Soporte y Mantenimiento a Equipo de Computo: 2014

Sistemas de conmutación y enrutamiento

CONMUTACION

ENRRUTAMIENTO

Encaminamiento (o enrutamiento, ruteo) es la función de buscar un camino entre todos los posibles en una red de paquetes cuyas topologías poseen una gran conectividad.

CONCENTRADOR

Un concentrador o hub 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. Son la base para las redes de topología tipo estrella, También es llamado repetidor multi puerto.

Existen 3 clases de hubs, las cuales son:
- Pasivo: No necesita energía eléctrica. Se dedica a la interconexión.
- Activo: Necesita alimentación. Además de concentrar el cableado, regeneran la señal, eliminan el ruido y amplifican la señal .
-Inteligente: También llamados Smart hubs son hubs activos que incluyen microprocesador.

Características

1. El concentrador envía información todos los ordenadores que están conectados a él. Sin importar que halla un solo destinatario de la información.

2. Este tráfico genera más probabilidades de colisión. Una colisión se produce cuando un ordenador envía información de forma simultánea que otro ordenador. Al chocar los dos mensajes se pierden y es necesario retransmitir.

3. Un concentrador no tiene capacidad de almacenar nada.

4. Su precio es barato. Añade retardos derivados de la transmisión del paquete a todos los equipos de la red (incluyendo los que no son destinatarios del mismo).

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 el siguientes significado:

“Dispositivo analógico que amplifica una señal de entrada, independientemente de su naturaleza (analógica o digital).”

En el caso de señales digitales el repetidor se suele denominar regenerador ya que, de hecho, la señal de salida es una señal regenerada a partir de la de entrada.

Los repetidores se utilizan tanto en cables de cobre portadores de señales eléctricas como en cables de fibra óptica portadores de luz.

CONMUTADOR (SWITCH)

Switch es un dispositivo electrónico de interconexión de redes de ordenadores que opera en la capa 2 (nivel de enlace de datos) del modelo OSI.

Un conmutador interconecta dos o más segmentos de red, pasando datos de un segmento a otro, de acuerdo con la dirección de destino de los datagramas en la red. Fusionando las redes en una sola.

Conexiones en un Switch Ethernet:

Los conmutadores poseen la capacidad de aprender y almacenar las direcciones de red de nivel 2 (direcciones MAC) de los dispositivos alcanzables a través de cada uno de sus puertos.

Por ejemplo, un equipo conectado directamente a un puerto de un conmutador provoca que el conmutador almacene su dirección MAC. Esto permite que, a diferencia de los concentradores o hubs, la información dirigida a un dispositivo vaya desde el puerto origen al puerto de destino.

ENRUTADOR (ROUTER)

Enrutador (en inglés: router), ruteador o encaminador es un dispositivo de hardware para interconexión de red de computadoras que opera en la capa tres (nivel de red). Este dispositivo permite asegurar el enrutamiento de paquetes entre redes o determinar la ruta que debe tomar el paquete de datos.

Los enrutadores operan en dos planos diferentes:

Plano de Control, En la que el enrutador se informa de que interfaz de salida es la más apropiada para la transmisión de paquetes específicos a determinados destinos.

Plano de Reenvío, que se encarga en la práctica del proceso de envío de un paquete recibido en una interfaz lógica a otra interfaz lógica saliente. Comúnmente los enrutadores se implementan también como puertas de acceso a Internet, usándose normalmente en casas y oficinas pequeñas.

Técnicas de conmutación:

Técnica de datagramas: Cada paquete se trata de forma independiente, es decir, el emisor enumera cada paquete, le añade información de control (por ejemplo número de paquete, nombre, dirección de destino, etc...) y lo envía hacia su destino. Puede ocurrir que por haber tomado caminos diferentes, un paquete con número por ejemplo 6 llegue a su destino antes que el número 5. También puede ocurrir que se pierda el paquete número 4. Todo esto no lo sabe ni puede controlar el emisor, por lo que tiene que ser el receptor el encargado de ordenar los paquetes y saber los que se han perdido (para su posible reclamación al emisor), y para esto, debe tener el software necesario.

Técnica de circuitos virtuales: Antes de enviar los paquetes de datos, el emisor envía un paquete de control que es de Petición de Llamada, este paquete se encarga de establecer un camino lógico de nodo en nodo por donde irán uno a uno todos los paquetes de datos. De esta forma se establece un camino virtual para todo el grupo de paquetes. Este camino virtual será numerado o nombrado inicialmente en el emisor y será el paquete inicial de Petición de Llamada el encargado de ir informando a cada uno de los nodos por los que pase de que más adelante irán llegando los paquetes de datos con ese nombre o número.

Conmutación de datos

Conmutación de Datos Conmutación de paquetes que se conecta a otros conmutadores de paquetes, pero no a ninguna computadora host.

