ARQUITECTURA DE LAS REDES Maria T. Borges Prof. Maria Gisela Rivera Data y Comunicación CSIR 1220.

ARQUITECTURA DE LAS REDES

Maria T. BorgesProf. Maria Gisela RiveraData y ComunicaciónCSIR 1220

Definición de Arquitectura de una Red

• Arquitectura de red, es el diseño lógico, es la que tiene la función que permite a los equipos emitir y recibir, información por los medios físicos de la red. Son varias funciones, por ejemplo:

• 1.Especificar las caracteristicas propias de la transmisión de datos.

• 2. Controlar los errores ocasionados por el medio físico (cable).

• 3.Dividir los mensajes en paquetes.• 4. Control de errores por perdida

de datos.• 5. Conversion de datos. • 6. Facilidad de uso• .

Arquitectura de red es el medio más efectivo en cuanto a costo, para desarrollar e implementar un conjunto coordinado de productos, que se

puedan conectar. También es un plan con el que se conectan los protocolos y otros programas de software.

Modelo OSI La torre OSI es una (arquitectura) de protocolos, normalizada por la ISO.

Divide todas las funciones , que TIENE que realizar un sistema de comunicación en una serie de capas o niveles . Este modelo no normaliza ningún protocolo , solo dice que debe hacer cada capa. Aquí te presento dos tipos de arquitectura. El modelo OSI y el TCP/IP. Esto es un ejemplo de arquitectura de redes.

Arquitectura de una red

• No olvides que se refiere a la forma de cómo se transfiere, la información en ellas. Hay varias clases de arquitectura, pero te voy a mencionar, los tres tipos, principales de arquitectura:

• 1. Token Ring• 2. Red Ethernet• 3. Red Arcnet• Y también lo son:• 1. FDDI• 2. Apple Talk

Arquitectura Token Ring

• Es una arquitectura de red, desarrollada por IBM, con topología lógica en anillo y técnica de acceso de paso de testigo, que se puede conceptualizar como un cartero que pasa recogiendo y entregando paquetes de información. Se recoge en el estándar de IEEE 802.5. En desusó por la popularización de Ethernet. Se distingue mas por su método de transmitir la información, que por la forma en que se conectan las computadoras. Estas redes pueden transferir información ya sea a 4 mbps, utilizando cable tweisted pair sin protección a 16 mbps empleando cable tweisted pair con protección. Resultan mas caras que las Ethernet, pero son más estables.

Arquitectura Token Ring

• El anillo no representa un medio de difusión si no que una colección de enlaces punto a punto individuales. Cada nodo siempre pasa el mensaje , si este mensaje es para el entonces lo copia y lo vuelve a enviar.

Arquitectura Ethernet

. Este es uno de los más populares y el más aceptada como un estándar de red. Estas no utilizan un token para transferir información, para ello cada computadora espera una pausa y envía el mensaje. Es relativamente más baratas, comparada con otros tipos las tarjetas de estas utilizadas en la mayoria de las computadoras. Proveen diferentes medios para resolver un problema común (mover datos rápida y eficientemente , sobre el medio de la red).

Arquitectura red Ethernet

• Está basado en una topología bus

de cable coaxial, usando CSMA/CA para acceso al medio y transmisión en banda base a 10 MBPS. También es posible utilizar fibra óptica haciendo uso de los adaptadores correspondiente. Funciones de la arquitectura de Ethernet son:

• 1. Encapsulación de datos• 2. Manejo de enlace• 3. Codificación de los datos• 4. Acceso al canal• 5. Formato de trama• 6. El preámbulo• 7. Dirección de destino• 8. Dirección de origen

Tecnología Ethernet

• Esto para que vean• Las clases de red• Ethernet que existen.• Se incluye el cableado• las topologías física y la• Topología lógica• de cada una.

