Tecnología en Redes

El IEEE 802.3 (Estándar de Ethernet)

En IEEE 802.3 se definen especificaciones de networking basadas en Ethernet. Este estándar describe la serie de bits digitales que viajan por el cable. Ethernet es única en su método para acceder al cable. IEEE 802.3 y sus variantes obtienen el uso del cable al competir por él. Este sistema se denomina Acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Este método de comunicación se denomina no determinista, es decir, no se puede predecir cuál estación transmitirá y cuándo transmitirá. No obstante, cada estación en algún punto en el tiempo tendrá la oportunidad de transmitir. La ventaja de este sistema es que se ejecuta a sí mismo sin requerir ninguna administración. Este tipo de método de acceso tiene desventajas. Cada vez que una estación transmite por medio del cable, existe la posibilidad de que sus datos colisionen con otros. Además, cuando las estaciones retransmiten, cada retransmisión podría también sufrir colisiones. Por lo tanto, es importante que todo el cableado sea sólido técnicamente. Todo mensaje que se pierda debido a fallas en el cableado obligará a la retransmisión de paquetes. Esto no debe tomarse a la ligera. Las colisiones y las retransmisiones contribuyen de manera significativa a la congestión del cable, lo que a su vez reduce la velocidad de la red. Se estima que si apenas el uno por ciento de los paquetes del cable se daña, el rendimiento declinará en un 75%. IEEE 802.3 es el modelo de docenas de variantes de Ethernet, incluso aquellas que utilizan thicknet, thinnet, UTP y cable de fibra óptica. IEEE 802.3 define los siguientes estándares de cableado para las LAN que operan a una velocidad de señalización de banda base de 10 o 100 Mbps, denominada 10Base o 100Base: El IEEE 802.5  El IEEE 802.5 es un estándar por el Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), y define una red de área local LAN en configuración de anillo (Ring), con método de paso de testigo (Token) como control de acceso al medio. La velocidad de su estándar es de 4 o 16 Mbps cuando es implementado sobre cables de hilos de cobre, existen implementaciones de mayor velocidad tanto sobre hilos de cobre CDDI como sobre fibra óptica FDDI la cual llega a los 100 Mbps y 200 km de extensión. El diseño de una red de Token Ring fue atribuido a E. E. Newhall en el año 1969. IBM publicó por primera vez su topología de Token Ring en marzo de 1982, cuando esta compañía presentó los papeles para el proyecto 802 del IEEE. IBM anunció un producto Token Ring en 1984, y en 1985 éste llegó a ser un estándar de ANSI/IEEE. IEEE 802.11 (WiFi) 802.11b es una extensión de Ethernet alámbrica para medios inalámbricos. En principio se utiliza para TCP/IP, pero también puede soportar otras formas de tráfico de networking, como AppleTalk. Debido a que es parecida a Ethernet, las PC, las Mac, las Palm y otros dispositivos pueden comunicarse entre sí casi sin dificultades. Con frecuencia, todo lo que se requiere en el extremo de la computadora es una tarjeta interna o externa para PC, a menudo una laptop. La especificación IEEE 802.11b permite la transmisión inalámbrica de datos a distancias en interiores hasta de varios cientos de pies, y a distancias en exteriores hasta de miles de pies en bandas sin licencia en la región de las microondas. Los equipos que cumplen el estándar pueden transportar datos a aproximadamente 11 Mbps, aunque los avances actuales muestran que este límite se puede extender todavía más. La distancia depende de los materiales por los que la señal debe viajar, ya sea una línea clara de visión o no. Están emergiendo varios protocolos nuevos y más rápidos. Éstos incluyen 802.11a, que puede proveer hasta 54 Mbps en la banda de 5 GHz, y 802,11g, que puede proveer 54 Mbps en la banda de 2,4 GHz. Estas bandas no necesitan licencia en los EE.UU. Actualmente, están emergiendo varios protocolos de seguridad nuevos para que el servicio tenga más privacidad. El que más promete es 802.11i. Organización Internacional de Normalización (ISO) Establecida en 1947, la Organización Internacional de Normalización (ISO) es una organización internacional integrada por organizaciones nacionales de estandarización de más de 140 países. El Instituto Nacional Americano de Estandarización (ANSI), por ejemplo, es miembro de ISO. ISO es una organización no gubernamental que promueve el desarrollo de estándares y de las actividades relacionadas. La labor de ISO conduce a acuerdos internacionales, que son publicados como estándares internacionales. ISO tiene un