se estaban desarrollando las tecnologías para las centrales telefónicas, también se optimizaba la estructura de la central basándose en el trafico que se generaba debido a la ocupación de los canales telefónicos por parte de los usuarios. La unidad que se empleo para las mediciones del tráfico fue el erlang. El trafico promedio por línea es de 0.1 erlang a la hora pico, lo que significa que cada línea esta ocupada un promedio de 6 minutos por hora. Lo anterior hizo que en una central se considerara una etapa de concentración para reducir el número de órganos de conmutación y una etapa de expansión para tener acceso a cualquier abonado. Uno de los aspectos mas importantes en la practica de las telecomunicaciones es la determinación del numero de troncales que se requiere en la ruta o conexión entre dos centrales, lo que se conoce como dimensionamiento de la ruta. Para estar en posibilidad de dimensionar correctamente una ruta se deberá tener la idea de su posible utilización, es decir, el número de conversaciones que intentarán establecerse al mismo tiempo sobre dicha ruta. La utilización de una ruta o de un conmutador lleva directamente a los dominios del trafico, dicha utilización se puede definir mediante dos parámetros: a) Razón de llamadas. 9

Es decir en número de veces que se utiliza una ruta o trayectoria de trafico por unidad de tiempo. b) Tiempo de retención. Es decir, la duración de la ocupación de la trayectoria de tráfico por llamada. Redes Jerárquicas El gran numero de usuarios y el alto trafico que una red telefónica tiene que soportar en la actualidad a llevado a que sea necesario agruparlos por áreas geográficas y hacerlos depender de varias centrales de conmutación que tengan acceso entre sí o a través de otras. Por ello aparece el termino de "jerarquía"; dado que el número máximo de usuarios que una central admite es limitado, mayor o menor dependiendo de su categoría, una vez que este se supera es necesario el curso de más centrales de conmutación para atenderlos, y cuando el trafico de estas últimas centrales sobrepasa su nivel, se requiere de otra central que pueda soportar esta afluencia de llamadas. a) Redes Urbanas (CU): Dentro de estas se engloban los circuitos de abonado y los enlaces entre centrales locales, para transmisión en base o baja frecuencia. Normalmente están constituidos por pares de conductores que al agruparse, forman el llamado "cable de pares" que puede contener hasta varios centenares de hilos. b) Redes Interurbanas (CI): Esta es la encargada de proporcionar los enlaces entre centrales localizadas en diferentes ciudades, ello hace que las distancias sean mayores y se deban de utilizar cables de distintas características a los anteriormente mencionados. c) Redes Internacionales: Para dar curso al tráfico entre diferentes países se necesita de la interconexión entre las centrales internacionales, encargadas de encaminar el mismo. Esto se realiza mediante enlaces de alta capacidad (varios miles de circuitos full−duplex) y fíabilidad, constituidos fundamentalmente por enlaces terrestres submarinos y vía satélite. Una red jerárquica tiene niveles asociados a los ordenes de importancia de las centrales que constituyen la red y ciertas restricciones con relación al flujo de tráfico. La recomendación Q.13 del CCITT (ITÜ)* sugiere el criterio de lej ano−a−cercano con el cual la ruta de primera elección para el establecimiento de la llamada es para conectar la llamada lo mas lejos posible desde su origen usando la ruta básica para medir las distancias. La siguiente lección es la segunda mejor y así etc. Señalización De un modo general, se puede definir a la señalización de un área de conmutación como un intercambio de información entre elementos que constituyen la red, que permiten obtener para cada enlace establecido, las funciones básicas de interconexión entre usuarios y además de facilitar una serie de servicios o funciones suplementarias. Dentro de una central telefónica o un conmutador, existen diferentes tipos de señalización: a) Señalización entre abonados. Los abonados se conectan a la red de dos maneras: Conexión analógica.− Su estructura esta totalmente normalizada a nivel mundial, basándose en una interfase física de dos hilos, la señalización de los procesos de mareaje, contestación, establecimiento de llamada y colgado, se realiza mediante detección de alta o baja resistencia en un bucle*, envío desde la red de la 10

corriente de llamada, tonos de aviso de distinta frecuencia y cadencia para información del usuario, entre otros. Para la indicación del abonado a la red de conexión deseado o el servicio suplementario requerido se utilizan dos tipos de señalización: impulsos dedicados de apertura y cierre del bucle, con temporizaciones definidas, y envío de códigos de multifrecuencia según la recomendación Q.23 del CCITT*. Conexión digital.− Este tipo de conexión aparece definido en las recomendaciones del CCITT cuando se estructura la red de servicios integrados. Consiste en una internase normalizada a cuatro hilos, con señalización definida en las recomendaciones 1.440, 1,441,1.450 e 1.451*, constando básicamente de dos canales B (64 Kbps) y de un canal D (16 Kbps), en la que cada canal B puede emplearse independientemente para soportar voz o datos y el canal D se utiliza para señalización. b) Señalización entre centrales. Los distintos tipos existentes de señalización entre centrales pueden clasificarse en dos grandes grupos: aquellos en que la información de señalización de cada canal de enlace entre centrales se gestiona de forma independiente e individual, que constituye la denominada señalización de canal asociado., y los que utilizan un canal dedicado para el intercambio de la información de señalización de un conjunto de canales, denominada señalización por canal asociado. Señalización por canal asociado (CAS −channel associated signalling).− En la señalización entre centrales la información intercambiada puede ser de dos clases: señalización de línea y señalización de registrador. La de línea contiene información sobre los distintos estados en que se encuentra el canal de enlace entre centrales a lo largo de la llamada (p. Ej. disponibilidad, congestión, toma, desconexión.), mientras que la de registrador es la información que se intercambian los órganos de control de las centrales y que permiten el establecimiento de la llamada y la utilización de los servicios suplementarios. Dentro de estos tipos de señalización destacamos los siguientes: Señalización en corriente continua/impulsos directos.− Este tipo exige que el enlace entre centrales se realice por medios físicos o con módem de canal especializados a tres hilos. La señalización de línea se realiza mediante variaciones de resistencia de bucle e inversiones de polaridad. La de registro consiste en aperturas y cierres de bucle con temporizaciones determinadas. • Señalización en corriente continua / multifrecuencia.− En este tipo de señalización en línea es la misma que en el caso anterior, realizándose la de registrador por intercambio de tonos multifrecuencia codificados según la recomendación Q.23 del CCITT. • Señalización E y M / impulsos directos.− Este tipo utiliza para la señalización los hilos E y M (ear and Mouth, de recepción y transmisión) proporcionados por el medio de transmisión analógico o múltiplex digital. Los estados de la línea así como las informaciones de registros se envían mediante determinadas codificaciones que dan a diferentes subtipos de señalización. • Señalización E y M / multifrecuencia Q.23.− Este tipo emplea los mismos hilos E y M para la señalización de línea con la misma codificación que en le anterior, pero la de registrador se realiza a través de uno de los canales de telefonía y emplea la codificación especificada por el CCITT en su recomendación Q.23. • Señalización E y M / multifrecuencia MF.− Este tipo emplea los mismos hilos E y M para la señalización de la línea con la misma codificación que en los casos anteriores, pero la de registrador se realiza a través de uno de los canales de telefonía y empleando la codificación especificada por el CCITT en sus recomendaciones para el sistema R2, u otro tipo de codificaciones mediante estándares 11

más o menos abiertos. • Señalización por canal común (CCS / common channel signaling).− Este tipo de señalización es la que realiza el intercambio de información de varios canales por un canal dedicado. Este canal constituye de hecho un canal de transmisión de datos, cuyo protocolo se establece en cada sistema de señalización. En principio, estos sistemas están orientados a la señalización de los 30 canales de una trama MIC de 2 Mbps, por un canal de 64 kbps transmitido en el intervalo de 16 de la trama (el intervalo O se reserva pare la sincronización, quedando 30 canales de los 32 que forman la trama libres para transportar información). Existen sistemas o Variantes en que el canal de señalización común se transmite a velocidades de 2400, 2800 o 9600 bps, siendo por lo tanto utilizables en medios de transmisión analógicos mediante el empleo de módem. La señalización CCS tiene las siguientes ventajas sobre la señalización CAS. • Superior velocidad de señalización y por lo tanto de establecimiento de conexiones, especialmente notables en entornos digitales con señalización a 64 Kbps • Considerable extensión de vocabulario de señalización permitiendo una gran flexibilidad en la integración de servicios, aplicación e introducción de nuevos servicios suplementarios. Importante aumento de la flabilidad y seguridad de la señalización, derivado de la utilización de las técnicas de detección y corrección de errores desarrollados y perfeccionadas en el campo de la transmisión de datos. I.2 Estándares de Red (IEEE) El Comité 802, o proyecto 802, del Instituto de Ingenieros en Eléctrica y Electrónica (IEEE) definió los estándares de redes de área local (LAN). La mayoría de los estándares fueron establecidos por el Comité en los 80´s cuando apenas comenzaban a surgir las redes entre computadoras personales. Muchos de los siguientes estándares son también Estándares ISO 8802. Por ejemplo, el estándar 802.3 del IEEE es el estándar ISO 8802.3. 802.1 Definición Internacional de Redes. Define la relación entre los estándares 802 del IEEE y el Modelo de Referencia para Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI) de la ISO (Organización Internacional de Estándares). Por ejemplo, este Comité definió direcciones para estaciones LAN de 48 bits para todos los estándares 802, de modo que cada adaptador puede tener una dirección única. Los vendedores de tarjetas de interface de red están registrados y los tres primeros bytes de la dirección son asignados por el IEEE. Cada vendedor es entonces responsable de crear una dirección única para cada uno de sus productos. 802.2 Control de Enlaces Lógicos. Define el protocolo de control de enlaces lógicos (LLC) del IEEE, el cual asegura que los datos sean transmitidos de forma confiable por medio del enlace de comunicación. La capa de Datos−Enlace en el protocolo OSI esta subdividida en las subcapas de Control de Acceso a Medios (MAC) y de Control de Enlaces Lógicos (LLC). En Puentes, estas dos capas sirven como un mecanismo de switcheo modular, como se muestra en la figura I−5. El protocolo LLC es derivado del protocolo de Alto nivel para Control de Datos−Enlaces (HDLC) y es similar en su operación. Nótese que el LLC provee las direcciones de Puntos de Acceso a Servicios (SAP's), mientras que la subcapa MAC provee la dirección física de red de un dispositivo. Las SAP's son específicamente las direcciones de una o más procesos de aplicaciones ejecutándose en una computadora o dispositivo de red. El LLC provee los siguientes servicios: • Servicio orientado a la conexión, en el que una sesión es empezada con un Destino, y terminada 12

