CONSEJERÍA DE EDUCACIÓN
COMUNIDAD DE MADRID
I.E.S.MIGUEL DE CERVANTES
Sesión 8 Redes de Área Local Entorno Windows XP Infraestructura física
Mantenimiento de Ordenadores ¿Qué son las redes de ordenadores? Una red de ordenadores es un conjunto de equipos informáticos interconectados con el objeto de poder compartir información y recursos entre ellos. Además de ordenadores, se pueden conectar impresoras, modems, concentradores (hubs), encaminadores (routers), interruptores (switchs), etc...
Ventajas de las redes informáticas Las redes de ordenadores permiten compartir recursos e información, con el objeto de abaratar costes, facilitar el trabajo en grupo... En particular: compartir archivos y programas
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compartir impresoras
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compartir un acceso a Internet
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enviar y recibir correo electrónico
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usar bases de datos compartidas
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gestionar eficazmente la seguridad de los equipos
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realizar copias de seguridad centralizadas
Tipos de redes locales Según el ámbito territorial que ocupe una red, podemos distinguir: ·
LAN: Red de área Local (Local Área Net) Redes que abarcan una o varias salas, incluso en diferentes plantas de un mismo edificio o en edificios cercanos. ·
MAN: Red de área Metropolitana (Metropolitan Area Net)
Redes que conectan equipos situados en diferentes puntos de un núcleo urbano.. ·
WAN: Red de área Amplia (Wide Area Net)
Redes que incluyen ordenadores de diferentes provincias o incluso países. Las LAN y MAN suelen interconectarse mediante cables de cobre (categorías 5 ó6), aunque también existen redes inalámbricas; se puede usar fibra óptica para conectar las centralitas, pero de ahí hasta los domicilios de cada usuario se usa cable de cobre. Las WAN pueden interconectarse mediante fibra óptica, cables subterráneos o submarinos, enlaces vía satélite, etc...
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Mantenimiento de Ordenadores Arquitecturas Cliente-Servidor y Peer To Peer ·
Cliente-Servidor Se denomina Servidor al ordenador que presta servicios a los demás, es decir, el que comparte sus recursos o gestiona la información que le piden los demás. Clientes son los ordenadores que piden recursos o información al servidor.
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Peer To Peer (P2P) Estas redes no son centralizadas, sino que cada PC puede funcionar como cliente en unos casos y servidor en otro.
La arquitectura cliente-servidor es más interesante en algunos casos, como la publicación de páginas Web o correo electrónico, aunque los servicios sólo se prestan mientras el servidor esté funcionando correctamente. Para que un ordenador pueda ofrecer sus servicios a otro, debe estar ejecutando un programa también llamado servidor. Del mismo modo, los ordenadores cliente sólo pueden acceder a un servidor mediante un programa cliente. Los ordenadores que actúan como servidores deben ser más potentes, rápidos y con mejores prestaciones que los demás, ya que deben trabajar para varios clientes simultáneamente. De lo contrario, los servicios serían prestados muy lentamente o de forma defectuosa. En el caso de redes P2P, si alguno de los ordenadores no funciona, los demás podrán seguir intercambiando sus recursos. Ambas arquitecturas pueden usarse simultáneamente en la misma red.
¿Qué se necesita para montar una red local? Por supuesto, varios ordenadores, al menos 2. Además: Tarjetas de red (Una por cada PC) Cables con clavijas RJ-45 (uno por cada PC) Concentrador (hub) o Switch (uno con suficientes conexiones para todos los PCs) Software de red (protocolos, programas clientes y servidores...) En redes mayores, se usan pasarelas (gateways) y encaminadores (routers) para interconectar redes de diferente tipo, amplificadores ("repetidores") para refrescar la señal en tramos largos, etc... Existen 2 velocidades estándar en redes Ethernet: 10 Mbit/seg y 100 Mbit/seg; lógicamente, la segunda es mucho más rápida. Para conseguirla, las tarjetas de red, el cable y el concentrador deben ser de al menos dicha velocidad; de lo contrario, el rendimiento baja al del componente más lento.
