Redes locales de datos

1 Lan

Las Redes de área local (Local Area Network), también llamada Red de Acceso. Porque se utiliza para tener acceso hacia una red de área extendida. Este tipo de red cuando no posee conexión con otras ciudades, porque no está conectada a una red de área extendida, se le llama Red Interna (Intranet).
Es un sistema de comunicación entre computadoras, que permite compartir información y recursos, con la característica de que la distancia entre las computadoras debe ser pequeña.
La topología o la forma de conexión de la red, depende de algunos aspectos como la distancia entre las computadoras y el medio de comunicación entre ellas ya que este determina, la velocidad del sistema.
Red pequeña de 3 a 50 nodos, localizadanormalmente en un solo edificio perteneciente a una organización.

2 Ethernet

Con el paso del tiempo, Ethernet se ha convertido en el medio de acceso más conocido para equipos de sobremesa y se utiliza en entornos de red pequeños y grandes. Ethernet es un estándar que no pertenece a ninguna industria, y que ha tenido una gran aceptación por los fabricantes de hardware de red. Casi no existen problemas relacionados con la utilización de productos hardware para Ethernet de distintos fabricantes.

Orígenes de Ethernet
A finales de los sesenta la Universidad de Hawai desarrolló una WAN denominada ALOHA. (Una WAN extiende la tecnología de una LAN sobre un área geográfica más grande. La universidad ocupaba un área extensa y buscaba cómo conectar los equipos que estaban dispersos en el campus. Una de las características fundamentales de la red de la universidad era que utilizaba CSMA/CD como método de acceso.
Esta red fue la base para la arquitectura de red Ethernet actual. En 1972, Robert Metcalfe y David Boggs inventaron un esquema de cableado y comunicación en el Centro de Investigación de Xerox en Palo Alto (PARC) y en 1975 introdujeron el primer producto Ethernet. La versión original de Ethernet estaba diseñada como un sistema de 2.94 megabits por segundo (Mbps) para conectar unos 100 equipos sobre un cable de 1 kilómetro (0.62 millas).
La Ethernet de Xerox tuvo tanto éxito que Xerox, Intel Corporation y Digital Equipment Corporation diseñaron un estándar para Ethernet a 10 Mbps.
Especificaciones de Ethernet
En 1978, la Organización internacional de normalización (ISO) creó unconjunto de especificaciones para la conexión de dispositivos diferentes. Este conjunto de estándares se conoce como modelo de referencia OSI (OSI quiere decir Interconexión de Sistemas Abiertos). La especificación Ethernet realiza las mismas funciones que los niveles físico y de enlace de datos de este modelo. Estas especificaciones afectan a cómo se conecta el hardware y a cómo se intercambia la información. En la década de los ochenta el IEEE publicó el Proyecto 802. Este proyecto generó estándares para el diseño y compatibilidad de componentes hardware que operaban en el nivel físico y de enlace de datos. El estándar que pertenecía a Ethernet es la especificación 802.3 de IEEE.
Características de Ethernet
Actualmente, Ethernet es la arquitectura de red más popular. Esta arquitectura de banda base utiliza una topología en bus, normalmente transmite a 10 Mbps y utiliza CSMA/CD para regular el segmento de cable principal.
El medio Ethernet es pasivo, lo que significa que no requiere una fuente de alimentación, por lo que no fallará a no ser que el medio esté cortado físicamente o no esté terminado correctamente.
Aspectos básicos de Ethernet
Características básicas de Ethernet
Topologías: Bus lineal o bus en estrella
Tipo de arquitectura: Banda base.
Método de acceso: CSMA/CD.
Especificación: IEEE 802.
Velocidad de transferencia: 10 Mbps ó 100 Mbs.
Tipo de cable: Grueso, fino, UTP y STP
 El formato de trama de Ethernet