Arquitectura Arcnet

• Es una arquitectura (Attached Resource Computing Network), es un sistema banda base, con paso de testigo (token) que ofrece topologías flexibles en estrellas y bus a un precio bajo. La velocidad es de 2.5Mbits/seg. En si misma no es una norma IEEE. En 1981 la Standard Microsystems Corporation (SMC) desarrollo el primer controlador LAN en un solo chip , basado en el protocolo de paso de testigo ARCNET. Es una de las arquitectura más antigua y de las más usada en computadora personal. A menudo son más sencillas, más baratas y más flexible. Transfiere información a una velocidad cercana de 2.5 mbps y utilizan como medio de transmisión cable coaxial.

Red Arcnet• Tiene similitud con la arquitectura

de Token Ring, ya que esta usa un token para controlar el flujo de datos. El centro de esta red es un hubs y cada una de ellas utiliza una estructura tipo estrella para conectar las computadoras. Existen 3 tipos de hubs en esta red;

• 1.Hub activo• 2.Hub pasivo• 3. Hub inteligentes

• *Eficiencia= A pesar que tiene un ancho de banda bajo, es un método eficiente, para transmitir información, cuando se compara con otras arquitectura.

Modelo SNASystems Network Architecture

• • Otro tipo de arquitectura como el modelo• OSI. Este diseño lo dibujo, IBM. Aunque• hace las mismas funciones que el modelo

• OSI. Tratar de mantener una organización en• su propósito y funciones. Es muy complejo,• existe una biblioteca de funciones o API ,• llamada CPI-C especialmente para hacer• aplicaciones que se comuniquen utilizando• SNA. Los bancos lo siguen utilizando por• considerarlo, más seguro que el TCP/IP

Topología

• Clases de topología• existentes:• 1. Lineal• 2. Anillo• 3. Estrella• 4. Árbol• 5. Malla(2 estilos)• 6. Hipercubo• 7. Totalmente• conectado

Topología

• Las topologías de comunicación nos permiten, de una manera estándar, poder comunicarnos con las diferentes computadoras, ya sea en nuestra área o de una manera remota. La estructura de redes es conocida también como la topología de redes, estas nos indican cómo están diseñadas o presentadas. La topología de una red, se refiere a los diagramas físicos y lógicos de red y el flujo de información.

• La física, es el diseño físico de transmisión (cable) para conectar los equipos de la red. Ejemplos; cables, computadoras, conectores. Aquí también se especifican donde está la computadora y como todos los equipos de dicha red están conectados. Es la disposición real de los cables.

Continuación de la definición Topología

• También el medio de transmisión utilizado puede ser determinado por la estructura física de una red.

• La otra es topología lógica; Identifica como la información fluye a través de una red, el cual es determinado por varios factores. Unas pueden transferir archivos grandes y otras transfieren archivos pequeños. Es la forma en que los host se comunican a través del medio. Los dos tipos de topologías lógica más común son: Broadcast y transmisión de token

• 1. Broadcast= Cada host envía sus datos, hacia todos los demás host del medio de red. Transmisión que se le hace a todo el mundo.

• 2. host= se refiere a la estación o a cualquier dispositivo que transmita la red.

•

Continuación

• Las computadoras se comunican por medio de un intercambio de señales eléctricas, que se trasladan a través del medio de transmisión que conectan las maquinas. Las señales pueden

• tomar diferentes rutas• dependiendo de cómo • están conectadas a la • red.

Estructura de redes combinadas

• Utilizan las misma estructura para los niveles físicos y lógicos. Otras utilizan estructuras diferentes, para cada nivel. Las topologías mas corrientes de una red, son de punto a punto, de bus, en estrella y en anillo.

• Punto a Punto• Es la más sencilla y esta • Formada por dos • ordenadores • conectados

• entre si.