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Mantenimiento de Ordenadores Si tenemos sólo 2 ordenadores, podemos conectarlos sin concentrador ni switch; simplemente usaremos un cable especial ("cable cruzado") directamente de una tarjeta de red a la otra. Si deseamos conectar un tercer ordenador, ya necesitamos un concentrador, o, al menos, colocar 2 tarjetas de red en el equipo "intermedio". La tarjeta de red va conectada dentro del ordenador, en una de las ranuras de expansión normalmente PCI en equipos de sobremesa (o PCMCIA en portátiles). Su coste es de unos 15-18 €. El cable recomendado es el llamado de categoría 5 (10 Mb/s) ó 6 (100 Mb/Seg). Las clavijas son del tipo RJ-45; ambos componentes se pueden adquirir en tiendas de informática y electrónica, si bien para colocar los conectores se necesita una herramienta llamada "crimpadora" que cuesta alrededor de 24 €. Si no necesitamos hacer cables a menudo, podemos comprarlos ya hechos a un precio aceptable. El concentrador es el aparato donde se conectan todos los cables que vienen de las tarjetas de red; así pues, necesitará tener tantas tomas como ordenadores queramos incluir en la red. El precio suele acercarse a unos 6 € por toma, es decir, un hub de 8 cuesta unos 48-50 €. En vez del concentrador podemos emplear un switch; el aspecto y funcionamiento es el mismo, pero mejora porque sólo envía a cada PC los datos que le conciernen, y no todos, como hace el concentrador. El software de red necesario incluye: protocolos de comunicaciones, programas cliente y programas servidores. Los protocolos más conocidos van incluidos en Windows (entre otros): IPX (Novell), en desuso, es necesario para juegos en red antiguos (Quake I, Duke Nukem 3D, etc) NetBeui (Microsoft): basado en el NetBios de IBM, se puede usar para compartir carpetas e impresoras si no se desea acceso a Internet. TCP/IP: El más interesante, permite conectarse a Internet además de compartir carpetas e impresoras, por lo que en la mayoría de los casos, no se necesita ningún otro. Windows también incorpora programas clientes para navegación web (Internet Explorer), correo electrónico y grupos de noticias (Outlook Express), así como ftp (un programa en entorno de texto). Además, se pueden usar programas gratuitos o de libre distribución creados por otras empresas, como Netscape Communicator (web, correo, grupos de noticias, etc), Ópera (navegador), Nico-FTP o Cute-FTP para transferencia de archivos, etc... Como programas servidores podemos usar algunos comerciales, aunque también existen buenos programas gratuitos o de libre distribución, por ejemplo: Apache o Simple Server (servidores web), Argo Soft Mail Server (correo), ServU FTP (ftp), etc...
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Mantenimiento de Ordenadores El protocolo TCP/IP
TCP/IP significa Protocolo de Transferencia de Archivos/Protocolo Internet (Transfer Control Protocol/Internet Protocol), y es el sistema de comunicaciones básico que permite entenderse unos ordenadores con otros. En TCP/IP cada ordenador de una red (local, Internet, etc), dispone de un número IP único, que lo identifica en la red. Los números IP constan de 4 valores, separados por puntos y cada uno de ellos en el rango de 0 a 255. Por ejemplo: 123.2.34.98, o bien 223,28,190,56, etc... El valor 255 es especial (multidifusión broadcast-, por lo que no se usa normalmente) Si dos ordenadores de la misma red usaran la misma IP, no se podría distinguir el destinatario de los mensajes dirigidos a dicho nº IP, causando un conflicto que se avisa en forma de mensaje de windows. Al conectarse a Internet, el proveedor (ISP) nos asigna un número de IP de entre los que haya reservado, que puede ser diferente en cada sesión (IP dinámica) o fijo (IP fija o estática). La ventaja de una IP fija es que podemos usar programas servidores para publicar páginas web, montar una oficina de correo, chat, ftp, etc... Se accedería a dicho servidor desde un programa cliente (por ejemplo,el navegador) tecleando dicha dirección IP, sin necesidad de disponer de un nombre de dominio. Por eso, algunos proveedores cobran una cantidad adicional por asignar IPs fijas. En una red local, los números IP pueden elegirse a voluntad; siempre que mantengamos idénticos los tres primeros valores, por ejemplo, podemos asignar los números: 24.13.100.1
24.13.100.2
24.13.100.3
etc...
En cambio, si la red está conectada a Internet, dichos números podrían estar siendo usados por otros navegantes, lo que causaría conflictos; por ello, se reservan determinados rangos de direcciones, llamadas direcciones privadas, establecidas por el documento RFC-918: clase A clase B clase C
de 10.0.0.0 de 172.16.0.0 de 192.168.0.0
a a a
10.255.255.255 172.31.255.255 192.168.255.255
La clase C, dejando fijo también el tercer número, permite gestionar un rede de hasta 254 ordenadores, que es suficiente para redes pequeñas y medianas. Para redes más grandes, se usan las otras dos clases, que admiten un número de PCs mucho mayor. Estos números especiales pueden usarse en redes locales conectadas a Internet sin interferir entre sí, puesto que el ordenador que esté directamente conectado al modem dispone de su propia y diferente IP para Internet, que es la que identifica a toda la red en Internet. Es decir, a nivel de red interna, cada PC usa un números IPs dentro de dichos rangos, por ejemplo, 192.168.0.24; pero el ordenador que tiene el modem (el "servidor de acceso a Internet") además tiene una IP diferente para comunicarse con Internet, por ejemplo, 120.50.230.87, asignada por su proveedor. Otro número especial es 127.0.0.1, que representa siempre el propio ordenador (aunque debe tener otra IP propia).