Ethernet divide los datos en paquetes en un formato que es diferente al de los paquetes de otras redes: Ethernet divide los datos en tramas. Sepueden utilizar los términos de «paquete» y «trama» de forma indistinta; en el contexto de Ethernet se utiliza el término de «trama». Una trama es un paquete de información transmitido como una unidad. Una trama Ethernet puede tener entre 64 y 1.518 bytes, pero la propia trama Ethernet necesita utilizar al menos 18 bytes; así pues, el tamaño de los datos de una trama Ethernet está entre 46 y 1.500 bytes. Cada trama contiene información de control y tiene la misma estructura básica.
Por ejemplo, la trama Ethernet II, utilizada por el Protocolo de control de transmisión/Protocolo Internet (TCP/IP), que se transmite a través de la red, consta de las secciones que aparecen en la siguiente tabla (TCP/IP se ha convertido en el estándar de hecho para la transmisión de datos en redes, incluyendo a Internet):
Componentes de una trama Ethernet II
Preámbulo: Indica el principio de la trama.
Destino y origen: Las direcciones de origen y destino.
Tipo: Se utiliza para identificar el protocolo del nivel de red, normalmente, IP o IPX (Intercambio de paquetes entre redes de Novell).
Comprobación de redundancia cíclica (CRC): Campo de comprobación de errores para determinar si la trama ha llegado sin errores.
Los estándares IEEE a 10 Mbps
Las redes Ethernet incluyen una variedad de alternativas de cableado y topologías. Existen cuatro topologías Ethernet de 10 Mbps:
10BaseT.
10Base2.
10Base5.
10BaseFL.
10Broad36
Estándar 10BaseT
En 1990, el comité IEEE publicó la especificación 802.3 para Ethernet en par trenzado. El resultado, 10BaseT (10 Mbps, Banda base sobre partrenzado), es una red Ethernet que suele utilizar cable de par trenzado sin apantallar (UTP) para la conexión de equipos. Normalmente 10BaseT suele utilizar UTP, pero también se puede utilizar cable de par trenzado apantallado (STP) sin cambiar ninguno de los parámetros de 10BaseT.
La mayoría de las redes de este tipo están configuradas en forma de estrella, pero internamente utilizan un sistema de comunicación en bus como el de otras configuraciones Ethernet. Normalmente, el hub de una red 10BaseT sirve como un repetidor multipuerto y se suele situar en los armarios de conexiones del edificio. Cada equipo está colocado en el extremo de un cable que está conectado al hub. Cada equipo tiene dos pares de hilos; un par se utiliza para recibir datos y otro par se utiliza para transmitir datos.
La longitud máxima de un segmento 10BaseT es 100 metros (328 pies). Se pueden utilizar repetidores para aumentar esta limitación. La longitud mínima del cable entre equipos es de 2,5 metros (unos 8 pies). Una LAN 10BaseT puede gestionar 1.024 equipos.
El cable UTP permite la transmisión de datos a 10 Mbps. Es fácil realizar cambios cambiando un cable en el panel de conexiones. Un cambio en el panel de conexiones no afectará a otros dispositivos de la red; esto difiere de una red con bus Ethernet tradicional.
Los hubs más recientes permiten la conexión a tipos de cable Ethernet fino y grueso. De esta forma, también es fácil convertir el cable Ethernet grueso a cable 10BaseT conectando un transceiver mini 10BaseT al puerto AUI de la tarjeta de red.
Resumen de las especificaciones de 10BaseT:
Cable: UTPCategoría 3, 4 ó 5.
Conectores: RJ-45 al final del cable.
Transceiver: Cada equipo necesita uno; algunas tarjetas lo tienen incorporado.
Distancia del transceiver al hub: Máximo de 100 metros (328 pies).
Estándar Ethernet 100BaseX
Este estándar, a veces denominado Fast Ethernet, es una extensión del estándar Ethernet existente. Utiliza cable UTP de Categoría 5 y utiliza CSMA/CD en una topología de bus en estrella, similar a 10BaseT, donde todos los cables están conectados a un hub.
Especificaciones del medio
100BaseX incorpora tres especificaciones para el medio:
100BaseT4 (UTP de Categoría 3, 4, o 5 de 4 pares).
100BaseTX (UTP de Categoría 5 de 2 pares o STP).
100BaseFX (cable de fibra óptica de dos hilos). 

