TELECOMUNICACIONES 2 INTEROPERABILIDAD EN REDES • Interconexión Para estructurar los conceptos de Redes de Computadoras se ha desarrollado un amplio cuerpo de doctrina que cubre desde las abstracción de la arquitectura hasta la visión sistemista parando por los fundamentos tecnológicos y la modelación matemática. Sin ánimo de ser exhaustivos, las Redes pueden analizarse desde las siguientes ópticas: 1. 2.
3.
Arquitectura, es decir, la definición abstracta de sus servicios y protocolos Características físicas y lógicas, como topología, sistemas de transmisión, acceso y conmutación y medios de transmisión Modelos matemáticos del comportamiento de la red, para evaluar sus parámetros de calidad
INTEROPERABILIDAD EN REDES Una clasificación intuitiva de las Redes, atendiendo a su cobertura, es la siguiente: Redes de Área Extensa (WAN) Redes de Área Local (LAN) Redes de Área Metropolitana (MAN) No obstante su aparente simplicidad, esta clasificación ha demostrado ser fuente de importantes impulsos innovadores; tanto es así que en la literatura se suelen tratar en una primera aproximación atendiendo a estos criterios. También hay que decir que, en la actualidad, hay profundos movimientos para encontrar arquitecturas y tecnologías que sean aplicables a todo tipo de redes, sean LAN, WAN o MAN, así como a todo tipo de tráfico, datos, voz e imagen estática y animada. Existe una voluntad decidida de encontrar una solución universal.
INTEROPERABILIDAD EN REDES La velocidad de transmisión y, en consecuencia, el ancho de banda requerido por las aplicaciones se ha incrementado notablemente a medida que han ido apareciendo aplicaciones más complejas.
Otro aspecto interesante a tener en cuenta es que la tecnología de las telecomunicaciones permite hoy en día mayores velocidades que las que se tienen en las transferencias internas de los procesadores. Esto es así porque la transmisión se realiza ya en muchos casos con tecnología óptica, es decir, con fotones, mientras que el proceso y la conmutación se realizan electrónicamente, con electrones.
REDES DE ÁREA LOCAL (LAN) Una Red de Área Local puede definirse como “un sistema de comunicaciones que proporciona interconexión a una variedad de dispositivos en un área restringida (recinto, edificio, campus...) y que no utiliza medios de telecomunicación externos”.
REDES DE ÁREA LOCAL (LAN) En esta definición hay cuatro elementos significativos: • Sistema de comunicaciones, es decir, conjunto de elementos cuyo objetivo es el intercambio de información entre dispositivos. • Dispositivo, en sentido amplio, es decir, cualquier nodo de la red, desde un gran procesador a un ordenador personal, pasando por estaciones de trabajo, clusters de terminales, impresoras, etc. • El ámbito geográfico de una red de área local es reducido, generalmente se restringe a un único edificio o a un conjunto de ellos, como un recinto industrial o un campus. • La propiedad de los medios de comunicación es privada, lo que permite una gran flexibilidad en la fijación de las normas respecto a los medios y a los métodos de comunicación.
REDES DE ÁREA LOCAL (LAN) El elemento fundamental que define una Red de Área Local es la utilización de medios privados de comunicación dentro de un recinto, edificio o campus.
REDES DE ÁREA LOCAL (LAN) En consecuencia, tiene una serie de características, como son: • Propiedad. Utilización de medios privados de comunicación.
• Alcance. En la práctica, las distancias abarcan desde metros hasta pocos kilómetros. • Velocidad. Las velocidades de transmisión son elevadas, comparadas a las que actualmente se utilizan normalmente en las Redes de Área Extensa. Cubren normalmente un rango entre 1 Mbps y 100 Mbps, si bien hay un movimiento hacia la utilización de velocidades más altas. Hoy ya es una realidad, no muy extendida, ciertamente, que una Red de Área Local puede operar a 150 Mbps
REDES DE ÁREA LOCAL (LAN)
Conectividad. Permiten la comunicación de igual a igual de los dispositivos conectados, independientemente de que se trate de grandes procesadores o de ordenadores personales.
• Interconexión. Ofrecen la posibilidad de conexión con otras redes mediante la utilización de pasarelas o gateways.