cuando la transferencia de datos se completa. Cada nodo participa activamente en la transmisión, pero sesiones similares requieren un tiempo de configuración y monitoreo en ambas estaciones. • Servicios de reconocimiento orientado a conexiones. Similares al anterior, del que son reconocidos los paquetes de transmisión. • Servicio de conexión sin reconocimiento. En el cual no se define una sesión. Los paquetes son puramente enviados a su destino. Los protocolos de alto nivel son responsables de solicitar el reenvío de paquetes que se hayan perdido. Este es el servicio normal en redes de área local (LAN's), por su alta confiabilidad. 802.3 Redes CSMA/CD. El estándar 802.3 del IEEE (ISO 8802−3), que define cómo opera el método de Acceso Múltiple con Detección de Colisiones (CSMA/CD) sobre varios medios. El estándar define la conexión de redes sobre cable coaxial, cable de par trenzado, y medios de fibra óptica. La tasa de transmisión original es de 10 Mbits/seg, pero nuevas implementaciones transmiten arriba de los 100 Mbits/seg calidad de datos en cables de par trenzado. 802.4 Redes Token Bus. El estándar token bus define esquemas de red de anchos de banda grandes, usados en la industria de manufactura. Se deriva del Protocolo de Automatización de Manufactura (MAP). La red implementa el método token−passing para una transmisión bus. Un token es pasado de una estación a la siguiente en la red y la estación puede transmitir manteniendo el token. Los tokens son pasados en orden lógico basado en la dirección del nodo, pero este orden puede no relacionar la posición física del nodo como se hace en una red token ring. El estándar no es ampliamente implementado en ambientes LAN. 802.5 Redes Token Ring. También llamado ANSI 802.1−1985, define los protocolos de acceso, cableado e interface para la LAN token ring. IBM hizo popular este estándar. Usa un método de acceso de paso de tokens y es físicamente conectada en topología estrella, pero lógicamente forma un anillo. Los nodos son conectados a una unidad de acceso central (concentrador) que repite las señales de una estación a la siguiente. Las unidades de acceso son conectadas para expandir la red, que amplía el anillo lógico. La Interface de Datos en Fibra Distribuida (FDDI) fue basada en el protocolo token ring 802.5, pero fue desarrollado por el Comité de Acreditación de Estándares (ASC) X3T9. Es compatible con la capa 802.2 de Control de Enlaces Lógicos y por consiguiente otros estándares de red 802. 802.6 Redes de Área Metropolitana (MAN). Define un protocolo de alta velocidad donde las estaciones enlazadas comparten un bus dual de fibra óptica usando un método de acceso llamado Bus Dual de Cola Distribuida (DQDB). El bus dual provee tolerancia de fallos para mantener las conexiones si el bus se rompe. El estándar MAN esta diseñado para proveer servicios de datos, voz y vídeo en un área metropolitana de aproximadamente 50 kilómetros a tasas de 1.5, 45, y 155 Mbits/seg. DQDB es el protocolo de acceso subyacente para el SMDS (Servicio de Datos de Multimegabits Switcheados), en el que muchos de los portadores públicos son ofrecidos como una manera de construir redes privadas en áreas metropolitana. El DQDB es una red repetidora que switchea celdas de longitud fija de 53 bytes; por consiguiente, es compatible con el Ancho de Banda ISDN y el Modo de Transferencia Asíncrona (ATM). Las celdas son switcheables en la capa de Control de Enlaces Lógicos. Los servicios de las MAN son Sin Conexión, Orientados a Conexión, y/o isócronas (vídeo en tiempo real). El bus tiene una cantidad de slots de longitud fija en el que son situados los datos para transmitir sobre el bus. Cualquier estación que necesite transmitir simplemente sitúa los datos en uno o más slots. Sin embargo, para servir datos isócronos, los slots en intervalos regulares son reservados para garantizar que los datos llegan a tiempo y en orden. 802.7 Grupo Asesor Técnico de Anchos de Banda. Este comité provee consejos técnicos a otros subcomités en técnicas sobre anchos de banda de redes. 13

802.8 Grupo Asesor Técnico de Fibra Óptica. Provee consejo a otros subcomités en redes por fibra óptica como una alternativa a las redes basadas en cable de cobre. Los estándares propuestos están todavía bajo desarrollo. 802.9 Redes Integradas de Datos y Voz. El grupo de trabajo del IEEE 802.9 trabaja en la integración de tráfico de voz, datos y vídeo para las LAN 802 y Redes Digitales de Servicios Integrados (ISDN's). Los nodos definidos en la especificación incluyen teléfonos, computadoras y codificadores/decodificadores de vídeo (codecs). La especificación ha sido llamada Datos y Voz Integrados (IVD). El servicio provee un flujo multiplexado que puede llevar canales de información de datos y voz conectando dos estaciones sobre un cable de cobre en par trenzado. Varios tipos de diferentes de canales son definidos, incluyendo full duplex de 64 Kbits/seg sin switcheo, circuito switcheado, o canales de paquete switcheado. 802.10 Grupo Asesor Técnico de Seguridad en Redes. Este grupo esta trabajando en la definición de un modelo de seguridad estándar que opera sobre una variedad de redes e incorpora métodos de autenticación y encriptamiento. Los estándares propuestos están todavía bajo desarrollo en este momento. 802.11 Redes Inalámbricas. Este comité esta definiendo estándares para redes inalámbricas. Esta trabajando en la estandarización de medios como el radio de espectro de expansión, radio de banda angosta, infrarrojo, y transmisión sobre líneas de energía. Dos enfoques para redes inalámbricas se han planeado. En el enfoque distribuido, cada estación de trabajo controla su acceso a la red. En el enfoque de punto de coordinación, un hub central enlazado a una red alámbrica controla la transmisión de estaciones de trabajo inalámbricas. 802.12 Prioridad de Demanda (100VG−ANYLAN). Este comité está definiendo el estándar Ethernet de 100 Mbits/seg. Con el método de acceso por Prioridad de Demanda propuesto por Hewlett Packard y otros vendedores. El cable especificado es un par trenzado de 4 alambres de cobre y el método de acceso por Prioridad de Demanda usa un hub central para controlar el acceso al cable. Hay prioridades disponibles para soportar envío en tiempo real de información multimedia. I.3 Modelo TCP/IP El Protocolo de Control de Transmisiones/Protocolo Internet (Transmision Control Protocol/Internet Protocol) es un conjunto de protocolos de comunicaciones desarrollado por la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency − agencia de proyectos de investigación avanzada de defensa) para intercomunicar sistemas diferentes. Se ejecuta en un gran número de computadoras VAX y basadas en UNIX, además es utilizado por muchos fabricantes de hardware, desde los de computadoras personales hasta los de macrocomputadoras. Es empleado por numerosas corporaciones y por casi todas las universidades y organizaciones federales de los Estados Unidos. Telnet. Es un protocolo de comunicaciones que permite al usuario de una computadora con conexión a Internet establecer una sesión como terminal remoto de otro sistema de la Red. Si el usuario no dispone de una cuenta en el ordenador o computadora remoto, puede conectarse como usuario anonymous y acceder a los ficheros de libre distribución. Muchas máquinas ofrecen servicios de búsqueda en bases de datos usando este protocolo. En la actualidad se puede acceder a través de World Wide Web (WWW) a numerosos recursos que antes sólo estaban disponibles usando TELNET. Ftp (File Transfer Protocol). Es un protocolo de transferencia de archivos que se utiliza en Internet y otras redes para transmitir archivos. El protocolo asegura que el archivo se transmite sin errores. El sistema que almacena archivos que se pueden solicitar por FTP se denomina servidor de FTP. FTP forma parte del conjunto de protocolos TCP/IP, que 14

permite la comunicación en Internet entre distintos tipos de máquinas y redes. Smtp (Simple Message Transfer Protocol). Se usa para transmitir correo electrónico. Es transparente por completo para el usuario, pues estos así nunca se dan cuenta del trabajo del smtp debido a que es un protocolo libre de problemas. Kerberos. Es un protocolo de seguridad soportado en forma muy amplia. Este utiliza una aplicación especial llamada servidor de autenticidad para validar las contraseñas y esquemas de encriptado. Este protocolo es uno de los mas seguros. Dns (Domain Name Servise). Permite a una computadora con un nombre común convertirse en una dirección especial. Snmp (Simple Network Manager Protocol). Proporciona mensajes de cola y reporta problemas a través de una red hacia el administrador, usa el udp como mecanismo de transporte. Rpc (Remote Procedure Call). Es un conjunto de funciones que permiten a una aplicación comunicarse con otra maquina(servidor). Atiende funciones de programas, códigos de retorno. Nfs (Network File System). Conjunto de protocolos desarrollados por Sun MicroSystems para permitir a múltiples maquinas tener acceso a las direcciones de cada una de las tras de manera transparente. Tftp (Trivial Ftp). Es un protocolo de transferencia de archivos muy sencillo que carece de seguridad. Ejecuta las mismas tareas que ftp pero usando un udp como protocolo de transporte. Tcp. Es un protocolo de comunicación que proporciona transferencia confiable de datos. Es responsable de ensamblar los datos pasados de aplicaciones de capas superiores hacia paquetes estandar y asegurar que los datos se transfiera en forma segura. I.4 Dispositivos de Red Hubs y Concentradores. Son un punto central de conexión para nodos de red que están dispuestos de acuerdo a una topología de estrella. Los Concentradores son dispositivos que se encuentran físicamente separados de cualquier nodo de la red, aunque algunos Concentradores de hecho se enchufan a un puerto de expansión en un nodo de la red. El concentrador tiene varios puertos en la parte trasera de la tarjeta, a los que se conecta el cable de otros nodos de red. 15