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Mantenimiento de Ordenadores El cableado de la red
El cable es el medio a través del cual fluye la información a través de la red. Hay distintos tipos de cable de uso común en redes LAN. Una red puede utilizar uno o más tipos de cable, aunque el tipo de cable utilizado siempre estará sujeto a la topología de la red, el tipo de red que utiliza y el tamaño de esta. CABLE DE PAR TRENZADO SIN APANTALLAR / UNSHIELDED TWISTED PAIR (UTP) CABLE: Este tipo de cable es el más utilizado. Tiene una variante con apantallamiento pero la variante sin apantallamiento suele ser la mejor opción para una PYME.
Fig.1. UTP La calidad del cable y consecuentemente la cantidad de datos que es capaz de transmitir varían en función de la categoría del cable. Las gradaciones van desde el cable de teléfono, que solo transmite la voz humana a el cable de categoría 5 capaz de transferir 100Megabytes por segundo. Categorías UTP
La diferencia entre las distintas categorías es la tirantez. A mayor tirantez mayor capacidad de transmisión de datos. Se recomienda el uso de cables de Categoría 3 o 5 para la implementación de redes en PYMES (pequeñas y medianas empresas). Es conveniente sin embargo utilizar cables de categoría 5 ya que estos permitirán migraciones de tecnologías 10Mb a tecnología 100 Mb. Conector UTP El estándar para conectores de cable UTP es el RJ-45. Se trata de un conector de plástico similar al conector del cable telefónico. Las siglas RJ se refieren al estándar Registerd Jack, creado por la industria telefónica. Este estándar define la colocación de los cables en su pin correspondiente.
Fig.2. Conector RJ-45
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Mantenimiento de Ordenadores CABLE DE PAR TRENZADO PANTALLADO / SHIELDED TWISTED PAIR (STP) CABLE: Una de las desventajas del cable UTP es que es susceptible a las interferencias eléctricas. Para entornos con este problema existe un tipo de cable UTP que lleva apantallamiento, esto es, protección contra interferencias eléctricas. Este tipo de cable se utiliza con frecuencia en redes con topología Token Ring. Cable Coaxial El cable coaxial contiene un conductor de cobre en su interior. Este va envuelto en un aislante para separarlo de un apantallado metálico con forma de rejilla que aísla el cable de posibles interferencias externas.
Fig.3. Cable Coaxial Aunque la instalación del cable coaxial es más complicada que la del UTP, este tiene un alto grado de resistencia a las interferencias. Por otra parte también es posible conectar distancias mayores que con los cables de par trenzado. Existen dos tipos de cable coaxial, el fino y el grueso conocidos como thin coaxial y thick coaxial. Con frecuencia se pueden escuchar referencias al cable coaxial fino como thinnet o 10Base2. Esto hace referencia a una red de tipo Ethernet con un cableado coaxial fino, donde el 2 significa que el mayor segmento posible es de 200 metros, siendo en la práctica reducido a 185 m. El cable coaxial es muy popular en las redes con topología de BUS. Con frecuencia se pueden escuchar referencias al cable coaxial grueso como thicknet o 10Base5. Esto hace referencia a una red de tipo Ethernet con un cableado coaxial grueso, donde el 5 signfica que el mayor segmento posible es de 500 metros. El cable coaxial es muy popular en las redes con topología de BUS. El cable coaxial grueso tiene una capa plástica adicional que protege de la humedad al conductor de cobre. Esto hace de este tipo de cable una gran opción para redes de BUS extensas, aunque hay que tener en cuenta que este cable es difícil de doblar.
Conector para cable coaxial El más usado es el conector BNC. BNC son las siglas de Bayone-Neill-Concelman. Los conectores BNC pueden ser de tres tipos: normal, terminadores y conectores en T.