número de estándares informáticos importantes, y el más relevante de ellos podría ser el modelo de interconexión de sistemas abiertos (OSI), una arquitectura estandarizada para el diseño de redes. ¿Qué es el modelo OSI? El modelo de referencia de interconexión de sistemas abiertos (OSI) divide el proceso de conexión de red en siete capas administrables. Cada capa del modelo OSI define una función específica de la red. Estas funciones están definidas por la Organización Internacional de Normalización (ISO) y son reconocidas en todo el mundo. El modelo de referencia OSI se utiliza a nivel mundial como método de enseñanza y comprensión de la funcionalidad de las redes. Si se sigue el modelo OSI cuando se diseña, construye, actualiza o cuando se diagnostican fallas, se logrará mayor compatibilidad e interoperabilidad entre los diversos tipos de tecnologías de red. La atención de los técnicos e instaladores de cableados de red se centra en la Capa 1 del modelo OSI (la capa física), ya que se ocupa de los medios. A continuación, se explica el propósito del modelo OSI, sus ventajas y las funciones de sus diversas capas. Las siete capas del modelo OSI son las siguientes: Aplicación (Capa 7) – La función principal de la capa de aplicación es suministrar servicios de red a las aplicaciones del usuario final. Estos servicios de red incluyen acceso a archivos, aplicaciones e impresión. Presentación (Capa 6) – Esta capa suministra formateo a la capa de aplicación, garantizando que los datos que llegan desde otra computadora se puedan utilizar con una aplicación. Por ejemplo, convierte caracteres de computadoras mainframe en caracteres para PC, de manera que una aplicación pueda leer los datos. Esta capa también se ocupa del cifrado o de la compresión y descompresión de datos. Sesión (Capa 5) – Esta capa de sesión establece, mantiene y administra conversaciones, denominadas sesiones, entre dos o más aplicaciones de distintas computadoras. La capa de sesión se encarga de mantener las líneas abiertas durante la sesión, y de desconectarlas cuando concluye. Transporte (Capa 4) – Esta capa toma el archivo de datos y lo divide en segmentos para facilitar la transmisión. Esta capa también es la que provee confiabilidad en el transporte entre los dos hosts. Red (Capa 3) – La capa de red agrega direcciones lógicas o de red, como las direcciones de Protocolo de Internet (IP), a la información que pasa por ella. Con la adición de esta información de direccionamiento, los segmentos en esta etapa se denominan paquetes. Esta capa determina la mejor ruta para transferir los datos de una red a otra. Los routers ejecutan esta operación, por lo que se consideran dispositivos de la Capa 3. Enlace de datos (Capa 2) – Esta capa administra la notificación de errores, la topología y el control de flujo. Esta capa reconoce identificadores especiales que son únicos para cada host, tales como las direcciones físicas (BIA) o las direcciones de control de acceso a medios (MAC). Los paquetes de la Capa 3 se colocan en tramas que contienen estas direcciones físicas de los hosts de origen y de destino. Física (Capa 1) – Esta capa incluye los medios, como cable de par trenzado, cable coaxial y cable de fibra óptica, para transmitir las tramas de datos. Esta capa define los medios eléctricos y mecánicos, el procedimiento y las funciones para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas finales. Si el enlace entre hosts o redes se corta o presenta inconvenientes, los datos no se podrán transmitir. Por eso, el buen estado de los cables es fundamental para cada red. A continuación, se explorará en profundidad la función de cada capa a partir de la Capa 1, la capa física. Tipos de redes El término red informática hace referencia a un conjunto de equipos y dispositivos informáticos conectados entre sí, cuyo objeto es transmitir datos para compartir recursos e información. Si bien existen diversas clasificaciones de redes informáticas, la más reconocida es aquella que las distingue de acuerdo a su alcance. De esta manera los tipos de redes son: RED DE ÁREA LOCAL o LAN (local area network). Esta red conecta equipos en un área geográfica limitada, tal como una oficina o edificio. De esta manera se logra una conexión rápida, sin inconvenientes, donde todos tienen acceso a la misma información y dispositivos de manera sencilla. RED DE ÁREA METROPOLITANA o MAN (metropolitan area network). Ésta alcanza una área geográfica equivalente a un municipio. Se caracteriza por utilizar una tecnología análoga a las redes LAN, y se basa en la