Topología en Bus

• En esta topología el servidor y todos los equipos terminales están conectados a una línea compartida, que mantiene a todas las computadoras interconectadas. El problema con esta conexión es que si hay que añadir una terminal, hay que cortar obligatoriamente el flujo de transmisión de datos. Esta topología consisten en un cable principal, coaxial en el que todo los equipos se conectan mediante un adaptador que tiene forma de T. En los extremos del cable hay una resistencia llamada Terminador, los cuales evitan los posibles rebotes de la señal, introduciendo una impedancia característica (50 ohm). Sin embargo en cada momento solo puede transmitir datos una de las computadoras y las demás tiene que esperar, para enviar sus mensajes. Es la topología usualmente utilizada en redes Ethernet.

Topología BusDesventajas: 1. De que un fallo en una parte del cableado detendria el sistema total o

parcialmente, en función del lugar en que se produzca. 2. Es difícil de encontrar y diagnosticar las averías que se producen. 3. Difícil de interceptar al usuario no autorizado. 4. Posee un retardo en la propagación de la información minimo, debido a

que los nodos de la red no deben amplificar la señal, siendo su función pasiva respecto al tráfico de la red.

* Añadir nuevos puestos supondria detener al menos por tramos, las actividades de la red. Sin embargo es un proceso rápido y sencillo.

Topología en Anillo

Es conectar en forma lineal, todos los ordenadores, en un bucle cerrado. La información se transfiere en un solo sentido a través del anillo, mediante un paquete especial de datos, llamado testigo, que se transmite de un nodo a otro nodo, hasta alcanzar el nodo destino. Al momento de tratar con fallas y averias, tiene la ventaja de poder derivar partes de la red mediante MAU’s aislando dichas partes defectuosa del resto de la red mientras se determina el problema. También no debe presentar problema el añadir una estación, ya que los MAU’s aíslan las partes a añadir hasta que se hallan lista. No hay que detener la red para nada. Esta red permite la transmisión simultanea de múltiples mensajes, pero como varias computadoras comprueban cada mensaje, la transmisión de datos resulta más lenta.

Topología en Anillo

• Desventajas:• 1. El cableado es más complejo.• 2. Es costoso• 3. Hay que utilizar unos dispositivos denominados• MAU’s (Unidades de Acceso Multiestaciòn) para• implementar físicamente el anillo.

• * Es similar a la topología bus, radican en la diferencia, que la de anillo tiene su primer y último nodo unidos formando así un circulo de comunicación.

Topología en Estrella

• Conecta varias computadoras con un elemento dispositivo central llamado HUB. El hub puede ser pasivo y transmitir cualquier entrada recibida a todos los ordenadores. De esta disposición se deduce el inconveniente de esta topología y es que la máxima vulnerabilidad se encuentra precisamente en el nodo central, ya que si este falla, toda la red fallaría. Aunque la seguridad que este nodo posee, hace que sea bastante improbable, que el nodo falle. Aunque tiene como ventaja una gran modularidad, lo que permite aislar una estación defectuosa con bastante sencillez y sin perjudicar al resto de la red, y a sí mismo para aumentar el número de estaciones o nodos, tampoco se perjudica el resto de la red.

• * Esta topología es usada en redes Ethernet y Arcnet.

• * Es uno de los métodos más confiables, ya que mientras no falle, el nodo central ,la red seguirá funcionando.

En esta el servidor posee una salida denominada, multipuerto y cada terminal está conectada directa y físicamente al servidor.

Topología Hibrida Son las más frecuentes y se derivan de la unión de topologías “puras”, estrella-estrella, bus-estrella, etc.

Topología de Estrella Extendida (Hibrida)

Relación entre Arquitectura y Protocolos

• La arquitectura tiene similitud ya que esto hace que se haga un formato o esquema, para organizar de una manera efectiva, los propósitos y funciones de las redes. Hay que recordar que la redes han sido hechas con el propósito de transferir datos, información, programas, sonido o videos desde una computadora o un terminal a otra computadora a través de medios electrónicos, también para compartir recursos, proveer confiabilidad, para todos. Si no hubiera un esquema, entonces todos esos protocolos, chocarían unos con otros, formando colisiones y nunca pudiéramos, hacer ninguna conexión. En las paginas sub siguientes he colocado una tabla en donde se utiliza el formato del modelo OSI, informando a su vez, que clase de protocolos van con que capa. Para que tengamos una mejor idea, de que al tenerlas organizadas en esta arquitectura que viene del (1984), es lo que ha hecho que tengamos una manera de comunicarnos, no solo cerca sino también a distancia.