Métodos de Acceso al Medio de LAN
Los protocolos LAN suelen utilizar uno de dos métodos para accesar al medio físico de la red:
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection . Acceso Múltiple por Detección de Portadora con Detección de Colisiones) Estafeta Passing)
circulante
(Token
Métodos de Acceso al Medio de LAN En el esquema de acceso al medio CSMA/CD, los dispositivos de la red compiten por el uso del medio de transmisión físico de la red. El método de operación funciona de la siguiente forma:
Solo puede transmitir una sola estación en un instante de tiempo 1. Si el medio está libre, transmite sino realiza el paso 2. 2. Si el medio esta ocupado continua escuchando hasta que se encuentre libre y transmite inmediatamente. 3. Si se detecta una colisión durante la transmisión, transmite una señal de colisión o jamming para asegurar que todas las estaciones han reconocido la colisión y cesa la transmisión. 4. Después de transmitir la señal de colisión espera durante un espacio de tiempo aleatorio e intenta transmitir de nuevo (vuelve a paso 1).
MĂŠtodos de Acceso al Medio de LAN Las estaciones sensan al medio por medio de voltaje .85 = hay 1 transmitiendo -.85 = hay un 0 0= lĂnea libre, lista para enviar.
Ejemplos de LANs que utilizan el esquema de acceso al medio CSMA/CD son las redes Ethernet/IEEE 802.3, incluyendo a 100BaseT.
Velocidad Mbps 10 base 10 base 100 base
Tx Banda Longitud del segmento 2 = 200 metros 5 = 500 metros T = +500 metros
Métodos de Acceso al Medio de LAN TOKEN PASSING
En el esquema de acceso al medio llamado estafeta circulante, los dispositivos de la red accesan al medio de transmisión con base en la posesión de una estafeta. El método de operación funciona de la siguiente forma:
1. Se basa en una pequeña trama denominada testigo o token que circula a lo largo del anillo.
2. El testigo puede encontrarse libre u ocupado, un bit de la trama indica su estado.
Métodos de Acceso al Medio de LAN 3. Cuando todas las estaciones de la red están inactivas, es decir, sin datos para transmitir, el testigo se encuentra libre y simplemente circula por el anillo pasando de una estación a la estación siguiente. 4. La estación que desee transmitir debe esperar a recibir el testigo libre; modifica el estado del testigo alterando el bit de estado, pasándolo de libre a ocupado, e inserta a continuación del testigo la información de su propia dirección y la estación destino.
Ejemplos de LAN que utilizan el esquema de acceso al medio de estafeta circulante son Token Ring/IEEE 802.5 y FDDI.
Métodos de transmisión en las LAN La transmisión de datos en las LAN cae dentro de tres clasificaciones: unidifusión, multidifusión y difusión o también llamadas punto a punto, multipunto y broadcast. 1. Punto a punto: es cuando un nodo se comunica con un solo nodo en una sola transmisión. 2. Multipunto: es cuando un nodo se comunica con múltiples nodos conectados a él en una sola transmisión. 3. Broadcast: es cuando un nodo se comunica absolutamente con todos los nodos conectados a él en una sola transmisión.
Topologías y Dispositivos de LAN Éstas definen la forma de organización de los dispositivos de la red. Hay cuatro topologías comunes de LAN: - Bus - Anillo - Estrella - Árbol Entre los dispositivos de uso más común en las LAN están los repetidores, concentradores, extendedores de LAN, puentes, switches de LAN y ruteadores.
Topologías y Dispositivos de LAN Un extendedor de LAN es un switch multicapa de acceso remoto que se conecta a un ruteador host. Los extendedores de LAN transfieren el tráfico de todos los protocolos estándar de la capa de red (como IP, IPX y AppleTalk), y filtran el tráfico con base en la dirección MAC o el tipo de protocolo de la capa de red, sin embargo, no pueden segmentar el tráfico o crear barreras de protección.
REDES DE ÁREA EXTENSA (WAN) Una WAN es una red de comunicación de datos que tiene una cobertura geográficamente grande y suele utilizar las instalaciones de transmisión que ofrecen compañías portadoras de servicios como las telefónicas. Las tecnologías WAN operan en las tres capas inferiores del modelo de referencia OSI: la capa física, la capa de enlace de datos y la capa de red.
REDES DE ÁREA EXTENSA (WAN) La Unión de Telecomunicaciones Internacional-Transmisión, UIT-T, utiliza el término transferencia para describir la técnica utilizada en la red cubriendo los aspectos de transmisión, multiplexación y conmutación.
Según el modo de transferencia utilizado en redes de Área Extensa pueden ser: •
Redes dedicadas: Utilizan circuitos dedicados para cada transmisión sin realizar funciones de conmutación. Los circuitos dedicados pueden ser analógicos y digitales.
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Redes de conmutación de paquetes, como la Red Iberpac, basada en la recomendación X.25.
REDES DE ÁREA EXTENSA (WAN) •
Redes de conmutación analógica de circuitos, como la Red Telefónica Conmutada.
