Tecnologías y Sistemas de Conmutación de Enrutamiento

Concentrador:

Un concentrador  es un dispositivo que permite centralizar el cableado de una red y poder ampliarla. Esto significa que dicho dispositivo recibe una señal y repite esta señal emitiéndola por sus diferentes puertos. Trabaja en la capa física (capa 1) del modelo OSI o capa de Acceso en modelo TCP/IP.
En la actualidad, la tarea de los concentradores la realizan, con frecuencia, los conmutadores o switchs.

Repetidor:

Un repetidor es un dispositivo electrónico que recibe una señal débil o de bajo nivel y la retransmite a una potencia o nivel más alto, de tal modo que se puedan cubrir distancias más largas sin degradación o con una degradación tolerable.

En telecomunicación el término repetidor tiene los siguientes significados normalizados:

• Un dispositivo analógico que amplifica una señal de entrada, independientemente de su naturaleza (analógica o digital).
• Un dispositivo digital que amplifica, conforma, retemporiza o lleva a cabo una combinación de cualquiera de estas funciones sobre una señal digital de entrada para su retransmisión.

Hub:

Hub significa eje y se le denomina de manera común como concentrador. Se trata de un dispositivo utilizado en redes de área local (LAN), una red local es aquella que cuenta con una interconexión de computadoras relativamente cercanas por medio de cables. 

La función primordial del Hub es concentrar las terminales (otras computadoras cliente) y repetir la señal que recibe de todos los puertos. También puede tener la función de un servidor, ya que tiene la capacidad de gestionar los recursos compartidos de la red hacia los clientes), son la base de la creación de redes tipo estrella.

Switch:

Switch traducido significa interruptor. Se trata de un dispositivo inteligente utilizado en redes de área local (LAN), una red local es aquella que cuenta con una interconexión de computadoras relativamente cercanas por medio de cables. La función primordial del Switch es unir varias redes entre sí, sin examinar la información lo que le permite trabajar de manera muy veloz, ya que solo evalúa la dirección de destino, aunque actualmente se combinan con la tecnología Router para actuar como filtros y evitar el paso de tramas de datos dañadas.

Router:

Es un dispositivo que proporciona conectividad a nivel de red o nivel tres en el modelo OSI. Su función principal consiste en enviar o encaminar paquetes de datos de una red a otra, es decir, interconectar subredes, entendiendo por subred un conjunto de máquinas IP que se pueden comunicar sin la intervención de un encaminador (mediante bridges), y que por tanto tienen prefijos de red distintos.

Elaborar Cables de Red

Para comprender este tema, realizamos en clase un cable de par trenzado:

Estructura y configuración de medios de transmisión física.

Cable Coaxial

Es un cable utilizado para transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado vivo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla, blindaje o trenza, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. Entre ambos se encuentra una capa aislante llamada dieléctrico, de cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable. Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante (también denominada chaqueta exterior).
El conductor central puede estar constituido por un alambre sólido o por varios hilos retorcidos de cobre; mientras que el exterior puede ser una malla trenzada, una lámina enrollada o un tubo corrugado de cobre o aluminio. En este último caso resultará un cable semirrígido.

Construcción de un cable coaxial:

El apantallamiento tiene que ver con el trenzado o malla de metal (u otro material) que rodea los cables. El apantallamiento protege los datos que se transmiten, absorbiendo el ruido, de forma que no pasa por el cable y no existedistorsión de datos. Al cable que contiene una lámina aislante y una capa de apantallamiento de metal trenzado se le llama cable apantallado doble. Para grandes interferencias, existe el apantallamiento cuádruple. Este apantallamiento consiste en dos láminas aislantes, y dos capas de apantallamiento de metal trenzado.

Un cortocircuito ocurre cuando dos hilos o un hilo y una tierra se ponen en contacto. Este contacto causa un flujo directo de corriente (o datos) en un camino no deseado. En el caso de una instalación eléctrica común, un cortocircuito causará el chispazo y el fundido del fusible o del interruptor automático. Con dispositivos electrónicos que utilizan bajos voltajes, el efecto es menor, y casi no se detecta. Estos cortocircuitos de bajo voltaje causan un fallo en el dispositivo y lo normal es que se pierdan los datos que se estaban transfiriendo.