Fig.4. BNC connector Cable de fibra óptica El cable de fibra óptica consiste en un centro de cristal rodeado de varias capas de material protector. Lo que se transmite no son señales eléctricas sino luz con lo que se elimina la problemática de las interferencias. Esto lo hace ideal para entornos en los que haya gran cantidad de interferencias eléctricas. También se utiliza mucho en la conexión de redes entre edificios debido a su inmunidad a la humedad y a la exposición solar.
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Mantenimiento de Ordenadores Con un cable de fibra óptica se pueden transmitir señales a distancias mucho mayores que con cables coaxiales o de par trenzado. Además, la cantidad de información capaz de transmitir es mayor por lo que es ideal para redes a través de las cuales se desee llevar a cabo videoconferencia o servicios interactivos. El coste es similar al cable coaxial o al cable UPT pero las dificultades de instalación y modificación son mayores. En algunas ocasiones escucharemos 10BaseF como referencia a este tipo de cableado. En realidad estas siglas hablan de una red Ethernet con cableado de fibra óptica.
Fig.5. Cable de fibra óptica Características: El aislante exterior está hecho de teflón o PVC. Fibras Kevlar ayudan a dar fuerza al cable y hacer más difícil su ruptura. Se utiliza un recubrimiento de plástico para albergar a la fibra central. El centro del cable está hecho de cristal o de fibras plásticas. Conectores para fibra óptica El conector de fibra óptica más utilizado es el conector ST. Tiene una apariencia similar a los conectores BNC. También se utilizan, cada vez con más frecuencia conectores SC, de uso más fácil. Resumen de tipos de cables empleados
Redes LAN sin cableado No todas las redes se implementan sobre un cableado. Existen redes que utilizan señales de radio de alta frecuencia o haces infrarrojos para comunicarse. Cada punto de la red tiene una antena desde la que emite y recibe. Para largas distancias se pueden utilizar teléfonos móviles o satélites. Este tipo de conexión está especialmente indicada para su uso con portátiles o para edificios viejos en los que es imposible instalar un cableado. Las desventajas de este tipo de redes son sus altos costes, su susceptibilidad a las interferencias electromagnéticas y la baja seguridad que ofrecen. Además son más lentas que las redes que utilizan cableado.
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Mantenimiento de Ordenadores En resumen
En su forma más simple, un cable de par trenzado consta de dos hilos de cobre aislados y entrelazados. Hay dos tipos de cables de par trenzado: cable de par trenzado sin apantallar (UTP) y par trenzado apantallado (STP). A menudo se agrupan una serie de hilos de par trenzado y se encierran en un revestimiento protector para formar un cable. El número total de pares que hay en un cable puede variar. El trenzado elimina el ruido eléctrico de los pares adyacentes y de otras fuentes como motores, relés y transformadores. Categoría 1. Hace referencia al cable telefónico UTP tradicional que resulta adecuado para transmitir voz, pero no datos. La mayoría de los cables telefónicos instalados antes de 1983 eran cables de Categoría 1. Categoría 2. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 4 megabits por segundo (mbps), Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre. Categoría 3. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 16 mbps. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre con tres entrelazados por pie. Categoría 4. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 20 mbps. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre. Categoría 5. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 100 mbps. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre. Categoría 5a. También conocida como Categoría 5+ ó Cat5e. Ofrece mejores prestaciones que el estándar de Categoría 5. Para ello se deben cumplir especificaciones tales como una atenuación al ratio crosstalk (ARC) de 10 dB a 155 Mhz y 4 pares para la comprobación del Power Sum NEXT. Este estándar todavía no está aprobado Nivel 7. Proporciona al menos el doble de ancho de banda que la Categoría 5 y la capacidad de soportar Gigabit Ethernet a 100 m. El ARC mínimo de 10 dB debe alcanzarse a 200 Mhz y el cableado debe soportar pruebas de Power Sum NEXT, más estrictas que las de los cables de Categoría 5 Avanzada.
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En nuestro caso y para el aprendizaje en el presente curso diseñaremos una red de área local con cable de par trenzado sin apantallar. El cable de pares trenzados sin apantallar UTP ("Unshielded Twister Pairs"), es el clásico cable de red de 4 pares trenzados (8 hilos en total). Debido a que no dispone de protección contra las perturbaciones externas solo es adecuado para entornos relativamente libres de perturbaciones. Los pares están numerados (de 1 a 4), y tienen colores estándar, aunque los fabricantes pueden elegir entre dos opciones para la combinación utilizada. Algunos fabricantes exigen disposiciones particulares en la conexión, pero la norma TIA/EIA 568-A especifica dos modalidades, denominadas T568A y T568B, que son las más utilizadas (la T568B es probablemente la más extendida).