Continuación Recordemos que no solo la arquitectura y los protocolos hacen posibles que nosotros tengamos y podamos hacer uso de estos beneficios de la tecnología moderna, como lo es el internet y otras más. Porque

sin la topología, que es la encargada de las conexiones para cada sistema, entonces no funcionaria. Ejemplo; Es como si yo deseara una estufa eléctrica y para ella yo desconociera, que se debe utilizar un circuito 30, solo para ella. Al comprarla desconociendo este detalle, tendría muchos problemas, ya que tendría que buscar un electricista, para que haga la evaluación, luego la conexión y entre materiales y mano de obra y los problemas que el se pueda encontrar, haría la situación mas complicada. Esto, de que el electricista no sea de los que dicen, si no hay diagrama de conexión de la existente en la casa, no trabajo con ella. Por eso la arquitectura, es similitud con los protocolos. De no haberla, no existiría una red. Ya que tampoco es solo poner cables, hay muchas cosas que se tienen que tomar en cuenta, como la necesidad del usuario o de la compañía, a la que se le va hacer la red. La distancia, tomar en cuenta el gasto de materiales y cuál es la más conveniente en el área en que se va a colocar.

ProtocolosProtocolos es una de las herramientas que

hace posible que tengamos esta

tecnología moderna, para nuestro servicios.

Definiciòn de Protocolos

• Protocolo : Es el lenguaje ( conjunto de reglas formales) que permite comunicar nodos (computadora) entre sì. Al encontrar un lenguaje comùn no existèn problemas de compatibilidad entre ellas. Segùn;

• http://www.alegsa.com.ar/Dic/protocolo.php

• Es conjunto de protocolos de red en los que se basa Internet y que permiten la transmisiòn de datos entre redes de computadoras. En ocasiones se le denominan conjuntos de protocolos TCP/IP , en referencia a los dos protocolos màs importantes que la componen: (TCP) Protocolo de Control de Transmisiòn y (IP) Protocolo de Internet. Segùn:

• http://es.wikipedia.org/wiki/Familia_de_protocolos_de_Internet

Existèn infinidades de protocolos de (a nivel de aplicaciòn) en internet, u otras redes, por ejemplo: HTTP, FTP, TCP, POP3, SMTP, SSH, IMAP, etc.

• Ejemplo usado: Modelo OSI• Tecnologìa y Protocolos de Red

• Nivel de aplicación DNS, FTP, HTTP, IMAP, IRC, NFS, NNTP, NTP, POP3, SMB/CIFS, SMTP, SNMP, SSH, Telnet, SIP...

• Nivel de presentación ASN.1, MIME, SSL/TLS, XML...

• Nivel de sesión NetBIOS... • Nivel de transporte SCTP, SPX, TCP, UDP...• Nivel de red AppleTalk, IP, IPX, NetBEUI,

X.25... • Nivel de enlace ATM, Ethernet,

Frame Relay, HDLC, PPP, Token Ring, Wi-Fi, STP...

• Nivel físico Cable coaxial, fibra óptica, par trenzado, microondas, radio, RS-232... I

Los protocolos pueden distinguirse entre: 1. Protocolo de Internet (IP) 2. Protocolo de Red 3. Protocolo tunelizado

*A la derecha pueden observar los distintos protocolos y tecnologìa relacionadas a las redes. Como se ve, son 7 niveles o capas y cada protocolo o tecnologìa se corresponde con uno de ellos.