Especificaciones del medio 100BaseX
Valor 
Representa
Significado actual
100
Velocidad de transmisión
100 Mbps.
Base
Tipo de señal
Banda base.
T4
Tipo de cable
Indica que se trata de cable de par trenzado utilizando cuatro pares de los utilizados en transmisión telefónica.
TX
Tipo de cable
Indica que se trata de cable de par trenzado utilizando dos pares de los utilizados en transmisión de datos.
FX
Tipo de cable
Indica que se trata de un enlace de fibra óptica que utiliza un cable de fibra óptica de dos hilos de fibra.

Consideraciones de rendimiento
La arquitectura Ethernet puede utilizar varios protocolos de comunicación y puede conectar entornos de computación diversos como NetWare, UNIX, Windows y Macintosh.
Segmentación
Se puede aumentar el rendimiento de Ethernet dividiendo un segmento con muchas conexiones en dos segmentos conmenos conexiones y uniéndolos con un bridge o con un router. Esto reduce el tráfico en cada segmento. Debido a que en cada segmento hay menos equipos intentando transmitir, aumenta el rendimiento.
Considere la división en segmentos si aumenta el número de equipos conectados a la red o si hay nuevas aplicaciones que demandan un ancho de banda elevado, como son los programas de bases de datos o de vídeo.
Sistemas operativos de red en Ethernet
Ethernet trabaja con los sistemas operativos de red más populares:
Microsoft Windows 95, Windows 98 y Windows ME.
Microsoft Windows NT Workstation y Windows NT Server.
Microsoft Windows 2000 Professional y Windows 2000 Server.
Microsoft LAN Manager.
Microsoft Windows para trabajo en grupo.
Novell NetWare.
IBM LAN Server. 
AppleShare.
UNIX.
Especificaciones Ethernet (IEEE 802.3)
 
10Base2
10Base5
10BaseT
Topología 
Bus
Bus
Bus en estrella.
Tipo de cable
RG-58 (Cable coaxial fino)
Cable grueso; cable del transceiver apantallado de un centímetro (3/8 pulgada)
Cable de par trenzado sin apantallar de Categoría 3, 4 o 5.
Conexión a la NIC
Conector BNC T
Conector DIX o AUI
RJ-45.
Resistencia del terminador, I (ohmios)
50
50
No se aplica
Impedancia, I 
50± 2
50± 2
85-115 en par trenzado sin apantallar; 135-165 en par trenzado apantallado.
Distancia
0.5 metros entre equipos (23 pulgadas)
2,5 metros (8 pies) entre conexiones y un máximo de 50 metros (164 pies) entre la conexión y el equipo
100 metros (328 pies) entre el transceiver (el equipo) y el hub.
Longitud máxima de un segmento de cable
185 metros(607 pies)
500 metros (1.640 pies)
100 metros (328 pies).
Número máximo de segmentos conectados
5 (utilizando 4 repetidores); sólo puede haber 3 segmentos con equipos conectados
5 (utilizando 4 repetidores) ; sólo puede haber 3 segmentos con equipos conectados
No se aplica.
Longitud total máxima de la red
925 metros (035 pies)
2.460 metros (8.000 pies)
No se aplica.
Número máximo de equipos por segmento
30 (En la red puede llegar a haber un máximo de 1.024 equipos)
100 
1 (Cada estación tiene su propio cable al hub. Puede haber hasta 12 equipos por hub y un máximo de 1.024 transceivers por LAN sin ningún tipo de conectividad).