Pueden conectarse varios Concentradores para permitir la conexión de nodos adicionales. En la figura aparecen conectados dos conectores de cuatro puertos. Ahí, ambos conectores usan cable UTP (10BASE−T) y clavijas RJ−45 para la conexión. Se utiliza un puerto en cada concentrador para conectarse con el otro concentrador. El cable empleado para conectar a los Concentradores es el mismo que se usa entre el concentrador y los nodos de la red, a excepción de que los alambres están traslapados entre los dos conectores a cada extremo. Muchos Concentradores tienen un conector BNC en la parte trasera, además de los sockets normales RJ−45. El conector BNC permite que se enlacen Concentradores por medio de un cable coaxial Thin Ethernet. Al disponer del conector BNC, no se tiene que desperdiciar un puerto RJ−45 en cada concentrador. Por lo contrario, ese puerto puede conectarse a un nodo de red adicional. Además de los Concentradores conectados con el cable Thin Ethernet en el mismo segmento de cable Thin Ethernet. Repetidores. Un repetidor es un dispositivo que permite extender la longitud de la red, ampliarla y retransmite la señal de red. En la figura la longitud máxima de segmento de cable para Thin Ethernet es de 607 pies. Si se coloca un repetidor al extremo del cable, se puede conectar otro segmento de cable Thin Ethernet de hasta 607 pies para dar un total de 1214 pies. Los repetidores múltiples permiten conectar más de dos segmentos de cable de red. En la figura, con un repetidor multipuerto se pueden conectar varios segmentos de Thinnet, para formar una combinación de tipologías físicas de bus y estrella. Es importante no olvidar que, aunque el repetidor multipuertos permite crear una topología física de estrella basada en varias topologías físicas de bus, el propósito principal de un repetidor es extender la longitud máxima permitida del cable de red. Puentes. Un puente es un dispositivo que conecta dos LAN separadas para crear lo que aparenta ser una sola LAN. Los puertos revisan la dirección asociada con cada paquete de información. Luego, si la dirección es la correspondiente al otro segmento de red, el puente pasara el paquete al segmento. Si el puente reconoce que la dirección es la correspondiente a un nodo del segmento de red actual, no pasara el paquete al otro lado. Considere el caso de dos redes separadas, una que opera en Thin Ethernet y la otra basada en un esquema de cableado propio con adaptadores de red propios. La función del puente es transmitir la información enviada por un nodo de una red al destino pretendido en otra red. Los puentes también suelen emplearse para reducir la cantidad de trafico de red de un segmento de red. Mediante la división de un solo segmento de red en dos segmentos y conectándolos por medio de un puente, se reduce el traficó general en la red. Para ayudar a ilustrar este concepto utilizaremos la siguiente figura donde antes de incorporar un puente a la red, todo el traficó de la red esta en un segmento. AB representa la información enviada del nodo A al B, BC la del nodo B al C y CD la del nodo C al D. Mediante la incorporación de un puente y la división del segmento del cable de red en dos segmentos, solo dos actividades suceden en cada segmento en vez de tres. El puente mantendrá aislada la actividad de la red en cada segmento, a menos que el nodo de un segmento envíe información al nodo de otro segmento (en cuyo caso el puente pasaría la información). Un puente también sirve para conectar dos segmentos de red Thin Ethernet por medio de comunicaciones inalámbricas, en la figura esta conectado un puente a cada segmento de red. El puente incluye un transmisor y un receptor para enviar la información adecuada entre segmentos. Los puentes vienen en todas formas y tamaños. En muchos casos, un puente es un dispositivo similar a una computadora con conectores a los que se conectan redes separadas. En otros casos, un puente es, de hecho, 16

una computadora con un adaptador para cada red que va a conectarse. Un software especial permite el paso de la información adecuadamente a través de los adaptadores de la red de un segmento de red al segmento de red de destino. Ruteadores. Los ruteadores son similares a los puentes, solo que operan a un nivel diferente. Los ruteadores requieren por lo general que cada red tenga el mismo NOS. Con un NOS común, el ruteador permite ejecutar funciones mas avanzadas de las podría permitir un puente, como conectar redes basadas en topologias lógicas completamente diferentes como Ethernet y Token ring. Los ruteadores también suelen se lo suficientemente inteligentes para determinar la ruta mas eficiente para el envío de datos, en caso de haber mas de una ruta. Sin embargo, junto con la complejidad y la capacidad adicionales proporcionadas por los ruteadores se da una penalidad de aumento y un rendimiento disminuido. Compuertas. Una compuerta permite que los nodos de una red se comuniquen con tipos diferentes de red o con otros dispositivos. Podría tenerse, una LAN que consista en computadoras Macintosh y otra con IBM. En este caso, una compuerta permitiría que las computadoras IBM compartieran archivos con las Macintosh. Este tipo de compuertas también permite que se compartan impresoras entre las dos redes. Capitulo II REDES DE COMPUTO. II.1 antecedentes HISTÓRICOS. Introducción. El vertiginoso avance tecnológico que han experimentado los campos de la electrónica y la computación en los últimos cincuenta años, permitieron incrementar la capacidad y velocidad de los sistemas de comunicación de datos. Por esta razón se considera importante conocer el desarrollo de las computadoras en sus diversas etapas, así como los distintos mecanismos para su interconexión. Actualmente existen varios tipos de redes de cómputo establecidas por las diferentes plataformas tecnológicas desarrolladas por los fabricantes. Breve Historia de las Computadoras. En 1834, el inglés Charles Babbage anticipó el nacimiento de lo que hoy se conoce como computadora, inventando una "máquina diferencial" capaz de computar tablas matemáticas mediante un complejo sistema de engranes. En 1843, Lady Ada Augusta Lovelance (auspiciadora económica del invento de Babbage), le sugirió que utilizara las tarjetas perforadas empleadas en los telares electromecánicos para proporcionarle distinta información a su máquina, esto le evitaría tener que cambiar los engranes y mecanismos al hacer un cómputo distinto. Por otra parte, mientras trabajaba en el perfeccionamiento de su invento, Babbage concibió la idea de una "máquina analítica", capaz de tener una comunicación "inteligente", la llamó "la locura de Babbage". Después sirvió como modelo de inspiración para los futuros inventores de lo que hoy se conoce como computadora. Computadoras electrónicas.

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La idea de utilizar dispositivos de conmutación, primero eléctricos y después electrónicos, fue motivada por la necesidad de crear un lenguaje sencillo con el que una máquina podría comunicarse con las personas (a través de la representación de señales eléctricas en unos y ceros en un código binario), también porque los dispositivos electrónicos son más veloces que cualquier dispositivo mecánico jamás construido. Primera generación de computadoras (1946−1959). Durante la segunda guerra mundial, los militares norteamericanos al requerir mayor velocidad y precisión en los cálculos para dirigir con exactitud la trayectoria de los disparos de sus cañones, patrocinaron un proyecto desarrollado en la universidad de Pennsylvania para crear una máquina electrónica capaz de efectuar dicha tarea, esta máquina que fue conocida como ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer): pesaba aproximadamente treinta toneladas y ocupaba una habitación completa. Su funcionamiento se basaba en la conmutación casi simultánea de cientos de "válvulas electrónicas" que tenían la desventaja de disipar gran cantidad de calor y su vida útil era muy limitada; los tiempos de operación de esta computadora eran del orden de algunos milisegundos. Segunda generación de computadoras (1959−1964). Con la invención del transistor como primer dispositivo electrónico de estado sólido, a mediados de la década de los 50, el tamaño de las computadoras, así como los tiempos de procesamiento se redujeron notablemente a aproximadamente 100 microsegundos. Sin embargo, la interconexión entre los distintos componentes los hacía todavía demasiado voluminosos. Durante esta etapa surgen importantes compañías como IBM, que incorpora lectores de tarjetas y cintas magnéticas a sus computadoras, pero únicamente fabricadas para fines industriales. Tercera generación de computadoras (1969−1971). En esta época, el desarrollo de la computación y la electrónica es favorecido por el programa espacial norteamericano, con el desarrollo de los primeros circuitos integrados y la primera minicomputadora. Asimismo, aparecen los lenguajes de alto nivel tales como el COBOL y el FORTRAN, que simplifican notablemente la tarea de los programadores y surge el concepto de múltiple programación. Cuarta generación de computadoras (1971−actualidad). Esta etapa se caracteriza por la aparición del primer microprocesador el 8080 de INTEL!, que permite a la gente común por primera vez experimentar, e incluso hacer su propia computadora. Otros aspectos notables son la aparición del disco flexible y las interfaces de entrada/salida. Década de los 80. Se comercializan las computadoras personales (PCs) y se genera una gran cantidad de software de aplicación específico y sistemas operativos que permiten conectarlas en red. Se desarrollan sistemas multiusuarios y emergen las redes de área local o LANs (Local Área Networks), que posteriormente serían utilizadas en todo el mundo. Década de los 90. Las redes de cómputo se convierten en una necesidad para pequeñas y medianas empresas en el desarrollo de una cultura de sistemas de información. Aparecen computadoras con mayor velocidad y capacidad de procesamiento. Las computadoras portátiles (laptops, handtops) empiezan a comercializarse rápidamente y evoluciona el concepto de Telecommuting (trabajo en casa), edificios inteligentes y oficina virtual para tener la capacidad de comunicarse a su red de cómputo desde cualquier parte, y accesar a servicios multimedia, así 18

como a los servicios de Internet entre otros. Evolución de las Redes de Cómputo. El primer paso en la evolución de las redes de cómputo se inició con el empleo de terminales tontas; utilizadas únicamente para enviar información hacia una computadora central llamada anfítriona o host, como se muestra en la figura 2.1.

Figura 2.1 Empleo de terminales tontas para el envío de información a una computadora central ó host. Posteriormente, apareció en concepto de tiempo compartido, que consistía en la conexión de terminales tontas a un host el cual distribuía la atención a los usuarios conectados a él en diferentes tiempos. Este host se encontraba enlazado a una macrocomputadora (mainframe) que realizaba el procesamiento, ver figura 2.2. Figura 2.2 Procesamiento de información bajo el concepto de tiempo compartido. Con la introducción del procesamiento en tiempo real, el usuario podría ver el resultado del procesamiento de la información en cuanto la tecleaba. El incremento en el uso del tiempo compartido por más usuarios creó la necesidad de manejo de estándares para lograr agilizar la comunicación con la computadora anfitriona, ya que cada host manejaba distintos estándares. En 1964 se crea el estándar para el intercambio de información ASCII (American Standard Code for Information Interchange), el cual consta de 128 caracteres formados con siete bits cada uno. El nacimiento de las microcomputadoras o computadoras personales marcó la pauta de lo que sería la revolución de la computación. La computadora personal le permitió al usuario tener en su escritorio la capacidad de procesamiento de información y el acceso a bases de datos sin tener que depender de ninguna otra máquina. Una vez desarrollados programas como hojas de cálculo y procesadores de texto, surge la necesidad de conectarse a otros sistemas de cómputo para lo que se diseñó un software de comunicación con la computadora central, haciendo que la recepción y envío de información host− PC fuera más rápida y económica que host−terminal tonta. Con las mejoras en el procesamiento y almacenamiento de información se redujeron cada vez más las diferencias entre las macrocomputadoras, las PCs y las mínicomputadoras. La necesidad de interconexión entre PCs y el hecho de poder compartir recursos e información dio como resultado la aparición de las primeras redes de área local LANs. Conforme se extendió la implementación de las LAN, la necesidad de comunicarlas se convirtió en un aspecto de gran importancia para las empresas apareciendo las redes de área amplia WANs (Wide Área Network), tal como se muestra en la figura 2.3. Figura 2.3 Red de Área Amplia II.2 sistemas DE CÓMPUTO Introducción.