Una cubierta exterior no conductora (normalmente hecha de goma, teflón o plástico) rodea todo el cable, para evitar las posibles descargas eléctricas.
El cable coaxial es más resistente a interferencias y atenuación que el cable de par trenzado, por esto hubo un tiempo que fue el más usado.
La malla de hilos absorbe las señales electrónicas perdidas, de forma que no afecten a los datos que se envían a través del cable interno. Por esta razón, el cable coaxial es una buena opción para grandes distancias y para soportar de forma fiable grandes cantidades de datos con un sistema sencillo.

Cable de par trenzado:

El cable de par trenzado usado en telecomunicaciones en el que dos conductores eléctricos aislados son entrelazados para anular las interferencias de fuentes externas y diafonía de los cables opuestos.

El cable de par trenzado consiste en dos alambres de cobre aislados que se trenzan de forma helicoidal, igual que una molécula de ADN. De esta forma el par trenzado constituye un circuito que puede transmitir datos. Esto se hace porque dos alambres paralelos constituyen una antena simple. Cuando se trenzan los alambres, las ondas se cancelan, por lo que la radiación del cable es menos efectiva. Así la forma trenzada permite reducir la interferencia eléctrica tanto exterior como de pares cercanos.

Un cable de par trenzado está formado por un grupo de pares trenzados, normalmente cuatro, recubiertos por un material aislante. Cada uno de estos pares se identifica mediante un color.

Cada uno de estos pares se identifica mediante un color, siendo los colores asignados y las agrupaciones de los pares de la siguiente forma:

• Par 1: Blanco-Azul/Azul
• Par 2: Blanco-Naranja/Naranja
• Par 3: Blanco-Verde/Verde
• Par 4: Blanco-Marrón/Marrón

Tipos de cable de par trenzado:

Unshielded twisted pair (UTP) o par trenzado sin blindaje: son cables de pares trenzados sin blindar que se utilizan para diferentes tecnologías de redes locales. Son de bajo costo y de fácil uso, pero producen más errores que otros tipos de cable y tienen limitaciones para trabajar a grandes distancias sin regeneración de la señal, su impedancia es de 100 Ohmios.

Shielded twisted pair (STP) o par trenzado blindado: se trata de cables de cobre aislados dentro de una cubierta protectora, con un número específico de trenzas por pie. STP se refiere a la cantidad de aislamiento alrededor de un conjunto de cables y, por lo tanto, a su inmunidad al ruido. Se utiliza en redes de ordenadores como Ethernet o Token Ring. Es más caro que la versión sin blindaje y su impedancia es de 150 Ohmios.

Foiled twisted pair (FTP) o par trenzado con blindaje global: son unos cables de pares que poseen una pantalla conductora global en forma trenzada. Mejora la protección frente a interferencias y su impedancia es de 120 Ohmios.

Cable de fibra óptica:

La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total. La fuente de luz puede ser láser o un LED.

Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio y superiores a las de cable convencional. Son el medio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, también se utilizan para redes locales, en donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión.

 

Tipos de cable de fibra óptica:

Fibra multimodo: Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino. Esto supone que no llegan todos a la vez. Una fibra multimodo puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las fibras multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 2 km, es simple de diseñar y económico.

El núcleo de una fibra multimodo tiene un índice de refracción superior, pero del mismo orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran tamaño del núcleo de una fibra multimodo, es más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a componentes de menor precisión.

Además, según el sistema ISO 11801 para clasificación de fibras multimodo según su ancho de banda se incluye el +pichar (multimodo sobre láser) a los ya existentes OM1 y OM2 (multimodo sobre LED).

OM1: Fibra 62.5/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores.

OM2: Fibra 50/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores.

OM3: Fibra 50/125 µm, soporta hasta 10 Gigabit Ethernet (300 m), usan láser (VCSEL) como emisores.

Bajo OM3 se han conseguido hasta 2000 MHz km (10 Gbit/s), es decir, una velocidades 10 veces mayores que con OM1.

Fibra monomodo: Una fibra monomodo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. Se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño (8,3 a 10 micrones) que sólo permite un modo de propagación. 

Su transmisión es paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 400 km máximo, mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de información (decenas de Gbit/s).