3 Tokeng Ring

La arquitectura Token Ring fue desarrollada a mediados de los ochenta por IBM. Es el método preferido de IBM y es el que se suele encontrar en instalaciones de minis y mainframes. Aunque la popularidad en el mercado ha descendido en favor de Ethernet, sigue jugando un papel importante en el mercado de las redes.
Introducción
La versión de Token Ring de IBM se introdujo en 1984 en todo el entorno de IBM incluyendo:
Equipos personales.
Equipos de tamaño medio.
Mainframes y en el entorno de Arquitectura de sistemas en red (SNA). SNA es la arquitectura de red de IBM.
El objetivo de la versión de Token Ring de IBM era facilitar una estructura de cableado sencilla utilizando cable de par trenzado que conectase un equipo a la red mediante un enchufe de pared, y en el que el cableado principal se encontrase localizado en un lugar centralizado.
En 1985, la Token Ring de IBM se convirtió en un estándar del Instituto deestandarización nacional americano (ANSI)/IEEE. (ANSI es una organización que se creó en Estados Unidos en 1918 para el desarrollo y adopción de estándares comerciales y de comunicación; ANSI es el equivalente americano del ISO.)
Características de Token Ring
Una red Token Ring es una implementación del estándar IEEE 802.5. Sus métodos de acceso de paso de testigo a través del anillo, además de su cableado físico, permite distinguir unas redes Token Ring de otras.
Arquitectura
La arquitectura de una red Token Ring típica comienza con un anillo físico. Sin embargo, en su implementación de IBM, un anillo cableado en estrella, los equipos de la red se conectan a un hub central. El anillo lógico representa el sentido de circulación para los testigos entre equipos. El anillo de cable físico actual está en el hub. Los usuarios son parte de un anillo, pero se conectan a él a través de un hub.









Características básicas de Token Ring
Una red Token Ring incluye estas características:
Topología del cableado del anillo en estrella.
Método de acceso de paso de testigo.
Cableado de par trenzado apantallado y sin apantallar (Tipos 1, 2 y 3 de IBM).
Velocidades de transferencia entre 4 y 16 Mbps.
Transmisión banda base.
Especificaciones 802.5.
Formatos de trama


















El formato básico de la trama de datos de Token Ring consta de cabecera, datos y final.
El campo de datos suele formar la mayor parte de la trama.
Componentes de una trama de datos de Token Ring
Delimitador de inicio: Indica el inicio de la trama.
Control deacceso: Indica la prioridad de la trama y se trata de un testigo o de una trama de datos.
Control de trama: Contiene información sobre el Control de acceso al medio para todos los equipos o información de «estación final» para un solo equipo.
Dirección de destino: Indica la dirección del equipo que recibe la trama.
Dirección de origen: Indica el equipo que envió la trama.
Información o datos: Contiene los datos enviados.
Secuencia de control de la trama: Contiene información de comprobación de errores CRC.
Delimitador de fin: Indica el final de la trama.
Estado de la trama: Indica si la trama fue reconocida, copiada, o si la dirección de destino estaba disponible.
Funcionamiento de una red Token Ring
Cuando el primer equipo de Token Ring entra en línea, la red genera un testigo. El anillo es una formación de bits predeterminada (una serie de datos) que permite a un equipo colocar datos en los cables. El testigo viaja a través de la red preguntando a cada equipo hasta que un equipo indica que quiere transmitir datos y se apodera del testigo y ningún equipo puede transmitir hasta que no tome el control del testigo.
Una vez que una equipo se apodera del token, envía una trama de datos a través de la red. La trama viaja por la red hasta que alcanza el equipo con una dirección que coincida con la dirección de destino de la trama. El equipo de destino copia la trama en su búfer de recepción y marca la trama en el campo de estado de la trama para indicar que se ha recibido la información.
La trama continúa por el anillo hasta que llegue al equipo que la envió, de forma que sevalida la transmisión. A continuación, el equipo que envía retira la trama del anillo y transmite un testigo nuevo a éste.
En la red sólo puede haber un testigo activo y el testigo puede viajar sólo en una dirección del anillo.
Congestión de los bridges.
Congestión de los segmentos.
Actualización a las tecnologías de alta velocidad.
Un concepto reciente y relativamente nuevo para las redes Token Ring es el de la utilización de switches para proporcionar alternativas de alto rendimiento y de bajo coste utilizando bridges y routers. La idea de los switches es mover un dispositivo de una Token Ring a otra de forma electrónica. Estos conmutadores funcionan como los de un panel de conexiones. Los vendedores de hubs ofrecen una variedad de estos nuevos conmutadores para Token Ring.
Especificaciones para Token Ring
Topología: Anillo.
Tipo de cable: Cable de par trenzado apantallado o sin apantallar.
Resistencia del terminador, I (ohmios): No se aplica.
Impedancia (I): 100-120 UTP, 150 STP.
Longitud máxima del segmento de cable: Entre 45 y 400 metros, dependiendo del cable.
Distancia mínima entre equipos: 2,5 metros.
Número máximo de segmentos conectados: 33 unidades de acceso multiestación (MSAU).
Número máximo de equipos por segmento: 
Sin apantallar: 72 equipos por hub;
Apantallado: 260 equipos por hub.