utilización de dos buses de carácter unidireccional, independientes entre sí en lo que se refiere a la transmisión de datos. RED DE ÁREA AMPLIA o WAN (wide area network). Estas redes se basan en la conexión de equipos informáticos ubicados en un área geográfica extensa, por ejemplo entre distintos continentes. Al comprender una distancia tan grande la transmisión de datos se realiza a una velocidad menor en relación con las redes anteriores. Sin embargo, tienen la ventaja de trasladar una cantidad de información mucho mayor. La conexión es realizada a través de fibra óptica o satélites. RED DE ÁREA LOCAL INALÁMBRICA o WLAN (Wireless Local Area Network). Es un sistema de transmisión de información de forma inalámbrica, es decir, por medio de satélites, microondas, etc. Nace a partir de la creación y posterior desarrollo de los dispositivos móviles y los equipos portátiles, y significan una alternativa a la conexión de equipos a través de cableado. RED DE ÁREA PERSONAL o PAN (personal area network). Es una red conformada por una pequeña cantidad de equipos, establecidos a una corta distancia uno de otro. Esta configuración permite que la comunicación que se establezca sea rápida y efectiva. Medios de transmisión El medio de transmisión constituye el soporte físico a través del cual emisor y receptor pueden comunicarse en un sistema de transmisión de datos. Distinguimos dos tipos de medios: guiados y no guiados. En ambos casos la transmisión se realiza por medio de ondas electromagnéticas. Los medios guiados conducen (guían) las ondas a través de un camino físico, ejemplos de estos medios son el cable coaxial, la fibra óptica y el par trenzado. Los medios no guiados proporcionan un soporte para que las ondas se transmitan, pero no las dirigen; como ejemplo de ellos tenemos el aire y el vacío. La naturaleza del medio junto con la de la señal que se transmite a través de él constituyen los factores determinantes de las características y la calidad de la transmisión. En el caso de medios guiados es el propio medio el que determina el que determina principalmente las limitaciones de la transmisión: velocidad de transmisión de los datos, ancho de banda que puede soportar y espaciado entre repetidores. Sin embargo, al utilizar medios no guiados resulta más determinante en la transmisión el espectro de frecuencia de la señal producida por la antena que el propio medio de transmisión. Algunos medios de transmisión guiados son: Pares trenzados Este consiste en dos alambres de cobre aislados, en general de 1mm de espesor. Los alambres se entrelazan en forma helicoidal, como en una molécula de DNA. La forma trenzada del cable se utiliza para reducir la interferencia eléctrica con respecto a los pares cercanos que se encuentran a su alrededor. Los pares trenzados se pueden utilizar tanto para transmisión analógica como digital, y su ancho de banda depende del calibre del alambre y de la distancia que recorre; en muchos casos pueden obtenerse transmisiones de varios megabits, en distancias de pocos kilómetros. Debido a su adecuado comportamiento y bajo costo, los pares trenzados se utilizan ampliamente y es probable que se presencia permanezca por muchos años. Cable coaxial El cable coaxial consta de un alambre de cobre duro en su parte central, es decir, que constituye el núcleo, el cual se encuentra rodeado por un material aislante. Este material aislante está rodeado por un conductor cilíndrico que frecuentemente se presenta como una malla de tejido trenzado. El conductor externo está cubierto por una capa de plástico protector. La construcción del cable coaxial produce una buena combinación y un gran ancho de banda y una excelente inmunidad al ruido. El ancho de banda que se puede obtener depende de la longitud del cable; para cables de 1km, por ejemplo, es factible obtener velocidades de datos de hasta 10Mbps, y en cables de longitudes menores, es posible obtener velocidades superiores. Se pueden utilizar cables con mayor longitud, pero se obtienen velocidades muy bajas. Los cables coaxiales se emplean ampliamente en redes de área local y para transmisiones de largas distancia del sistema telefónico. fibra óptica Un cable de fibra óptica consta de tres secciones concéntricas. La más interna, el núcleo, consiste en una o más hebras o fibras hechas de cristal o plástico. Cada una de ellas lleva un revestimiento de cristal o plástico con propiedades ópticas distintas a las del núcleo. La capa más exterior, que recubre una o más fibras, debe ser de un material opaco y resistente. Un sistema de transmisión