Redes de área local (LAN) Parte 1

1. Unidad 6 Redes de área local (LAN)Parte 1

2. Redes de Área Local (LAN) • Habitualmente son propiedad de la organización que las usa para interconectar sus propios equipos • Elementos fundamentales: • Topología • Medio de transmisión • Disposición del cableado • Técnica de control de acceso al medio

3. Redes de Área Local (LAN) • Topología • Se refiere a la forma según la cual se interconectan entre sí los puntos finales, o estaciones, conectados a la red. • Las topologías habituales en este tipo de redes son: • Bus • Árbol • Anillo • Estrella

4. Redes de Área Local (LAN) • Topología Bus

5. Redes de Área Local (LAN) • Topología Árbol

6. Redes de Área Local (LAN) • Comparación entre Bus y Árbol

7. Redes de Área Local (LAN) • Problemas de la topología Bus • Ya que la transmisión de una estación es recibida por todas las demás, es necesario algún método para indicar a quién va dirigida la transmisión • Se necesita también un mecanismo para regular la transmisión (tiempos de transmisión prolongados o simultaneidad de transmisiones)

8. Redes de Área Local (LAN) • Transmisión de tramas en topologías Bus • Las estaciones transmiten datos en bloques pequeños llamados «tramas» • Cada trama está compuesta por los datos a transmitir más una cabecera que contiene información de control

9. Redes de Área Local (LAN) • Topología Bus

10. Redes de Área Local (LAN) • Topología Anillo

11. Redes de Área Local (LAN) • Topología Anillo • Consta de un conjunto de repetidores unidos por enlaces punto a punto formando un bucle cerrado • Los enlaces son unidireccionales • Cada estación se conecta a la red mediante un repetidor • Los datos se transmiten en tramas • Una trama que circula por el anillo pasa por las demás estaciones • La estación de destino reconoce su dirección y copia la trama • La trama continúa circulando hasta que vuelve a la estación origen • El control de acceso al medio determina cuándo una estación puede insertar una trama

12. Redes de Área Local (LAN) • Topología Anillo

13. Redes de Área Local (LAN) • Topología Estrella

14. Redes de Área Local (LAN) • Topología Estrella • Cada estación está directamente conectada a un nodo central común, generalmente a través de dos enlaces punto a punto, uno para la transmisión y otro para la recepción

15. Redes de Área Local (LAN) • Topología Estrella

16. Redes de Área Local (LAN) • Elección de la topología • Forma parte del proceso de diseño de una LAN • Se debe hacer a la par de la elección del medio de transmisión, la disposición del cableado y la técnica de control de acceso al medio

17. Redes de Área Local (LAN) • Medios de transmisión para topología Bus

18. Redes de Área Local (LAN) • Medios de transmisión para topología Bus

19. Redes de Área Local (LAN) • Medios de transmisión para topología Bus • En esta topología sólo se utiliza el cable coaxial en banda base (Ethernet) • Sin embargo se utiliza muy poco en la actualidad, salvo en instalaciones preexistentes • Para una instalación nueva es más conveniente utilizar una topología estrella sobre par trenzado o fibra óptica

20. Redes de Área Local (LAN)

21. Redes de Área Local (LAN) • Elección del medio de transmisión • Está restringida por la topología • Otros aspectos a considerar: • Capacidad: debe soportar el tráfico de red esperado • Confiabilidad: Debe satisfacer los requisitos de disponibilidad • Tipos de datos soportados: ajustados a la aplicación • Alcance del entorno: debe proporcionar servicio a la gama de entornos requeridos

22. Redes de Área Local (LAN) • Elección del medio de transmisión

23. Arquitectura de protocolos (LAN) • La arquitectura de una LAN se describe mejor en términos de una jerarquía de protocolos que organizan las funciones básicas de la misma. • La arquitectura de protocolos estandarizada para redes LAN incluye las siguientes capas: • Física (Topología y medio de transmisión) • De control de acceso al medio (MAC) • De control de enlace lógico (LLC)

24. Arquitectura de protocolos (LAN) • Relación del estándar IEEE 802 con el modelo OSI OSI IEEE 802 Niveles superiores Niveles superiores Aplicables a redes LAN, MAN y WAN LLC Enlace de datos MAC Ámbito específico de IEEE 802 Física Física Medio

25. Arquitectura de protocolos (LAN) • Funciones de la capa física • Codificación/decodificación de señales • Generación/eliminación de preámbulo (para sincronización) • Transmisión/recepción de bits • Incluye una especificación del medio de transmisión y de la topología

26. Arquitectura de protocolos (LAN) • Funciones de la capa MAC • En transmisión, ensamblado de datos en tramas con campos de dirección y de detección de errores • En recepción, desensamblado de tramas, reconocimiento de dirección y detección de errores. • Control de acceso al medio de transmisión LAN • Funciones de la capa LLC • Interfaz con las capas superiores • Control de errores y de flujo

27. Arquitectura de protocolos (LAN) • En el protocolo TCP/IP (Unidad 1) habíamos visto que la unidad de datos (PDU) era: Secuencia de bytes de aplicación Datos del usuario Cabecera TCP Segmento TCP Cabecera IP Datagrama IP Paquete del nivel de red Cabecera de red

28. Arquitectura de protocolos (LAN) • En el modelo de referencia IEEE 802, la PDU resulta de agregar las cabeceras de LLC y MAC: Capa de aplicación Datos del aplicación Cabecera TCP Capa TCP Cabecera IP Capa IP Cabecera LLC Capa LLC Cabecera MAC Cabecera MAC Capa MAC Segmento TCP Datagrama IP UDP LLC Trama MAC