4 Ejemplos de Conectividad

Conectividad analógica
La misma red que utiliza nuestro teléfono está disponible para los equipos. El nombre de esta red mundial es la Red telefónica pública conmutada (PSTN). En el marco de la informática, podemos pensaren PSTN como un gran enlace WAN que ofrece líneas telefónicas de llamada de grado de voz.
Líneas de llamada
El hecho de que PSTN fuese diseñada principalmente para la comunicación de voz hace que sea lenta. Las líneas analógicas de llamada requieren módems que pueden incluso hacerlas más lentas todavía. Por otro lado, la calidad de la conexión es inconsistente debido a que PSTN es una red de circuitos conmutados. Cualquier sesión de comunicación única será tan buena como los circuitos enlazados para esta sesión determinada. Sobre largas distancias, por ejemplo, país a país, pueden resultar considerablemente inconsistentes en los circuitos de una sesión a la siguiente. 
Líneas analógicas dedicadas









A diferencia de las líneas de llamada que deben volver a abrir la sesión cada vez que se utilizan, las líneas analógicas dedicadas (o alquiladas) se mantienen abiertas en todo momento. Una línea analógica alquilada es más rápida y fiable que una conexión de llamada. Sin embargo, es relativamente cara puesto que el proveedor de servicio está dedicando recursos a la conexión alquilada, independientemente de si se está utilizando la línea o no.
sDe llamada o dedicada?
Ningún tipo de servicio es el mejor para todos los usuarios. La mejor opción dependerá de un número de factores destacando:
La cantidad de tiempo de conexión que se utilizará.
El coste del servicio.
La importancia de tener tasas de transferencia de datos superiores y más fiable que una línea condicionada.
La necesidad de tener una conexión 24 horas al día.
Si no es frecuente la necesidad deestablecer la conectividad, pueden resultar más adecuadas las líneas de llamada. Si es necesario una conexión de alto nivel de fiabilidad y de utilización continua, entonces no resulta adecuada la calidad del servicio que proporciona una línea de llamada.
Conectividad digital
En algunos casos, las líneas analógicas proporcionan conectividad suficiente. No obstante, cuando una organización genera demasiado tráfico WAN, se tiene que el tiempo de transmisión hace que la conexión analógica sea ineficiente y costosa.
La organizaciones que requieren un entorno más rápido y seguro que el proporcionado por las líneas analógicas, pueden cambiar a las líneas de servicios de datos digitales (DDS). DDS proporciona comunicación síncrona punto a punto a 2,4, 4,8, 9,6 o 56 Kbps. Los circuitos digitales punto a punto son dedicados y suministrados por diferentes proveedores de servicio de telecomunicaciones. El proveedor de servicio garantiza ancho de banda completo en ambas direcciones configurando un enlace permanente desde cada punto final a la LAN.
La principal ventaja de las líneas digitales es que proporcionan una transmisión cerca del 99 por 100 libre de errores. Las líneas digitales están disponibles de diversas formas, incluyendo DDS, T1, T3, T4 y Switched-56.
No se requiere módem puesto que DDS utiliza comunicación digital. En su lugar, DDS envía datos desde un bridge o router a través de un dispositivo denominado Unidad de servicio de canales/Unidad de servicio de datos (CSU/DSU; Channel Service Unit/Data Service Unit).