por fibra óptica está formado por una fuente luminosa muy monocromática (generalmente un láser), la fibra encargada de transmitir la señal luminosa y un fotodiodo que reconstruye la señal eléctrica. Algunos medios no guiados: Radio enlaces de VHF y UHF Estas bandas cubren aproximadamente desde 55 a 550 Mhz. Son también omnidireccionales, pero a diferencia de las anteriores la ionosfera es transparente a ellas. Su alcance máximo es de un centenar de kilómetros, y las velocidades que permite del orden de los 9600 bps. Su aplicación suele estar relacionada con los radioaficionados y con equipos de comunicación militares, también la televisión y los aviones. Microondas Además de su aplicación en hornos, las microondas nos permiten transmisiones tanto terrestres como con satélites. Dada su frecuencias, del orden de 1 a 10 Ghz, las microondas son muy direccionales y sólo se pueden emplear en situaciones en que existe una línea visual que une emisor y receptor. Los enlaces de microondas permiten grandes velocidades de transmisión, del orden de 10 Mbps. Modos de transmisión Una transmisión dada en un canal de comunicaciones entre dos equipos puede ocurrir de diferentes maneras. La transmisión está caracterizada por: ·         la dirección de los intercambios ·         el modo de transmisión: el número de bits enviados simultáneamente ·         la sincronización entre el transmisor y el receptor Conexiones simples, semidúplex y dúplex totales Existen 3 modos de transmisión diferentes caracterizados de acuerdo a la dirección de los intercambios: ·         Una conexión simple, es una conexión en la que los datos fluyen en una sola dirección, desde el transmisor hacia el receptor. Este tipo de conexión es útil si los datos no necesitan fluir en ambas direcciones (por ejemplo: desde el equipo hacia la impresora o desde el ratón hacia el equipo...). ·         Una conexión semidúplex (a veces denominada una conexión alternativa o semi-dúplex) es una conexión en la que los datos fluyen en una u otra dirección, pero no las dos al mismo tiempo. Con este tipo de conexión, cada extremo de la conexión transmite uno después del otro. Este tipo de conexión hace posible tener una comunicación bidireccional utilizando toda la capacidad de la línea. ·         Una conexión dúplex total es una conexión en la que los datos fluyen simultáneamente en ambas direcciones. Así, cada extremo de la conexión puede transmitir y recibir al mismo tiempo; esto significa que el ancho de banda se divide en dos para cada dirección de la transmisión de datos si es que se está utilizando el mismo medio de transmisión para ambas direcciones de la transmisión.  Normas EIA/TIA 568A y EIA/TIA 568B DEFINICIÓN DE EIA Y TIA • EIA: ElectronicsIndustryAssociation. Fundada en 1924. Desarrolla normas y publicaciones sobre las principales áreas técnicas: los componentes electrónicos, electrónica del consumidor, información electrónica, y telecomunicaciones. • TIA: TelecommunicationsIndustryAssociation. Fundada en 1985 después del rompimiento del monopolio de AT&T. Desarrolla normas de cableado industrial voluntario para muchos productos de las telecomunicaciones y tiene más de 70 normas preestablecidas. NORMA EIA/TIA 568A  Son un conjunto de normas que permiten mejorar el manejo y uso de los productos y servicios de telecomunicaciones. La primera revisión del estándar, TÍA/EIA-568-A.1-1991, se emitió en 1991 y fue actualizada en 1995. agregando modificaciones a este modelo surge esta nueva norma para los productos y servicios de telecomunicaciones. Características: Regula todo lo concerniente a sistemas de cableado estructurado para edificios comerciales. Soporta tecnología presente y futura en un lapso de 10 años. cableado estándar genérico de telecomunicaciones que respaldará un ambiente multiproveedor. Uso: Estas normativas permiten disponer y optimizar en los puestos de trabajo ubicados en un edificio, de servicios tales como, vídeo conferencia, consultar bases de datos remotas en línea, transferir en forma instantánea documentos de un computador a otro ubicados a kilómetros, correos electrónicos, la telefonía, entre otros, por medio de sistemas de cableado estructurado cable par trenzado UTP de categoría 5. El propósito de esta norma es permitir la planeación e instalación de cableado de edificios comerciales con muy poco conocimiento de los productos de telecomunicaciones que serán instalados con posterioridad. También proporciona directivas para el diseño de productos de telecomunicaciones para empresas comerciales vídeo guerreros de la red