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Nota: Para evitar posibles confusiones se recomienda que las instalaciones de cableado se realicen íntegramente con una sola modalidad de cable. Las designaciones T y R significan "Tip" y "Ring", denominaciones que vienen de los primeros tiempos del teléfono. En la actualidad se refieren al cable positivo (Tip) y negativo (Ring) de cada par. Los cables de par trenzado son más económicos que los coaxiales y admiten más velocidad de transmisión, sin embargo la señal se atenúa antes que en los coaxiales, por lo que deben instalarse repetidores y concentradores (hubs). Para garantizar un mínimo de fiabilidad los cables UTP no deben estar destrenzados ni aún en distancias cortas [2]. Por la misma razón, los cables de conductores paralelos (cable plano) no deben ser utilizados en redes. Por ejemplo el cable satinado-plata utilizado en conexiones telefónicas no es adecuado para transmisión de datos fuera de las frecuencias de audio. En las nuevas instalaciones UTP deben utilizarse todos los pares, porque a diferencia de Ethernet y Token-Ring, que utilizan un par para transmitir y otro para recibir, algunos de los nuevos protocolos transmiten sobre múltiples pares. Nota: En las conexiones 10 Base-T solo se utilizan los pares 2 y 3, sin embargo es más seguro conectar los 4 pares presentes en el cable y en el conector. Los cables pueden servir para una posterior actualización a 100Base-T4, además, los cables con menos conexiones pueden trabajar aparentemente bien, pero fallar en algunas operaciones. Además debe verificarse la integridad de la conexión en el lado del hub y en el lado de la tarjeta Ethernet (adaptador de red). En las instalaciones antiguas (ya construidas) es posible aprovechar al máximo su tiempo de vida útil seleccionando cuidadosamente el tipo de acceso que se utilizará sobre la capa física, y utilizando un analizador de precisión (Nivel II) para verificar la capacidad real del cable existente. En este sentido es poco probable que incluso los nuevos estándares de alta velocidad (por ejemplo Gigabit Ethernet a 1000 Mbps, cuya propuesta es de utilizar cable de 4 pares Cat-5), exijan cables para más de 100 MHz, en su lugar se utilizarán algoritmos de compresión más eficientes.
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Mantenimiento de Ordenadores Tipos de conexionado: Hub-a-Nodo y Nodo-a-Nodo Los segmentos Ethernet construidos con cable UTP pueden ser de dos clases según su utilización, el denominado cable recto y el cruzado. Las figuras 1 y 2 muestran los diagramas de grimpaje para cada tipo (ambas figuras representan un solo cable con conectores RJ-45 en cada extremo). Este cableado asegura en ambos casos que las líneas de Transmisión (Tx) de un aparato se comunican con las líneas de Recepción (Rx) del otro aparato. 1 Cable recto (pin a pin)
Son los cables que conectan un concentrador con un nodo de red (HubNodo); los hilos están grimpados a sendos conectores RJ-45 en ambos finales. Todos los pares de colores (como el blanco/azul) están conectados en las mismas posiciones en ambos extremos. La razón es que el hub realiza internamente el necesario cruce de señal.
2 Cable cruzado (cross-over) Son cables que conectan dos concentradores o dos transceptores entre si, o incluso dos tarjetas (NodoNodo), cuya distancia no supere los 10 m. El par 2 (pines 1 y 2) y el par 3 (pines 3 y 6) están cruzados (se puede ver la diferente asignación a cada conector). Como regla general, el cable cruzado se utiliza para conectar elementos del mismo tipo o similares, por ejemplo, dos DTE ("Data Terminal Equipment") conectado a una LAN, dos concentradores (Hubs), dos conmutadores (Switchs) o dos enrutadores (Routers). Debemos tener en cuenta las siguientes observaciones respecto al uso de uno y otro tipo de cable: El cable cruzado ("cross-over") solo debe ser utilizado cuando un PC es conectado directamente a otro PC, sin que exista ningún elemento adicional (hubs, routers, etc). En realidad, puesto que la mayoría de las redes utilizan al menos un concentrador, el cable cruzado solo se utiliza en circunstancias excepcionales, por ejemplo realización de pruebas cuando se desea soslayar la complejidad de la red y se conectan dos PCs directamente. Los dispositivos Ethernet no pueden detectar un cable cruzado utilizado de forma inadecuada; este tipo de cables encienden los LEDs de actividad en los adaptadores, concentradores y Switches. La única forma de saber el tipo de cable (cruzado o recto) es mediante un polímetro o un instrumento de medida adecuado.
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