29. Arquitectura de protocolos (LAN) • Control de enlace lógico (LLC) • Especifica los mecanismos para: • Direccionar estaciones a través del medio • Controlar el intercambio de datos entre dos usuarios • El funcionamiento y formato de este estándar están basados en HDLC (Control de enlace de datos de alto nivel – Unidad 3). • Existen tres posibles servicios para dispositivos conectados que usan LLC

30. Arquitectura de protocolos (LAN) • Servicios LLC

31. Arquitectura de protocolos (LAN) • Servicios LLC • Generalmente, un vendedor ofrece estos servicios como opciones que el cliente puede elegir cuando compra el equipo. • Otra posibilidad es que el cliente compre un equipo que incluya todos o algunos de los servicios y seleccione cuál va a utilizar en función de la aplicación específica

32. Arquitectura de protocolos (LAN) • Servicios LLC

33. Arquitectura de protocolos (LAN) • Protocolo de control de acceso al medio (MAC) • Controla el acceso al medio de transmisión • Parámetros clave: • Dónde • Centralizado • Pro: Mayor control – Contra: Un solo punto de falla • Distribuido • Pro: Más redundante – Contra: Más complejo • Cómo • Sincrónico (asignación estática) • Se dedica una cierta capacidad a la conexión – No apropiada para LAN • Asincrónico (asignación dinámica) • En función de la demanda • Rotación circular (Round robin) – Reserva - Contención

34. Arquitectura de protocolos (LAN) • Protocolo de control de acceso al medio (MAC)

35. Interconexión de redes • A medida que una organización crece, también lo hace, en general, el tamaño de sus redes. • Llega un momento en el cual la red tiende a quedar subdimensionada, lo que se evidencia, fundamentalmente, en la disminución de la performance de la red. • Una forma de resolver esta cuestión consiste en subdividir la red en un conjunto de redes menores. • Por otra parte, en algunos casos, se hace necesario interconectar redes separadas de forma que se conviertan en una única y gran red.

36. Interconexión de redes • Los componentes que permiten realizar estas funciones son: • Repetidores (Repeaters) • Concentradores (Concentradores (Hubs)) • Puentes (Bridges) • Conmutadores (Switches) • Enrutadores (Routers) • Pasarelas (Gateways)

37. Repetidores (Repeaters) • Solamente opera en la capa física. • Recibe datos sobre un enlace de comunicaciones y los transmite, bit a bit, sobre otro enlace tan rápido como los recibe. • Permite extender el largo máximo admitido para una conexión en una red. • No es capaz de discriminar información, ni acumularla para conectar medios que tengan distintas velocidades. • Regenera la señal: cuando recibe una señal débil o corrupta crea una copia, bit a bit, con la potencia original.

38. Repetidores (Repeaters) La señal es restaurada a sus características originales La señal sufre pérdidas en un cable muy largo

39. Concentradores (Hubs) • Su función principal es la de conectar varias computadoras entre sí en una configuración estrella. • También cumplen la función de los repetidores ya que regeneran la señal a su paso por el mismo. • Permiten, conectados en cascada, crear segmentos de red que a su vez se conectan con otros segmentos

40. Concentradores (Hubs) • Algunos permiten también la interconexión de diferentes tipos de medios de transmisión. • Al igual que los repetidores, funcionan en el nivel físico de la red o sea, permiten la conexión física entre los dispositivos conectados manteniendo las características eléctricas y lógicas de las señales transportadas.

41. Concentradores (Hubs) • Conexión en estrella

42. Concentradores (Hubs) • Conexión en cascada

43. Puentes (Bridges) • Al igual que los dispositivos vistos hasta ahora, permite interconectar diferentes segmentos de una red, o varias redes entre sí. • A diferencia de ellos aísla el tráfico entre los diferentes segmentos de la red evitando que un segmento saturado, afecte a otro que no lo está. • Funciona en el nivel de la capa MAC, o sea realiza una función lógica elemental que consiste en: • Recoger todas las tramas que circulan por cada segmento. • Analizar la dirección de destino de cada trama. • Determinar si corresponde retransmitirlo a otro segmento o al mismo del cual proviene.

44. Puentes (Bridges) A-1 A-1 A-1 A-1 A-1 B-3 B-3 B-3 B-3 B-3 B-3 B-3 B-3 A-1 B-3

45. Conmutadores (Switches) • Los más comunes funcionan, al igual que los puentes, a nivel de la capa 2. • En la actualidad se tiende a utilizar directamente conmutadores cuando se desea segmentar el tráfico de la red o interconectar varias redes entre sí. • El caso típico de aplicación es el conmutador de piso o de departamento.

46. Conmutadores (Switches)

47. Conmutadores (Switches) • Ventajas • No se necesita cambiar el software ni el hardware de los dispositivos conectados, para convertir una LAN en bus o con concentrador en una red con conmutador • Suponiendo que el conmutador tiene suficiente capacidad para atender a todos los dispositivos conectados, cada uno de ellos tiene una capacidad dedicada igual a la de la LAN original completa • Escala fácilmente, pudiéndose conectar dispositivos adicionales mediante el incremento correspondiente de la capacidad

48. Conmutadores (Switches) • Tipos de conmutadores de capa 2

49. Conmutadores (Switches) • Conmutadores capa 2 vs. Puentes • Un conmutador de capa 2 puede ser visto como una versión full-dúplex de un concentrador • Puede incorporar además la lógica necesaria para funcionar como un puente multipunto • Actualmente se utilizan conmutadores de capa 2 en lugar de puentes

50. Conmutadores de capa 3 • Operan en la capa de red (Capa 3 del modelo OSI). • Por lo tanto utilizan la información de direccionamiento IP para encaminar el tráfico.