Este dispositivo convierte las señales digitalesestándar que genera el ordenador en el tipo de señales digitales (bipolar) que forman parte del entorno de comunicación síncrona. Además, contiene la electrónica suficiente para proteger la red del proveedor de los servicios DDS.
Servicio T1
Para velocidades de datos muy altas, el servicio T1 es el tipo de línea digital más utilizado. Se trata de una tecnología de transmisión punto a punto que utiliza dos pares de hilos (un par para enviar y otro para recibir) para transmitir una señal en ambos sentidos (full-duplex) a una velocidad de 1,544 Mbps. T1 se utiliza para transmitir señales digitales de voz, datos y vídeo.
Las líneas T1 están entre las más caras de todos los enlaces WAN. Los abonados que ni necesitan ni pueden generar el ancho de banda de una línea T1 pueden abonarse a uno a más canales T1 con incrementos de 64 Kbps, conocido como Fractional T-1 (FT-1).
Multiplexación. Desarrollado por los Laboratorios Bell, T1 utiliza la tecnología denominada multiplexación. Diferentes señales de distintas fuentes se reúnen en un componente denominado multiplexor y se envían por un cable para la transmisión. En el punto destino de recepción, los datos se convierten en su formato original. Esta perspectiva surgió cuando se saturaban los cables telefónicos que transportaban sólo una conversión por cable. La solución al problema, denominada red T-Portadora, permitió a los Laboratorios Bell transportar muchas llamadas sobre un cable.
División del canal. Un canal T1 puede transportar 1,544 megabits de datos por segundo, la unidad básica de un servicio T-Portadora. T1 la divide en 24 canales ymuestrea cada canal 8.000 veces por segundo. Con este método, T1 permite 24 transmisiones simultáneas de datos sobre cada par de dos hilos.
Cada muestra del canal incorpora ocho bits. Cada uno de los 24 canales pueden transmitir a 64 Kbps puesto que cada canal se muestrea 8.000 veces por segundo. Este estándar de velocidad de datos se conoce como DS-0. La velocidad de 1,544 Mbps se conoce como DS-1.
Los velocidades de DS-1 se pueden multiplexar para proporcionar incluso velocidades de transmisión superiores, conocidas como DS-1C, DS-2, DS-3 y DS-4. La siguiente tabla muestra las correspondientes velocidades de transmisión:

Circuitos virtuales
Muchas de las redes de conmutación de paquetes utilizan circuitos virtuales. Se tratan de circuitos compuestos por una serie de conexiones lógicas entre el equipo emisor y el equipo receptor. El circuito cuyo ancho de banda se asigna por demanda no es un cable actual o permanente entre dos estaciones. La conexión se realiza después de que ambos equipos intercambien información y estén de acuerdo en los parámetros de la comunicación que establecen y mantienen la conexión. Estos parámetros incluyen el tamaño máximo de mensaje y el camino que tomarán los datos.
Los circuitos virtuales incorporan los siguientes parámetros de comunicaciones para asegurar la fiabilidad:
Reconocimientos.
Control de flujo.
Control de errores.
Los circuitos virtuales pueden durar tanto como dura la conversación (temporal) o como la comunicación entre los equipos (permanente).
Circuitos virtuales conmutados (SVC). En los circuitos virtuales conmutados(SVC), la conexión entre los equipos de destino utiliza una ruta específica a través de la red. Los recursos de la red se dedican al circuito y se mantiene la ruta hasta que se termine la conexión. Se conocen como conexiones punto a muchos puntos.
Circuitos virtuales permanentes (PVC). Los circuitos virtuales permanentes (PVC) son similares a las líneas alquiladas. Son, por tanto, permanentes y virtuales, excepto que el cliente paga sólo por el tiempo que utiliza la línea.