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Un sistema de cómputo es un equipo electrónico que procesa e intercambia información (codificada en forma binaria), a través de dispositivos periféricos de entrada y salida que le permiten al usuario estar en "comunicación". En él pueden identificarse dos unidades funcionales: software y hardware. El software lo forman todas las instrucciones necesarias para que el sistema de cómputo realice el procesamiento de información; la secuencia de estas instrucciones se identifica como programa y los datos procesados por los programas son las bases de datos. El hardware está constituido por los componentes electrónicos y electromecánicos que comprenden la parte física del sistema de cómputo. Hardware de un Sistema de Cómputo. El hardware se divide en tres partes fundamentales: la unidad de procesamiento central (CPU), la unidad de memoria y el procesador de entrada/salida. La unidad central de procesamiento. La CPU (Central Processing Unit) contiene varios registros de almacenamiento del información, así como una unidad aritmética lógica y circuitos de control. Unidad de Memoria. La unidad de memoria está compuesta por un grupo de circuitos que almacenan información binaria. En un sistema de cómputo se emplean dos tipos de memoria: Las memorias de acceso aleatorio RAM (Random Access Memory) y las memorias de lectura únicamente ROM (Read Oniy Memory). La memoria RAM tiene la capacidad de escritura y lectura de forma aleatoria. Sin embargo, es de tipo volátil ya que la información almacenada en ella se perderá en el momento que se desconecte su alimentación. El propósito fundamental de las memorias en un sistema de cómputo, es almacenar temporalmente cualquier dato o instrucción del microprocesador, por lo que a mayor capacidad de memoria de un sistema de cómputo, mayor será la velocidad a la que puede "correr" o procesar información. La capacidad de memoria para alojar archivos y programas en un sistema de cómputo típico no es suficiente; resulta más económico utiliza dispositivos de almacenamiento de bajo costo como respaldos para guardar información. Se le llama memoria principal a aquélla que se comunica directamente con la CPU, y memoria auxiliar a la que sirve de respaldo. Los dispositivos de memoria auxiliar más comunes son los discos y las cintas magnéticas, los cuales almacenan la información que no se requiere de momento en el procesador. Procesador de entrada/salida. Existe un procesador de entrada/salida (IOP), encargado de controlar el flujo de información que provenga o se dirija hacia el interior del sistema de cómputo. Algunos ejemplos de estos son los monitores, discos magnéticos, teclados e impresores como se indica en la figura 2.4. Figura 2.4 Operación del procesador de entrada/salida. II.3 definición Y tecnologías. ¿Qué es una Red de Cómputo?. Uyless Black, en su libro Redes de Computadoras la define como: un grupo de computadoras (y terminales, en general) interconectados a través de uno o varios caminos o medios de transmisión. Si se analiza el 20

concepto anterior, se concluye que los elementos básicos de una red de cómputo son los ordenadores (sistemas de cómputo), los medios de transmisión y los dispositivos que permitan interconectarlos. Clasificación de las Tecnologías de Red El objetivo principal de las redes de cómputo es permitir la comunicación de datos entre los sistemas computacionales de una organización. Considerando las distancias existentes entre estos sistemas, las tecnologías para redes se clasifican de acuerdo al área de cobertura para la que fueron diseñadas como se indica a continuación: Redes de área local (local área Network) Una LAN provee una comunicación de alta velocidad (4−10 Mbps) y corta distancia (de algunos metros a pocos kilómetros) entre dispositivos inteligentes como PCs, que permiten a los usuarios intercambiar archivos o mensajes y compartir el uso de dispositivos como impresores, plotters, servidores de archivos o de comunicaciones. Redes de área metropolitana (metropolitan área Network) Las MANs se encuentran entre las LAN y WANs, con una cobertura que comprende desde unos kilómetros hasta cientos de kilómetros, y una velocidad de transmisión de unos cuantos Kbps a Gbps, sirve como el backbond que interconecta a varias LANs distribuidas o puede proveer acceso a la red metropolitana o a una red pública de cobertura amplia. Redes de área amplia (Wide área Network) Las primeras redes instaladas emplearon medios de transmisión públicos que permitieron a los sistemas de cómputo comunicarse a través de grandes distancias. Las redes que comunican a un amplio grupo de usuarios separados geográficamente son identificadas como redes de área amplia (WAN). Las WANs han evolucionado; actualmente los dispositivos conectados a estas redes pueden ser terminales inteligentes, PCs, estaciones de trabajo, minicomputadoras e incluso LANs. Las principales tecnologías desarrolladas para este tipo de redes X.25, Frame Relay, ATM. Figura 2.5 Configuración de una Red de Área Amplia. Tecnologías de Procesamiento de la Red Otro aspecto importante de una red de cómputo es el tipo de procesamiento que se efectúa en los sistemas que la integran. El tipo de procesamiento requerido por una organización en particular influye en la selección de la tecnología de red a utilizar, por lo que se clasificaran las redes de acuerdo al tipo de procesamiento soportado. Procesamiento centralizado Es el utilizado en los mainframes y minicomputadoras. Los usuarios se conectan a las máquinas mediante terminales tontas incapaces de procesar información. Las aplicaciones residen en el sistema de cómputo central, el cual se hace cargo de los requerimientos generados por las terminales y el proceso del programa. Algunos de los problemas de este tipo de redes es la degradación del servicio al aumentar el número de terminales conectados al sistema. Procesamiento distribuido 21

Se utiliza en las LANs donde los sistema de cómputo son PCs capaces de efectuar un procesamiento local. Básicamente, el procesamiento distribuido consiste en ejecutar partes de una aplicación en varios sistemas de cómputo de la red. Existen diversas maneras de manejarlo en las aplicaciones; la tendencia actual es la arquitectura cliente−servidor. Red Enterprise El diseño, instalación y operación de redes de computadoras es vital para el funcionamiento de las organizaciones modernas. Durante la década pasada, las organizaciones instalaron complejas y diversas redes, conectando mainframes, minicomputadoras, computadoras personales, estaciones de trabajo, terminales y otros dispositivos. A continuación se analizan las características y elementos de los distintos tipos de redes de cómputo que utilizan las organizaciones y cómo pueden interconectarse para integrar una red Enterprise. Definición El concepto de red Enterprise aparecido recientemente en la industria de las telecomunicaciones, definiéndose como: la red de computadoras que resulta de interconectar las distintas redes existentes a lo largo de una organización diseñada para cubrir todas sus necesidades. Objetivo La meta de la conectividad de redes Enterprise es facilitar la computación empresarial, en la que los usuarios, a través de una organización, sean capaces de comunicarse entre sí y accesar datos, servicios de procesamiento, aplicaciones y otros recursos, sin importar donde están localizados. El reto es proveer a la organización con facilidades de conectividad que cubran las necesidades de la computación empresarial a un costo razonable. La compatibilidad es un factor clave en la provisión de conectividad entre todos los usuarios y recursos en la red empresarial. Bloques de construcción de una red Enterprise La tarea de construir una red Enterprise consiste en interconectar diferentes redes individuales existentes de tal manera que constituyan un todo coherente. Estas redes generalmente usan tecnología de conectividad LAN, tecnología WAN o ambas. En la mayoría de los casos se identifican las redes existentes de una organización dentro de dos categorías: redes departamentales y redes tradicionales. Las primeras usan tecnología LAN para interconectar sistemas, y las redes tradicionales usan tecnología WAN para conectar mainframes o minicomputadoras a grupos de terminales. La mayoría de las redes empresariales deben incorporar la amplia variedad de LANs departamentales que han crecido en paralelo con las redes tradicionales WANs dentro de una organización. II.4 elementos fundamentales Elementos de una Red de Cómputo En esta sección se identifican cuáles son los elementos fundamentales que integran una red de cómputo de tipo LAN, así como sus características principales. Los elementos son: el servidor, las estaciones de trabajo, las tarjetas de interfase de red, el cableado y el sistema operativo de red. Servidor

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Es el sistema de cómputo central que ejecuta un software especializado para proveer acceso compartido a los usuarios de la red; es el sistema operativo de la red. Debe contar con capacidad de procesamiento suficiente para responder a los requerimientos de las estaciones y con un disco duro de gran capacidad para almacenar al sistema operativo de la red, las aplicaciones y los archivos de los usuarios. Estaciones de trabajo Son los sistemas de cómputo de usuario que comparten los recursos del servidor, realizan un proceso distribuido y se interconectan a la red mediante una tarjeta de interfase de red. El tipo de sistemas de cómputo que se utilizarán como estaciones de trabajo dependen de las aplicaciones que se ejecutan dentro de la red; una buena selección permitirá proveer a los usuarios de un servicio satisfactorio que los hará ser más productivos. Existen estaciones de trabajo que no cuentan con disco duro por lo que requieren de una PROM (Program Read Oniy Memory) de arranque, el cual en conjunto con la tarjeta de interfase de red efectúa el enlace al servidor. Tarjeta interfaz de red Para tener comunicación la red, el servidor y las estaciones de trabajo debe contar con una tarjeta de interfase de red o NIC (Network Interface Card), que puede encontrarse tanto en el interior como en el exterior del sistema de cómputo. Este adaptador será el apropiado para la topología que se desee usar. El adaptador es una interfaz entre la red y la computadora, por lo tanto, debe de cumplir con los protocolos adecuados para evitar conflictos con el resto de los nodos o con otros dispositivos conectados a la computadora como el monitor, el disco duro, etcétera. Los requerimientos para la operación de un adaptador como interfaz de red son los siguientes: 1. Usan los protocolos adecuados según el tipo de red que se desee utilizar. 2. Tener el conector adecuado para adaptarse a la ranura de expansión o al puerto que se tenga disponible, en el caso de una computadora portátil como una laptop o notebook se utiliza generalmente en puerto paralelo. La mayoría de las computadoras tienen ranuras de expansión ISA de 8 ó 16 bits, por lo cual los adaptadores de red se pueden adquirir de 8 y 16 bits. Otros tipos de ranura de expansión son los que tienen arquitectura de micro canal (MCA) son principalmente usados en las computadoras PS/2 de IBM. El cableado Es el medio físico utilizado para la interconexión de las estaciones de trabajo y al servidor dentro de la red. Dependiendo del tipo de red puede ser coaxial grueso, coaxial delgado, par torcido UTP (Ushielded Twisted Pair) o fibra óptica. En el caso de las redes Ethemet, el uso de un determinado tipo de cable y la distancia máxima entre estaciones se especifica en los estándares de la IEEE. Sistema operativo de red El sistema operativo de red es un conjunto de programas y protocolos de comunicación que permite a varias computadoras interconectadas en una red compartir recursos de una manera organizada, eficiente y 23

transparente. Con él se tiene acceso compartido a: 1. Servidores de archivo. 2. Servidores de impresión. 3. Servidores de comunicaciones. El sistema operativo de red tiene el control del acceso a los recursos en aspectos tales como: 1. Cuáles son los recursos disponibles para el usuario. 2. Qué puede hacer el usuario con estos recursos. 3. Que privilegios y derechos tiene cada usuario. 4. Prevenir accesos múltiples. Entre los sistemas operativos de red disponibles comercialmente podemos mencionar: 1. LAN Manager de Microsoft!. 6. Windows NT 2. Netware de Novell! 7. UNIX 3. OS/2 LAN Server de IBM! 4. Pathworks de DEC! 5. Vines de Banyan!. En la figura 2.6 se muestran los elementos principales de una red LAN.