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Redes Digitales de Servicios Integrados, RDSI, basadas en conmutación digital de circuitos.
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Redes de conmutación rápida de paquetes, o Retransmisión de Tramas, como Frame Relay.
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Redes de retransmisión de células, utilizando el denominado Modo de Transferencia Asíncrono, ATM, base de las Redes Digitales de Servicios Integrados de Banda Ancha, RDSI-BA.
Enlaces punto a punto Un enlace punto a punto proporciona una sola trayectoria de comunicaciones WAN preestablecida desde las instalaciones del cliente, a través de una red de transporte como una compañía telefónica, hasta una red remota. A los enlaces punto a punto también se les conoce como líneas privadas, puesto que su trayectoria establecida es permanente y fija para cada red remota a la que se llegue a través de las facilidades de larga distancia. La compañía de larga distancia reserva varios enlaces punto a punto para uso exclusivo del cliente.
Enlaces punto a punto
Estos enlaces proporcionan dos tipos de transmisiones :
Transmisiones de datagramas, que están compuestas de tramas direccionadas de manera individual Transmisiones de ráfagas de datos, que están compuestas de una ráfaga de datos paara la que la verificación de direcciones se presenta sólo una vez.
Métodos de Conmutación WAN
Métodos de conmutación WAN
- Conmutación de circuitos
- Conmutación de paquetes
Métodos de Conmutación WAN •
Conmutación de Circuitos. Método en el que se establece, mantiene y termina un circuito físico dedicado a través de una red de transporte para cada sesión de comunicación. La conmutación de circuitos maneja dos tipos de transmisiones: transmisión de datagramas y transmisión en ráfagas de datos.
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Conmutación de Paquetes. Método en el que los dispositivos de la red comparten un solo enlace punto a punto para transferir los paquetes desde un origen hasta un destino. Los datos son descompuestos en trozos pequeños llamados paquetes y no requiere establecer una trayectoria dedicada al enlace entre 2 estaciones; el multiplexaje estadístico se utiliza para permitir que los dispositivos compartan estos circuitos.
Circuitos Virtuales WAN Un circuito virtual es un circuito l贸gico creado para asegurar una comunicaci贸n confiable entre dos dispositivos de red.
Tipos de circuitos virtuales
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SVCs (Circuitos Conmutados)
Virtuales
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PVCs (Circuitos Permanentes).
Virtuales
Circuitos Virtuales WAN Un SVC es un circuito virtual que se establece dinámicamente por demanda y se termina al finalizar la transmisión. Consta de 3 fases: establecimiento del circuito, transferencia de datos y terminación de circuito.
Los SVCs se utilizan en situaciones donde la transmisión de datos entre los dispositivos es esporádica, en gran medida porque con los SVCs se incrementa el ancho de banda utilizado, debido a las fases de establecimiento y terminación del circuito, pero disminuyen los costos asociados con la disponibilidad constante del circuito virtual.
Circuitos Virtuales WAN
Un PVC es un circuito virtual que se establece de manera permanente y consta de un solo modo: transferencia de datos. Los PVCs se utilizan en situaciones donde la transferencia de datos entre los dispositivos es constante.
Dispositivos WAN Las WAN utilizan un gran número de tipos de dispositivos específicos para los ambientes WAN: switches, servidores de acceso, módems, CSD/DSU y adaptadores de terminal ISDN de las WAN. -
Servidor de Acceso. Actúa como un punto de concentración para conexiones de marcación hacia adentro y hacia fuera. (Ej. Antiguamente las operadoras manuales)
- CSU/DSU (Unidad de Servicio de Canal/Unidad de Servicio de Datos). Es un dispositivo de interfase digital (o, a veces, dos dispositivos digitales separados) que adapta la interfase física de un dispositivo DTE (Equipo Terminal de Datos), como una terminal, a la interfase del dispositivo DCE (Equipo de Comunicación de Datos), como un switch, en una red conmutada de transporte.
Dispositivos WAN - DTE (Equipo Terminal de Datos). Es una mรกquina de procesamiento de datos empleada generalemente por un usuario final. Ejemplo: PC, WorkStation, Cajero Automรกtico, etc.
- DCE (Equipo de Comunicaciรณn de Datos). Es una mรกquina para la comunicaciรณn de datos entre dos DTEs. Ejemplo: Concentrador, Modem, etc. CSU/DSU
Switch
Dispositivos WAN Adaptador de Terminal ISDN Dispositivo que se utiliza para conectar la BRI (Interfase de Tasa B谩sica) de ISDN con otras interfases. Un adaptador de terminal es, en esencia, un m贸dem ISDN.