Adaptadores de Red

¿Qué es un adaptador de red?
Es un dispositivo o placa (tarjeta) que se anexa a una computadora que permite comunicarla con otras computadoras formando una red.
Características:
Puede permitir crear una red inalámbrica o alambrada.
Puede venir en forma de placa o tarjeta, que se inserta en la placa madre, estas son llamadas placas de red. También pueden venir en pequeños dispositivos que se insertan generalmente en un puerto USB, estos suelen brindar conexión inalámbrica.

Consta de las siguientes partes:
 Interface de conexión al bus del ordenador.
 interface de conexión al medio de transmisión.
Elementos de configuración de la tarjeta: puentes, conmutadores etc.
Componentes electrónicos internos, propios de la tarjeta.

Tipos de adaptadores de red:
Adaptadores PCMCIA
Estos adaptadores, son casi de uso exclusivo de ordenadores portátiles, que son los que normalmente vienen equipados con este tipo de conector.

Adaptadores Wifi: Es un pequeño dispositivo que tiene la función de enviar y recibir datos sin la necesidad de cables en las redes inalámbricas de area local. El adaptador se inserta dentro del puert USB de la computadora y por sus características de portabilidad, no integra antena externa, sino que trae el receptor integrado dentro del cuerpo de la cubierta.

Adaptadores miniPCI: Este tipo de adaptador, son usados habitualmente por los portátiles y los routers inalámbricos, es un pequeño circuito similar a la memoria de los ordenadores portátiles, incluye la antena, aunque en la mayor parte de los dispositivos se puede incorporar una antena externa adicional.

Adaptadores USB: Son los más habituales, pos su precio y facilidad para instalarlo pudiendo ser usado en cualquier ordenador que disponga de puertos USB, sea sobremesa o portátil, incluso es posible adaptarlos a cualquier aparato electrónico que disponga de este tipo de conexión

Protocolos de Comunicación

Realizamos una práctica del comando IP CONFIG/ALL en el centro de cómputo:

Después usamos el mismo comando pero ésta vez en la computadora de nuestra casa:

Por último, en el salón, realizamos una práctica de lo que es el Sistema binario, convirtiendo una dirección IP a binario y viceversa.

Unidad 2:Topologías y Arquitecturas de redes

Topologías de red de área local

Primeramente veremos lo que significa Topología de una red.

Topología de una red.

Se define como una familia de comunicación usada por los computadores que conforman una red para intercambiar datos. En otras palabras, la forma en que está diseñada la red, sea plano físico o lógico.

Fueron ideadas para establecer un orden que evitase un caos que se produciría si en las estaciones de una red fueran colocadas en forma aleatoria. Tiene como objetivo hallar como todos los usuarios de red de la manera mas económica y eficaz; al mismo tiempo capacita la red para satisfacer las demandas de los usuarios con un tiempo de red lo mas reducido posible.

Topología Física:

Se refiere a la disposicion física de las máquinas , los dispositivos de red y cableado. Así, dentro de la topología fisica se pueden diferenciar 2 tipos deconexiones: Punto a punto y multipunto.

Topología lógica:

Se refiere al trayecto seguido por las señales a través de la topología física, es decir, la manera en que las estaciones se comunican a través del medio físico. Las estaciones se pueden comunicar entre sí, directa o indirectamentem siguiendo un trayecto que viene determinado por las condiciones de cada momento.

 

Red en anillo y doble anillo:

Es una topología de red en la que cada estación tiene una única conexión de entrada y otra de salida. Cada estación tiene un receptor y un transmisor que hace la función de traductor, pasando la señal a la siguiente estación.

En una red de anillo doble, dos anillos permiten que los datos se envíen en ambas direcciones. esta configuración crea redundancia (evita fallos) y evita colisiones. 

Red en bus:

Es aquella topología que se caracteriza por tener un único canal de comunicaciones al cual se conectan los diferentes dispositivos. De esta forma los dispositivos comparten el mismo canal para comunicarse entre sí.

Red híbrida:

Las redes pueden utilizar diversas tipologías para conectarse, por ejemplo en estrella.

Es una de las mas frecuentes y se deriva de la unión de varios tipos de topologías de red, de aquí el nombre de híbridas.

Ejemplos: En árbol, estrella-estrella, bus-estrella, estrella-anillo etc.