Administración de la Red La administración de una red es de gran importancia debido al éxito y provecho que de ella se obtiene. Comprende, entre otras funciones, permitir el acceso a los recursos de la red para los usuarios y determinar cual ha de ser el tipo de acceso de estos. Es la respuesta de como elegir el funcionamiento de la red en cuanto al compartimiento ordenado de recursos. En las redes se forman cuentas para los usuarios en el acceso a los recursos. Para esto, los servidores en los nodos de la red deben mantener un nivel de seguridad. El sistema operativo de red ayuda a determinar el tipo de cuenta de cada usuario. Los usuarios pueden ser agrupados en categorías que determinan el tipo de acceso. Dentro de las cuentas existen algunas denominadas: Cuentas individuales Son para que cada persona acceda a la red y utilice los recursos compartidos ó utilerías. En este tipo de cuenta se proporciona el nombre del servidor, el nombre del usuario (login) y el password o contraseña. Cuentas comodines 24

Son para que varios usuarios pidan acceso a un servidor por medio de nombres de cuentas similares. Permiten instalar cuentas para grupos de personas o departamentos. Cuentas de grupo Son entre los diferentes sistemas operativos de red. II.5 conectividad EN redes DE CÓMPUTO Introducción Uno de los retos más importantes en el diseño de la infraestructura de telecomunicaciones de una organización, es comunicar a las distintas redes de cómputo sin limitaciones de marca, para lograrlo se desarrolló la tecnología de conectividad para LAN y WAN. Como se menciona en la definición de las redes de cómputo, los dispositivos de conectividad forman parte relevante de la red, por lo que la comprensión de su funcionamiento y características permitirá seleccionar el equipo más adecuado al tipo de red existente en una organización. Uno de los objetivos de la conectividad, es proporcionar un mecanismo confiable para el intercambio de datos y extender los servicios de cómputo que son presentados a nivel local hacia los usuarios remotos, tal como se ve a continuación. Cableado Estructurado No obstante, que el cableado no es un dispositivo único, el concepto de cableado estructurado incluye dispositivos de conectividad y la interconexión de distintas redes LANs dentro de un edificio. Introducción A principio de la década de los ochenta, la persona a cargo de la red de datos dentro de la organización tenía que enviar información a las terminales de los usuarios finales o de la comunicación de datos. Esta persona instalaba sistemas propietarios de cableado como el coaxial RG 62 para sistemas IBM. Las compañías iniciaron la creación de normas propias para cablear sus instalaciones, y así aparecieron los sistemas de cableado propietario. Posteriormente, la asociación de la Industria de telecomunicaciones (TIA) estableció lo que hoy se conoce como la norma 568 para cableado de edificios comerciales, relacionada directamente con el concepto sistema de cableado estructurado. Definición Es el sistema de cableado independiente del fabricante y la aplicación, (telefonía, datos o vídeo). Algunas de las ventajas del cableado estructurado son: 1. Ofrecer una solución abierta, esto es, utilizar productos de distintos fabricantes dentro del sistema de cableado y cualquier aplicación puede correr sobre él. 2. Tener gran flexibilidad cuando se actualice el sistema o se hagan movimientos, adiciones y cambios. 3. Capacidad para ejecutar distintas aplicaciones sobre la misma planta de medios/cableado. 25

Medios físicos Es importante identificar, en primer lugar, la posición que guarda el cableado dentro de la red de cómputo; está dividida en tres componentes básicos: 1. DCE (equipo de comunicación de datos). 2. Sistema de cableado o planta de cable. 3. DTE (equipo de terminal de datos). Los componentes básicos del sistema de cableado son los medios físicos de enlace, transportan la información desde el DCE hacia el DTE y pueden ser de cobre o fibra. Aun cuando el concepto básico de un sistema de cableado estructurado es el mismo, existen cínico sistemas diferentes: 1. UTP nivel3. 2. UTP nivel 4. 3. UTP nivel5. 4. STP/FTP. 5. Fibra óptica. Elementos fundamentales La norma más reciente, la 568 A, divide a la planta de cableado en seis subsistemas: 1. Facilidades de acceso: es el punto donde el carrier entrega los servicios. 2. Cuarto del equipo: donde se encuentra el equipo electrónico de gran tamaño. 3. Backbone del cableado: transporta información entre las distintas plantas del edificio y el punto de distribución principal. 4. Clóset de telecomunicaciones: es donde se efectúa la interconexión entre el cable horizontal y el backbone. 5. Cable horizontal: es el cable que viene del clóset de telecomunicaciones hacia la salida de información en el área de trabajo, incluyendo la salida de información. 6. Área de trabajo: destino final. La mayoría de la información en 568 A se refiere al backbone del cableado, el clóset de telecomunicaciones y el cableado horizontal. 2.5.3 Descripción de los Dispositivos de Conectividad LAN Los dispositivos de conectividad LAN permiten que distintas LANs instaladas en un mismo edificio se interconecten y, en otros casos, la conexión a un medio de transmisión entero. Repetidor (Repeater) 26

Este dispositivo es el más rápido. Se usa para extender las longitudes físicas de las redes, pero no contiene inteligencia para funciones de enrutamiento. Un repetidor se utiliza cuando dos segmentos están acercándose a sus longitudes físicas máximas, las cuales son limitadas en cableado. Puente (Bridge) El puente trabaja en las capas físicas y de enlace de datos del modelo de referencia O SI; no cuida que los protocolos de red estén en uso, sólo prueba la transferencia de paquetes entre las redes. Con el empleo de un puente la información se intercambia entre los nodos por medio de direcciones físicas. El puente normalmente se utiliza al dividir una gran red dentro de áreas pequeñas, con lo que se reduce la carga del tráfico y se incrementa el rendimiento. Algunos modelos cuentan con dos o más puertos LAN o una combinación de puertos LAN y WAN. Enrutador (Router) Este dispositivo se emplea para traducir información de una red a otra. La información se intercambia mediante direcciones lógicas. El enrutador funciona en la capa de red del modelo de referencia OSI; por eso, aunque un enrutador tiene acceso a la información física sólo se intercambia información lógica. Físicamente puede recibir dos o más puertos LAN o una combinación de puertos LAN y WAN. Compuerta (Gateway) Este elemento también se conoce como convertidor de protocolo y se emplea como interfaz de protocolos de redes diferentes. El gateway se utiliza en una variedad de aplicaciones donde las computadoras de diferentes manufacturas y tecnologías deben comunicarse. La información que pasa a través de los gateways es información par a par que viene de las aplicaciones, de las interfaces y de los programas del usuario final. Estos dispositivos son lentos y delicados por lo que no se requiere para una alta velocidad de intercambio de información. Conmutador de datos (Data Switch) Son dispositivos usados para proveer un enlace dedicado de alta velocidad entre segmentos de redes de cómputo. Los sistemas generalmente se utilizan en aplicaciones en las que el tráfico de una serie de estaciones de trabajo (workstations) necesitan alcanzan un simple servidor. Los data switches trabajan en la capa de enlace de datos y, opcionalmente, dependiendo del fabricante, en la capa de red del modelo de referencia OSI. Los switches de datos, se emplean al conectar redes que acezan y comparten datos entre la misma serie de servidores de archivos y estaciones de trabajo. Descripción de los Dispositivos de Conectividad WAN En el mercado se encuentran gran variedad de dispositivos de conectividad; algunos permiten conectar sistemas de cómputo separados por grandes distancias a medios de transmisión públicos o privados para formar una WAN. Se clasifican como dispositivos de conectividad WAN los siguientes: Módem Cuando es necesario transmitir señales digitales, como las que producen las redes de cómputo, a distancias que impliquen salir de las propias instalaciones se usan frecuentemente las redes telefónicas existentes de características analógicas. Para ello se requiere el módem. Este es un dispositivo que convierte las señales provenientes de un equipo terminal de datos en señales adecuadas para que sean transmitidas por las redes telefónicas analógicas. Se utilizan en pares, uno por cada extremo de la línea. 27

Existen diferentes tipos de módems de acuerdo al medio seleccionado de transmisión: 1. De línea conmutada. 2. De radio. 3. Vía microondas. 4. Satelitales. 5. De fibra óptica. 6. Láser, etcétera. Multiplexores Se define como aquel que reparte un único canal de comunicaciones de cierta capacidad entre subcanales de entrada, cuya suma de velocidades no puede superar el valor de capacidad de dicho canal. El multiplexor se utiliza en un enlace digital de alta velocidad (64 Kbps ó 2.048 Mbps) para transportar varias comunicaciones simultáneas de velocidad menor con el objeto de reducir el costo de alquiler de las líneas. Concentradores Reparten un único canal de comunicaciones de cierta capacidad entre subcanales de entrada, cuya suma de velocidades es siempre mayor al valor de dicha capacidad. El uso de los concentradores tiene la finalidad de ahorrar costos en circuitos de transmisión. Los equipos informáticos comparten en forma dinámica los canales de salida con base en la demanda de tráfico existente. Conectividad en Redes Enterprise. Después de analizar el concepto de red Enterprise se debe investigar cual es el equipo o sistemas que se requiere para integrar la red Enterprise de la forma más económica posible y eliminando el riesgo de la obsolescencia. La respuesta es un switch que integre tanto la conmutación de celdas para el transporte de voz, vídeo y multimedia como la conmutación de tramas para el transporte eficiente de datos, y además, que cubra en su totalidad las necesidades de conectividad presentes y futuras. Algunas capacidades deseables soportadas por el switch son las siguientes: Transporte de vos (PBX digital). Compresión dinámica voz (PBX digital). Conectividad LAN (Ethemet, Token Ring, FDDI). Manejo de múltiples protocolos (IP, IPX, Decnet). Conectividad para aplicaciones SNA tradicionales.

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Conmutación de paquetes X.25. Encapsulación y conmutación Frame Relay. Encapsulación y conmutación ATM. Transporte de vídeo. Emulación de circuitos. Manejó dinámico del ancho de banda. Gestión de la red en forma gráfica. Algunos de los beneficios de integrar una red Enterprise mediante un switch son: Consolidación del tráfico de voz, vídeo y datos. Proveer una base para aplicaciones futuras (ATM). Reducción de gastos operativos. Reducción de gastos en medios de comunicación. Aumento en el rendimiento de las aplicaciones. Capitulo III IMPORTANCIA DEL MODELO OSI III.1 antecedentes ¿Cómo y Porque fue Desarrollado el Modelo OSI? Como se ve anteriormente, los fabricantes desarrollaron diferentes técnicas de transmisión (protocolos) como respuesta a la necesidad de las comunicaciones en el área de la computación, para explotar las mayores velocidades disponibles de transmisión y para implementar los grados de control mas sofisticados. Pero su gran inconveniente fue que cada fabricante trabajaba por separado, y no existía compatibilidad entre equipos de diferentes marcas. Si un cliente compraba equipo a un fabricante quedaba comprometido en continuar con esa marca en crecimientos y expansiones futuras; su equipo instalado no podía crecer con sistemas diferentes. Por ejemplo, a principio de la década de los 80, la persona a cargo de la red de datos dentro de la organización tenia que enviar información a las terminales de los usuarios finales o de la comunicación de datos. Esta persona instalaba sistemas propietarios de cableado como el coaxial RG 62 para sistemas IBM. Otro problema surgió cuando distintos departamentos de una organización adquirieron tecnologías de redes procedentes de diversos fabricantes y el intercambio de información fue necesario. Un escenario similar se presento cuando una empresa realizaba la compra de otra o establecía sucursales, ya que cada oficina manejaba diferentes tecnologías de red.