Protocolo de Internet (IP)• Para explicar un poco , este tema usare el modelo de Arquitectura de red,

más usado, ya que explica mejor, la organización de los protocolos y es el modelo OSI. No existe un

• modelo oficial de protocolos• TCP/IP, al contrario de OSI.• Los protocolos se han hido • definiendo anárquicamente• y posteriormente• englobados en capas.

Dispositivos de conexión• Cada capa utiliza un dispositivo, para poder trabajar.

• 1. Bridges (puentes)= Se utilizan a sí mismo para interconectar • segmentos de red (amplia una red que ha llegado a su máximo, • ya sea por distancia o por el numero de equipo). Estos trabajan • en el nivel 2 de OSI, con direcciones físicas, por lo que filtra • trafico de un segmento a otro.• 2. Hub (Suministra una ubicación central donde todos los cables en • una red se unen. Hay dos clases de hub; hub pasivos y hub • activos. La mayoría de los hubs están diseñados para operar• un tipo de medio de transmisión.• 3.Router= Un dispositivo de hardware y software para interconexión • de redes de computadoras, que operan en la capa 3 (nivel • de red). La primera función de un router y la mas básica, es • saber si el destinatario de un paquete de información , esta • en nuestra propia red. También utiliza esta dirección de red,• para identificar la red destino.

Continuidad de los dispositivos de red

4. Switch= Dispositivo electrónico de redes de computadora que opera en la capa 2. Proporciona un punto de conexión físico común, para otros dispositivos y podemos distinguir varios tipos de concentradores; Pasivos, activos e inteligentes. Hubs y switches (concentradores e interruptores). 5. Gateway= También llamados traductores de protocolo. Son equipos que se encargan de servir de intermediario entre los distintos protocolos de comunicación para facilitar la interconexión de equipos distintos entre sí. También conectan redes entre sí. 6. NIC= Esta conectada físicamente a una computadora al medio de transmisión utilizado.

Continuidad de los dispositivos de red

• 7. Modem= Dispositivo que sirve para enlazar dos ordenadores, transformando • la señal. Servicio de interfaz con calidad de voz; unidades de servicio de • canal y unidad de servicio de datos (CSU-DSU) que realizan interfaz con • servicio TI/EI y adaptadores de terminal y terminación de red.

• Equipos de red conectados a un segmento

• 1. Transceivers= Equipos con una combinación de transmisor/ receptor de• información. Transmite paquetes de datos desde el controlador al bus• y viceversa.• 2. multitransceivers= Permiten la conexión de más de un equipo a la red, en el • mismo sitio, es decir, tienen varias salidas para equipos.• 3.multiport- transceivers= Son equipos que van conectados a un transceivers y • que tienen varias puertas de salida para equipos. Su única limitación es • que mediante estos equipos NO se pueden interconectar equipos que• conecten redes entre sí. •

Definición de los Protocolos

• Enrutable: Admiten la capacidad de asignar a cada dispositivo individual un numero de red y uno de host. También es un conjunto de protocolos de red que ofrecen información suficiente en su dirección de capa , para permitir a un router, que lo envié al dispositivo siguiente y finalmente a su destino. Definir el formato y uso de los campos dentro de un paquete. Protocolos enrutado son el IP y el de IPX de Novell, el DecNet, Apple Talk, Banyan Vines y Xerox Network System (XNS) se puede decir que son equipos intermedio, que sirven para conectarse a redes diferentes.

• No enrutable: Que no admiten la capa 3. Como el NetBeui y el DCL, estos no pueden pasar a una red diferente de la propia. Eran los que se usaban antes en las redes de Microsoft antes de establecerse TCP/IP como el estándar.