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Los problemas de la heterogeneidad de las redes de cómputo de una organización y la dependencia hacia un solo fabricante influyó en el desarrollo de los sistemas abiertos. Estos buscan de manera básica lograr la independencia del hardware y software, portabilidad de la aplicación y cumplimiento de los estándares. ISO define un sistema abierto como el conjunto de interfaces, servicios y formas de soporte, además de otros aspectos de usuario para la interoperabilidad o portabilidad de aplicaciones, datos o personas, según se especifica en los estándares y perfiles de tecnología informática. III.2 desarrollo de OSI Surgimiento y Desarrollo de OSI El modelo OSI surgió frente a la necesidad imperante de interconectar sistemas de procedencia diversa en los que cada fabricante empleaba sus propios protocolos para intercambios de señales. Este modelo fue creado como tal, es decir, que no necesariamente todos los fabricantes tenían que sujetarse a él. Pero al hacerse éste un estándar, todo aquel que no fuera compatible o hecho con base en OSI de alguna manera iba a quedar relegado en el mercado, ya que por ningún motivo el usuario deseaba a seguir obligado a vivir con una sola marca, con todas las desventajas que esto representaba. Existieron gigantes de las telecomunicaciones que en un principio se opusieron al desarrollo de su tecnología con base en el modelo OSI, pero conforme vieron sus ventajas y desventajas se sujetaron al nuevo estándar. El modelo de referencia para la interconexión de sistemas abiertos OSI (Open Systems ínter conection), fue aprobado por el organismo internacional ISO (Intemational Standard Organization) en 19984, bajo la norma ISO 7498, después de varios años de arduo trabajo. Este modelo fue desarrollado por la necesidad de interconectar sistemas de distintos fabricantes, por lo que fue hecho con base en necesidades generales de todos los sistemas, de tal forma que los fabricantes pudieran apegarse a estas funciones. Como se ve las normas OSI fomentan los entornos abiertos de conexión de red que permite a los sistemas de computadoras de múltiples vendedores, comunicarse unos con otros mediante el uso de protocolos que los miembros de ISO han aceptado intemacionalmente. El modelo de referencia OSI proporciona una arquitectura de 7 niveles, alrededor de los cuales se pueden diseñar protocolos específicos que permitan a diferentes usuarios comunicarse abiertamente. La elección de los siete niveles se dividió básicamente en los tres puntos siguientes: 1.− La necesidad de tener suficientes niveles para que cada uno no sea tan complejo en términos de desarrollo de un protocolo detallado con especificaciones correctas y ejecutables. 2.− El deseo de no tener tantos niveles y provocar que la integración y la descripción de estos lleguen a ser demasiado difíciles. 3.− El deseo de seleccionar fronteras naturales, con funciones relacionadas que se recolectan en un nivel y funciones muy separadas en diversos niveles. También se tomo en cuenta para el desarrollo del modelo OSI, que cada nivel debe contar con ciertas premisas, las cuales son las siguientes: 1.−Cada nivel realiza tareas únicas y especificas y debe ser creado cuando se necesita un grado diferente de 30

abstracción. 2.− Todo nivel debe tener conocimiento de los niveles inmediatamente adyacentes y solo de estos. 3.− Todo nivel debe servirse de los servicios del nivel anterior, a la vez que los debe prestar al superior. 4.− Los servicios de un nivel determinado son independientes de su implantación práctica. 5.− Los límites de cada nivel se deben seleccionar, teniendo en cuenta que minimicen el flujo de información a través de las interfaces establecidas. III.3 el modelo OSI Funcionamiento del Modelo OSI Es un conjunto completo de estándares funcionales que especifican interfaces, servicios y formas de soporte para conseguir la interoperabilidad. El modelo OSI se compone por siete niveles (capas), cada una de ellas con una función especifica. La utilidad principal del modelo OSI radica en la separación de las distintas tareas que son necesarias para comunicar dos sistemas independientes. Principios − Una capa se creará cuando se necesite un nivel diferente de abstracción. − Cada capa debe ejecutar una función bien definida. − Cada capa debe permitir definir protocolos normalizados intemacionalmente. − Debe optimizarse el flujo de información entre capas. − El número de capas debe ser lo suficientemente grande para que una capa no realice más de una función y lo suficientemente pequeño para que la arquitectura pueda ser manejable. Es importante indicar que no es una arquitectura de red en si misma, sino que exclusivamente indica la funcionalidad de cada una de ellas; el modelo de referencia OSI se constituye como el marco de trabajo para el desarrollo de protocolos y estándares para la comunicación entre dos capas homónimas ubicadas en equipos separados. OSI define los siguientes conceptos: Servicio: Conjunto de primitivas (operaciones) que un nivel provee al nivel superior. El servicio define que operaciones puede ejecutar el nivel, pero no dice cómo se implementan. Protocolo: Conjunto de reglas que gobiernan el formato y significado de las unidades de datos del protocolo (PDU), ya sean frames, paquetes, mensajes o datagramas, que son intercambiados por las entidades de una capa. Las entidades utilizan protocolos para implementar la definición de sus servicios. Conforme se avanza en la explicación y funcionamiento de cada una de las capas, se identifica como muchos de los términos se duplican de capa en capa. Un nivel representativo ofrece un conjunto de servicios a la entidad de la capa superior; la capa superior se llama usuario de servicio y la capa inferior proveedor de servicio. 31

Nivel 7 6 5 4 3 2 1

Nombre Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace Físico

Función Datos normalizados Interpretación de los datos Diálogos de control Integridad de los mensajes Enrutamiento de los mensajes Detección de errores Conexión de equipos

Niveles o capas del modelo OSI Capa Física. El nivel físico es el encargado, primordialmente, de la transmisión de los bits de datos (0s ó 1s) a través de los circuitos de comunicaciones. El propósito principal de este nivel es definir las reglas para garantizar que cuando la computadora emisora transmita el bit "I", la computadora receptora verifique que un "1" fue recibido y no un "O". Es el nivel de comunicación física de circuitos. Adicionalmente, esta capa provee los medios mecánicos, eléctricos, funcionales y de procedimientos para establecer, mantener y liberar conexiones físicas entre el dispositivo terminal (DTE) y el punto de conexión a la red (DCE), o entre dos DTE. − Mecánicos: define el tipo de conector, sus dimensiones físicas, la distribución de pines, etc. Eléctricos: concierne a las características eléctricas, como su voltaje, nivel, impedancia, etc. Funcionales: define el significado de los niveles de tensión en cada uno de los pines del conector. De procedimiento: define las reglas aplicables a ciertas funciones y la secuencia en que éstas deben ocurrir. En resumen en el nivel Físico se: Lleva a cabo la transmisión de bits por el canal de comunicaciones. Especifica el medio físico de transmisión (Coaxial, F.O., Par trenzado, etc.). Niveles de voltaje o corriente para representar l's ó 0's. Características eléctricas. Conectores. Aspectos mecánicos y eléctricos de la interfase de red. Multiplexación. Transmisión Análoga vs. Digital. Transmisión Asincrónica vs. Sincrónica Ej: RS−232, RS−449, X.21, Transceivers, MAUs, V.35, SONET, El, T1, etc. Capa de Enlace Es el nivel de datos en donde los bits tienen algún significado en la red, y este nivel puede verse como el departamento de recepción y envío de una compañía de manufactura, el cual debe tomar los paquetes que recibe de la Capa de Red y prepararlos de la forma correcta (tramas) para ser transmitidas por el nivel físico. 32

De igual forma sucede cuando recibe paquetes (bits) del nivel físico y tiene que ponerlos en la forma correcta (tramas) para verificar si la información que esta recibiendo no contiene errores, si los paquetes vienen en orden, si no faltan paquetes, etc., para entregarlos a nivel de red sin ningún tipo de error. Dentro de sus funciones se incluyen la de notificar al emisor (la computadora remota) si algún paquete (trama) se recibe en mal estado (basura); si alguna de las tramas no se recibieron y se requieren que sean enviadas nuevamente (retransmisión), o si una trama esta duplicada, también cuando la trama llega sin problemas. En resumen, es responsable de la integridad de la recepción y envío de la información, así como de saber donde comienza la transmisión y donde termina, y garantizar que tanto la computadora transmisora como la receptora estén sincronizadas en su reloj y que emplean el mismo sistemas de codificación y decodificación. En esta capa se determina el uso de una disciplina de comunicaciones conocida como HDLC (High Level Data Linc Control). El HDLC es el protocolo de línea considerado como un estándar universal, que muchos toman como modelo. Los datos en HDLC se organizan en tramas. La trama es un encuadre que incluye bits de redundancia y control para corregir los errores de transmisión; además, regula el flujo de las tramas para sincronizar su transmisión y recepción, y también enmascara a las capas superiores de las imperfecciones de los medios de transmisión utilizados. Dentro de esta capa se encuentra el protocolo HDLC (3,309), el procedimiento LAP B (7,706) y las normas IEEE 802.2−7 para LAN. En resumen en el nivel de Enlace de Datos se: Controla el acceso al medio físico. Ensambla y reensambla mensajes provenientes del nivel de red y los envía en tramas o frames a través del medio físico. Detecta y corrige errores provenientes del medio físico. Posee mecanismos de control de congestión. Sincronización de frames. Puede ser orientado o no a la conexión (connection−oriented vs. connectionsless). Protocolos orientados a bit u orientados a carácter. Algunas arquitecturas de redes dividen este nivel en dos subni veles: LLC (Logical Link Control) y MAC (Médium Access Control). Ej: HDLC, SDLC, LAPB, 802.2 (LLC), 802.3 (Ethemet), 802.5 (Token Ring), 802.6 (DQDB), etc. Capa de Red El nivel de red es el responsable del direccionamiento de mensajes y de la conversión de las direcciones y nombres lógicos a físicos. También determina la ruta del mensaje desde la computadora emisora hasta la computadora receptora, dependiendo de las condiciones de la red. 33

Dentro de las funciones de entubamiento de mensajes evalúa la mejor ruta que debe seguir el paquete, dependiendo del trafico en la red, el nivel de servicios, etc. Los problemas de trafico que controla tienen que ver con el entubamiento (routing), intercambio (switching) y congestionamiento de paquetes en la red. Asimismo, maneja pequeños paquetes de datos juntos para la transmisión a través de la red, así como la reestructuración de tramas de datos grandes (números de bits) en paquetes pequeños. En la computadora receptora son reensamblados los paquetes en su estructura de datos original (trama). A la información proveniente de la capa de transporte se le agregan componentes apropiados para su entubamiento en la red y para mantener un cierto nivel en el control de errores. La información es presentada según el método de comunicaciones para accesar a la red de área local, la red de área extendida (como los enlaces El) y la conmutación de paquetes (como X.25, etc.). El diseño de este nivel debe considerar que: − Los servicios deben ser independientes de la tecnología empleada en la red de datos. − El nivel de transporte debe ser indiferente al número, tipo y tipologías de las redes utilizadas. − La numeración de la red debe ser uniforme a través de LANs y WANs. El servicio de red se define en la recomendación X.213 (ISO 8,348 y 8,880 para LANs). Como ejemplo de este nivel tenemos las recomendaciones X.25, X.32, X.3, X.28, X.29 del CCITT para redes de comunicación de paquetes, la ISO 9,420 protocolo de entubamiento para LAN y las 8348, 8208, 8473, 8648 para sistemas de proceso de información. En resumen en el nivel de Red se: Provee el medio para establecer, mantener y liberar conexiones entre sistemas. Su servicio básico es proveer transferencia de datos transparente entre entidades de transporte. Control de operaciones de la subred de comunicaciones. Enruta paquetes del origen al destino. Maneja rutas estáticas o dinámicas. Control de congestión. Algunas veces se introducen funciones de contabilidad. Es una capa clave en la integración de redes heterogéneas. En redes Broadcast este nivel es muy liviano o inclusive no existe. Control de errores. Secuenciamiento de paquetes de red a través de la subred. Provee servicios orientados y no orientados a la conexión.

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Ej: X.25, TCP/IP, IPX, XNS, etc. Capa de Transporte El nivel de transporte es llamado ocasionalmente el nivel de host a host o el nivel de end to end, debido a que en él se establecen, mantienen y terminan las conexiones lógicas para la transferencia de información entre usuarios. En particular de la etapa 4 hasta la 7 son conocidas como niveles end to end y los niveles 1 a 3 son conocidos como niveles de protocolo. El nivel de transporte se relaciona más con los beneficios de end to end, como son las direcciones de la red, el establecimiento de circuitos virtuales y los procedimientos de entrada y salida de la red. Solamente al alcanzar el superior de transporte (sesión) se abordarán los beneficios que son viables al usuario final. Este nivel puede incluir las especificaciones de los mensajes de broadcast, los tipos de datagramas, los servicios de los correos electrónicos, las prioridades de los mensajes, la recolección de la información, seguridad, tiempos de respuesta, estrategias de recuperación en casos de falla y segmentación de la información cuando el tamaño es mayor al máximo del paquete según el protocolo. Al recibir información del nivel de red, el nivel de transporte verifica que la información este en el orden adecuado y revisa si existe información duplicada o extraviada. Si la información recibida esta en desorden, lo cual es posible en redes grandes cuando se enrutan las tramas, el nivel de transporte corrige el problema y transfiere la información a nivel de sección donde se le dará un proceso adicional. Algunos de los principales parámetros de calidad de los que se hace mención son los siguientes: − Retardo en el establecimiento de la conexión. − Falla en el establecimiento de la conexión. − Protección contra intrusiones. − Niveles de prioridad. − Interrupción por congestión. − Retardo de la liberación de la conexión. − Error en la liberación, etc. En este nivel trabajan las recomendaciones X.214 (ISO 8,072) y X.224 (IS08,073). En resumen el nivel de Transporte: Es el primer nivel de comunicación entre usuarios o sistemas, conocido con primer nivel extremo a extremo. Es el nivel que aisla todas las funciones del sistema final de la tecnología de intercambio de datos a través de la subred. Aíslala el nivel de sesión de los cambios inevitables de la tecnología del Hardware. 35

Provee flujo de datos TRANSPARENTE entre entidades de sesión. Maneja la contabilidad a través de la red. Ejecuta recuperación de errores. Control de congestión. No le importa como llegan los datos al otro lado, sino como manejarlos cuando llegan.

Puede crear tantas conexiones en el nivel de red como crea necesario por requerimiento del nivel de sesión o puede multiplexar varios requerimientos del nivel de sesión en solo una conexión de red. Determina la calidad del servicio. Se puede manejar orientado a conexión o no. Los protocolos de los niveles inferiores son entre máquinas adyacentes, el nivel de transporte es extremo a extremo. Ej: TCP/IP, TPO−TP4, SPX, etc. Capa de Sesión Este nivel es el que permite que dos aplicaciones en diferentes computadoras establezcan, usen y terminen la conexión llamada sesión. El nivel de sesión maneja el dialogo que se requiere en la comunicación de dos dispositivos. Establece reglas para imciar y terminar la comunicación entre dispositivos y brinda el servicio de recuperación de errores; es decir, si la comunicación falla y esta es detectada, el nivel de sección puede retransmitir la información para completar el proceso en la comunicación. El nivel de sesión es el responsable de iniciar, mantener y terminar cada sesión lógica entre usuarios finales. Para entender mejor este nivel se puede pensar en el sistema telefónico. Cuando se levanta el teléfono, espera el tono y marca el número, en ese momento se esta creando una conexión física que va desde el nivel 1 (físico) como un protocolo de persona a red. Al momento de hablar con la persona en el otro extremo de la línea se encuentra en una sesión persona a persona. En otras palabras, la sesión es el dialogo de las dos personas que se transporta por el circuito de la conexión telefónica. También en este nivel se ejecutan funciones de reconocimiento para el caso de seguridad relacionado a aplicaciones que requieren comunicarse a través de la red. Se puede resumir sus funciones de la manera siguiente: − Establecimiento de la conexión a petición del usuario. − Liberación de la conexión cuando la transferencia termina.

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− Intercambio de datos en ambos sentidos. − Sincronización y mantenimiento de la sesión para proporcionar un intercambio ordenado de los datos entre las entidades de presentación. En el nivel de sesión están las recomendaciones X.215 (IS08,326) y X.225 (IS08.327). En resumen el nivel de Sesión: Permite la comunicación coordinada de entidades para organizar y sincronizar su diálogo y administrar el intercambio de mensajes. Gestiona el control del diálogo (uní o bidireccional). Maneja la sincronización en la administración de mensajes, es decir, si aborta un mensaje no lo retransmite completo sino la parte que hace falta. Reporte de excepciones. Es aquí donde se definen las APIs (Aplication Program Interfase) Base para el desarrollo de aplicaciones Cliente/Servidor Ej: RPC, Sockets, Streams, TU, Named Pipes, Netbios, APPC. Capa de Presentación El nivel de presentación define el formato en que la información será intercambiada entre aplicaciones, así como la sintaxis usada entre las mismas. Se traduce la información recibida en el formato del nivel de aplicación a otro intermedio reconocido. En la computadora receptora, la información es traducida del formato intermedio al usado en el nivel de aplicación de dicha computadora y es, a su vez, responsable de la obtención y liberación de la conexión de sesión cuando existan varias alternativas disponibles. El nivel de presentación maneja servicios como la administración de la seguridad de la red, como la encriptación y desencriptación, también brinda las reglas para la transferencia de información (Data Transfer) y comprime datos para reducir el número de bits que necesitan ser transmitidos. En el nivel de presentación se encuadran por ejemplo, las formas para videotex, telefax y teletexto y las normas X.225 del CCITT. En resumen el nivel de Presentación: Maneja la sintaxis y la semántica de la información que se transmite. Codificación de datos (ASCII, ABCDIC). Interpretación de formatos de números (complemento uno o complemento dos). Notación Big Indians, Littie Indians. Compresión de datos.

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Encriptación de datos. Es el nivel clave para el sistema de seguridad del modelo OSI. Ej: ASN.l (Abstract Sintax Notation), XDR (eXtemal Data Representation). Capa de Aplicación Al ser el nivel mas alto del modelo de referencia, el nivel de aplicación es el medio por el cual los procesos de aplicación acceden al entorno OSI. Por ello, este nivel no interactúa con uno mas alto. Proporciona los procedimientos precisos que permiten a los usuarios ejecutar los comandos relativos a sus propias aplicaciones. Estos procesos de aplicación son la rúente y el destino de los datos intercambiados. Se distinguen primordialmente tres tipos de procesos de aplicación: −Procesos propios del sistema. −Procesos de gestión. −Procesos de aplicación del usuario. La transferencia de archivos (File Transfer) y el acceso remoto a archivos son probablemente sus aplicaciones más comunes. Las normas más conocidas de este nivel son: X.400 (Correo Electrónico) y X.500 (Directorio) del CCITT; otras son las FTMA (ISO 8,571), DS (9,594), MHS (10,021), ODA (8,613), VT (9,041), RDA (9,570), DTA (10,026) y CMIP. En resumen en el nivel de Aplicación se tienen: Terminales virtuales Transferencia de archivos. Correo electrónico Remote jobs Servicios de directorio. Sistemas Operativos de Red (NOS) Aplicaciones Cliente/servidor Capitulo IV REDES DE ÁREA LOCAL introducción. En el capítulo 2 se tratan varios aspectos de las LANs debido a que son un caso particular de las redes de cómputo, sin embargo, dada su amplia utilización y la variedad de tecnología, el presente capitulo 38

complementa el estudio iniciado anteriormente. Se retoma la definición de LAN, se tratan aspectos fundamentales de estructura (topología), funcionamiento (señalización y métodos de acceso al medio) para concluir con una descripción de los estándares relacionados, dando énfasis en la tecnología de redes Ethemet. definición. Una Red de Área Local (LAN) es un conjunto de computadoras o dispositivos de procesamiento conectadas entre sí en forma física y lógica con la finalidad de optimizar sus recursos y emular el proceso de un sistema de computo único. Una LAN está limitada en cobertura al entorno definido por el usuario (generalmente su área de trabajo o edificio). Estas características dan a los usuarios de una LAN muchas ventajas a diferencia de lo que pudiera desarrollar un usuario aislado, entre las principales se puede mencionar: la posibilidad de conectar equipos de diferentes tecnologías, acceso a bases de datos comunes, correo electrónico, así como utilizar aplicaciones en red y procesamiento distribuido, etc. IV.1 elementos DE UNA red DE área local En una LAN existen elementos de hardware y software entre los cuales se pueden destacar: el servidor, estaciones de trabajo, sistema operativo, protocolos de comunicación y tarjetas de interfase de red. El servidor es el elemento principal de procesamiento, contiene el sistema operativo de red y se encarga de administrar todos los procesos dentro de ella, controla también el acceso a los recursos comunes como son las impresoras y las unidades de almacenamiento. Las estaciones de trabajo, en ocasiones llamadas nodos, pueden ser computadoras personales o cualquier terminal conectada a la red. De esta manera trabaja con sus propios programas o aprovecha las aplicaciones existentes en el servidor. El sistema operativo de red es el programa (software) que permite el control de la red y reside en el servidor. Ejemplos de sistemas operativos de red son: NetWare!, LAN Manager!, OS/2!, LANtastic y Appletalk!. Los protocolos de comunicación son un conjunto de normas que regulan la transmisión y recepción de datos dentro da la red, el modelo OSI es la base para entender los protocolos utilizados. La tarjeta de interfaz de red proporciona la conectividad de la terminal o usuario de la red física, ya que maneja los protocolos de comunicación de cada topología específica. topología Antes de mencionar las distintas topologías utilizadas en las LAN, es preciso identificar que una red presenta 2 tipos de topologías: física y lógica. Sin embargo, dependiendo del método de acceso al medio utilizado, el funcionamiento lógico de la red corresponderá a determinada topología pudiendo ser distinta a la topología física. La topología física se refiere a la forma de conectar físicamente a las estaciones de trabajo dentro de una red. Cada topología, independientemente de la forma o apariencia geométrica que pueda tener, cuenta con características propias que definen el material a utilizar como medio de transmisión, distancia máxima entre estaciones, grado de dificultad para realizar el cableado, así como para su mantenimiento, ya que la disposición de las estaciones en la red puede determinar si una falla afecta a uno o más elementos; favorece también determinados métodos de acceso.