Protocolo Enrutable• Protocolos de enrutamiento (no lo confundas con los enrutados)

ya que estos determinan la ruta que siguen los protocolos enrutados hacia los destinos, Ejemplos:

• 1.De información de enrutamiento (RIP)• 2. De enrutamiento Gateway interior (IGRP)• 3. Primero de la ruta libre más corta (OSPF)• 4. El de Gateway Fronterizo (BGP)• 5. IGRP, que ahora es mejorado (EIGRP)• Protocolos no enrutables, que no admiten la capa 3:• 1. El más común es el NetBeui, es un protocolo pequeño,

veloz y eficiente que está limitado a la entrega de tramas de un segmento.

Conclusión• Sin en una arquitectura, hubiera una desorganización en las redes, no se

podría, uno comunicar, ni mantener una conexión estable. Gracias a los estándares que la IEEE, a inventado, podernos disfrutar de sus beneficios que son muchos. En combinación con los protocolos, que son las reglas con las que son reguladas las redes, la topología encargada de hacer las conexiones a conveniencia de los usuarios y así poner a disposición del mundo la manera de conectarse todos con todos. Recuerden que no se puede olvidar, los dispositivos como los enrutadores , que hacen posible, que podamos comprar el modelo o diseño de computadoras que nos gusta, ya que si su software , protocolos no son compatibles con alguna red. Nos dan las herramientas para que así sea. Ya se que el comerciante tiene que asegurarse de tener la información completa de los sistemas disponibles, para asegurarle al cliente el recibimiento de un buen equipo. Y que el propósito por el cual lo está adquiriendo será, satisfactorio y seguro.

Continuación• Esta información que aquí, he transmitido, me hace entender que es

compleja, las redes, pero que ningún momento, debemos dejar de disfrutar, lo que esta tecnología nos provee. Los sistemas de ATH, el internet, la manera de yo comunicarme con los míos, que están lejos de mi. A nivel que hasta los puedo ver y hablar con ellos a la misma vez, utilizando el medio de transmisión WEB. Lo difícil que es encontrar información histórica de cualquier país o del mundo y ahora con esta tecnología esta a nuestro alcance. Y otra cosa, antes tenias que esperar, para recibir noticias del extranjero y como paso últimamente, Michael Jackson murió y nos enteramos a los 10 minuto. Tembló la tierra en Haití y nos enterramos, de todos los sucesos rápido y hasta lo que pasa día a día. Mi esposo dijo y cito :“No sé porque la gente se preocupa o se sorprende, de que si la tierra tiembla o no, si eso siempre ha pasado y todos los días, lo que pasan es que antes tardaban muchos días en llegar la información y ahora, gracias al internet nos enteramos enseguida”.

Continuación• Es también que hay que estar pendiente hasta el uso que se le da.

Como en el momento que Ricky Martin admitió su preferencia sexual, primero lo hizo por Internet y segundo nos enteramos enseguida. El en un país y yo en Puerto Rico y me entere como si hubiera estado hablando conmigo directamente. Pero a la misma vez, se comenzaron a especular y tratar de dañar su imagen. Si es lo que le gusta, yo no creo que a la gente se le debe señalar por sus gustos. Es su vida y además es exitoso y creo que no tiene que demostrarle nada a nadie. Ves, que la tecnología tiene sus ,pro y sus contra. Recordemos que la idea de la Arquitectura, protocolos y topología es mantener las funciones, los servicios y protocolos organizados, para que las redes sean estables y seguras. Para brindar

Referencias

• http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/gilberto/redes/04_conceptosBasicos2.pdf

• http://www.ithinkweb.com.mx/capacita/redes_inf.html• http://www.ithinkweb.com.mx/investiga.php• http://www. Eveliux.com/mx/topologias-de-red.php• http://www.mitecnologico.com/main/TokenRing• http://www.mitecnologico.com/main/ProtocolosEnrutadosyd

eEnrutamiento• http://www.adrformacion.com/cursos/wserver/leccion3/tuto

rial3.html• http://www.google.com.pr/images?um=1&hl• http://es.kioskea.net/faq/656-redes-concentrador-hub-conm

utador-switch-y-router• http://www.google.es/custom?hl=es&safe=active&client=pub

.