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Entre las topologías más utilizadas se encuentran: bus, anillo, estrella y árbol jerárquico, de las cuales se hace una breve descripción a continuación. Topología Bus En esta tecnología las estaciones de trabajo se conectan a un medio de transmisión común consistente en una línea de cable (bus) que corre de un extremo a otro de la red, tal como se indica en la figura 4.1. Su instalación es muy sencilla pues basta que una estación se conecte al bus para integrarse a la red, por lo cual su mantenimiento es relativamente sencillo. Las estaciones de trabajo compiten por el acceso al medio, lo cual se convierte en una desventaja ya que solo una estación puede transmitir a la vez sin que existan colisiones. Esta tecnología es utilizada principalmente en redes Ethemet. Figura 1 Red de Área Local en Topología de Bus Topología de Anillo En la topología de anillo cada estación de trabajo se integra al medio de comunicación hasta formar un círculo. Es también sencillo en su instalación, pero tiene el inconveniente de que si una estación falla puede interrumpir el funcionamiento de toda la red. Puesto que la información viaja dentro del anillo en un solo sentido no hay riesgo de colisiones. Siendo esta topología la utilizada en las redes Token Ring de IBM. Figura 2 Red de Área Local en Topología de Anillo. Topología de Estrella La base de esta tecnología es un concentrador de red que se conecta hacia el procesador central. Su instalación es relativamente sencilla pues sólo se requiere que cada estación se conecte al concentrador de red, sin embargo requiere mayor cantidad de cable. Si una estación falla no interfiere en el funcionamiento del resto de la red, sin embargo, el número de usuarios de la red está limitado por la capacidad del concentrador utilizado. Desde el punto de vista de su forma física, este tipo de topología es utilizada en redes Ethemet y Token Ring, aunque la topología lógica continua siendo bus y anillo, respectivamente. Figura 3 Red de Área Local en Topología de Estrella. Topología de Árbol Jerárquico Esta formado por segmentos de red o subredes, las cuales dependen de un concentrador especifico. Cada estación de trabajo compite por el acceso a la red con otras estaciones dentro de su segmento y después con otros segmentos. 40

IV.2 señalización en LANs Dentro de una Red de Área Local es muy importante considerar la forma que los datos son codificados, así como el espectro de frecuencias utilizado en el medio de transmisión, el cual se define como señalización. Básicamente se estudian 2 tipos: baseband y broadband. En la señalización broadband el medio se divide en frecuencias para formar 2 o mas canales para la transmisión. Esta señalización emplea la tecnología analógica en donde un módem establece una frecuencia portadora sobre el medio de transmisión, para se modificada por alguno de los métodos de modulación conocidos: Modulación por Amplitud, Frecuencia o Fase. El método de modulación más usado en la señalización broadband es FSK, en el cual se generan dos frecuencias, una para representar un "O" y otra para representar un "1" binarios. Con baseband solamente se transmite una señal sobre el medio a un mismo tiempo. A diferencia de la señalización broadband, baseband utiliza codificación digital para la transmisión de datos. Dos de los métodos comúnmente usados para la señalización baseband son el Unipolar con retomo a cero y el Manchester. El primer método es muy sencillo y se basa en la representación de un "1" binario por un nivel de voltaje positivo, y un "0" por la ausencia de voltaje. Tiene el inconveniente de saber donde inicia y donde termina un bit, para evitar esto sería necesario usar circuitos de sincronización lo cual resulta muy caro. El otro método es el Manchester en el cual se produce una transición en la mitad de cada bit, siendo de +V a −V si el bit es un "0" y al contrario si es un "1". medios DE transmisión El medio de transmisión consiste en el elemento que conecta físicamente a las estaciones de trabajo con el servidor y los recursos de la red. Entre los diferentes medios utilizados en las LANs se puede mencionar: el cable de par trenzado, el cable coaxial, la fibra óptica y el espectro electromagnético (en transmisiones inalámbricas). Su uso depende del tipo de aplicación particular ya que cada medio tiene sus propias características de costo, facilidad de instalación, ancho de banda soportado y velocidades de transmisión máxima permitidas. Cable de Cobre en Par Trenzado Es el medio de transmisión más barato y fácil de instalar, aunque estas características lo hacen muy versátil para muchas aplicaciones tiene también sus inconvenientes. El cable de par trenzado no blindado (UTP) es muy susceptible al ruido generado por inducción, además la longitud del mismo puede ocasionar que actúe como antena. El ruido inducido aumenta en forma considerable el porcentaje de error en la transmisión de datos. Para reducir este porcentaje de error se emplea el cable de par trenzado blindado (STP), el cual proporciona cierta inmunidad al ruido y permite extender la longitud del cable a instalar. Fig. Cable de pares trenzados. Cable Coaxial 41

Consiste en un conductor central de cobre cubierto de un dieléctrico, una malla de alambre y por último, el forro aislante. Es más caro que el cable de par trenzado pero permite un ancho de banda más amplio de frecuencias para la transmisión de datos, normalmente se utilizan 2 tipos de cable coaxial: de 50 para redes con señalización baseband y 75 para señalización broadband. Este tipo de cable no se considera dentro del estándar más reciente para cableado estructurado, el 568A. Fig. Cable Coaxial. Fibra Óptica La fibra óptica es un medio de transmisión que consiste en un tubo de vidrio o plástico muy delgado a través del cual viaja información en forma de energía luminosa; es decir, la información es convertida de un formato digital a la luz para ser transmitida lo que permite manejar un ancho de banda muy alto. Es inmune al ruido por inducción y como desventaja se señala que es difícil de instalar; requiere muchos cuidados y herramientas especializadas y su costo es elevado. Fig. Tipos de cables de Fibra Óptica IV.3 métodos de acceso Los métodos de acceso se refieren a las reglas que deben seguir las estaciones de trabajo para accesar al medio y transmitir su información en forma ordenada, evitando así colisiones con la consecuente pérdida de datos. Permiten también el direccionamiento de la comunicación entre estaciones. En esta sección solamente mencionaremos los métodos de acceso más utilizados en México, el CSMA/CD, CSMA/CA Y Token Passing. Acceso Múltiple con Sensibilidad de Portadora, con Detección de Colisión (CSMA/CD) Es un método en el que la estación de trabajo censa el medio antes de hacer una transmisión; si el medio está ocupado espera un tiempo determinado antes de volver a censar, cuando detecta que ninguna estación está transmitiendo comienza su envío. Es posible que 2 estaciones transmitan al mismo tiempo por hacer la detección simultáneamente, por lo tanto habrá una colisión. Cuando ocurre esto, ambas máquinas vuelven a esperar un tiempo aleatorio para iniciar el proceso. Se usa principalmente en redes con topología bus. Acceso Múltiple con Sensibilidad de Portadora Evitando Colisiones (CSMA/CA) Es una variante del CSMA/CD en el cual la característica principal es evitar las colisiones y no solo detectarlas. Token Passing Se basa en el envío de paquetes de información que contienen tanto la dirección del destino como la información a transmitir. Una vez liberada la información, el paquete está libre y disponible para que otra pueda utilizarlo. El paquete viaja en una dirección definida por lo que no existen problemas por colisión y permite a todos los usuarios la posibilidad de accesar la red con mas facilidad. IV.4 estándares en LANs El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) emite los estándares que definen las características, topología, medios de transmisión de los modelos más utilizados en las LANs dentro de su proyecto 802. A continuación mencionaremos los estándares más difundidos en México, el 802.3 (Ethemet), el 802.5 (Token 42

Ring) y uno emergente como el 802.12 (l00VGAnyLAN). Ethernet Como característica más importante destaca la utilización de CSMA/CD como método de acceso. Soporta velocidades de transmisión de datos de 10 a 100 Mbps. Aunque emplea una topología lógica de bus, puede utilizar topología física en bus o estrella. El medio de transmisión más empleado en las redes Ethemet es el cable coaxial grueso de 50 (Ohms) con señalización baseband, sin embargo, existen especificaciones para otros medios de transmisión, las cuales se mencionan a continuación. 10 Base 5 Emplea topología física de bus con cable coaxial grueso, las estaciones se conectan al medio a través de tranceptores (transceivers), la distancia máxima cubierta del segmento es de 500 metros, aunque se puede añadir repetidores para aumentar el alcance. 10 Base 2 Utiliza también topología de bus con cable coaxial delgado, mas flexible y ligero (RG−58) y conectores BNC, soporta también velocidades de transmisión de datos de 10 Mbps y señalización baseband. 10Broad36 Emplea velocidades de 10 Mbps sobre una topología de bus con cable coaxial de 75 Q, pero a diferencia de las anteriores utiliza señalización broadband. 10 Base T Emplea topología en estrella con cable de par trenzado (UTP) con señalización baseband y a 10 Mbps, es actualmente una de las topologías más utilizadas en el mercado. 10 Base F Es en sus características muy similar a 10 base T, aunque utiliza como medio la fibra óptica, lo que le da mayor inmunidad a la interferencia y mayor distancia de cobertura. La siguiente tabla resume las características técnicas en los diferentes apartados del estándar IEEE 802.4. Características Medio Señalización Topología Distancia del segmento Velocidad de Transferencia

10 Base 5

10 Base 2 Coaxial 50 Coaxial 50 Ohms Ohms Grueso Delgado Baseband Baseband Bus Bus

10 Broad 36

1 Base 5

10 Base T

10 Base F

Coaxial 75Ohms

UTP

UTP

F.O.

Baseband Bus

Baseband Estrella

Baseband Estrella

Baseband Estrella

500 m

185 m

1800 m

250 m

100 m