La conmutación de paquetes es un método de envío de datos en una red de computadoras. Un paquete es un grupo de información que consta de dos partes: los datos propiamente dichos y la información de control, que indica la ruta a seguir a lo largo de la red hasta el destino del paquete.

Funciones

Cada nodo intermedio realiza las siguientes funciones:

«Almacenamiento y retransmisión» (store and forward): hace referencia al proceso de establecer un camino lógico de forma indirecta haciendo "saltar" la información de origen al destino a través de los nodos intermedios.
Control de ruta (routing): hace referencia a la selección de un nodo del camino por el que deben retransmitirse los paquetes para hacerlos llegar a su destino.

Los paquetes en fin, toman diversas vías, pero nadie puede garantizar que todos los paquetes vayan a llegar en algún momento determinado. En síntesis, una red de conmutación de paquetes consiste en una "malla" de interconexiones facilitadas por los servicios de telecomunicaciones, a través de la cual los paquetes viajan desde la fuente hasta el destino.

Técnicas

Para la utilización de la conmutación de paquetes se han definido dos tipos de técnicas: los datagramas y los circuitos virtuales.

Datagramas

Internet es una red de datagramas.
En Internet existen 2 tendencias: orientado a conexión y no orientado a conexión.
En el caso orientado a conexión, el protocolo utilizado para transporte es TCP.
En el caso no orientado a conexión, el protocolo utilizado para transporte es UDP.
TCP garantiza que todos los datos lleguen correctamente y en orden.
UDP no tiene ninguna garantía.
No todos los paquetes siguen una misma ruta.
Un paquete se puede destruir en el camino, cuya recuperación es responsabilidad de la estación de origen (esto da a entender que el resto de paquetes están intactos).

Circuitos Virtuales

Son los más usados.
Su funcionamiento es similar al de la Red de conmutación de circuitos (la diferencia radica en que en los circuitos virtuales la ruta no es dedicada, sino que un único enlace entre dos nodos se puede compartir dinámicamente en el tiempo por varios paquetes).
Previo a la transmisión se establece la ruta previa por medio de paquetes de petición de llamada (pide una conexión lógica al destino) y de llamada aceptada (en caso de que la estación destino esté apta para la transmisión envía este tipo de paquete); establecida la transmisión, se da el intercambio de datos, y una vez terminado, se presenta el paquete de petición de liberación (aviso de que la red está disponible, es decir que la transmisión ha llegado a su fin).
Cada paquete tiene un identificador de circuito virtual en lugar de la dirección del destino.
Los paquetes se recibirán en el mismo orden en que fueron enviados.

Si no existiese una técnica de conmutación en la comunicación entre dos nodos, se tendría que enlazar en forma de malla. Una ventaja adicional de la conmutación de paquetes (además de la seguridad de transmisión de datos) es que como se parte en paquetes el mensaje, éste se está ensamblando de una manera más rápida en el nodo destino, ya que se están usando varios caminos para transmitir el mensaje, produciéndose un fenómeno conocido como transmisión en paralelo.
Además, si un mensaje tuviese un error en un bit de información, y estuviésemos usando la conmutación de mensajes, tendríamos que retransmitir todo el mensaje; mientras que con la conmutación de paquetes solo hay que retransmitir el paquete con el bit afectado, lo cual es mucho menos problemático. Lo único negativo, quizás, en el esquema de la conmutación de paquetes es que su encabezado es más grande.
La conmutación de paquetes se trata del procedimiento mediante el cual, cuando un nodo quiere enviar información a otro lo divide en paquetes, los cuales contienen la dirección del nodo destino. En cada nodo intermedio por el que pasa el paquete se detiene el tiempo necesario para procesarlo.

Conmutación digital

En este tipo de conmutación los equipos de conmutación deben establecer un camino físico entre los medios de comunicación previo a la conexión entre los usuarios. Este camino permanece activo durante la comunicación entre los usuarios, liberándose al terminar la comunicación. Ejemplo: Red Telefónica Conmutada. Su funcionamiento pasa por las siguientes etapas: solicitud, establecimiento, transferencia de archivos y liberación de conexión.

FUNCIONAMIENTO

La transmisión se realiza en tiempo real, siendo adecuado para comunicación de voz y video.

Acaparamiento de recursos. Los nodos que intervienen en la comunicación disponen en exclusiva del circuito establecido mientras dura la sesión.

No hay contención. Una vez que se ha establecido el circuito las partes pueden comunicarse a la máxima velocidad que permita el medio, sin compartir el ancho de banda ni el tiempo de uso.

El circuito es fijo. Dado que se dedica un circuito físico específicamente para esa sesión de comunicación, una vez establecido el circuito no hay pérdidas de tiempo calculando y tomando decisiones de encaminamiento en los nodos intermedios. Cada nodo intermedio tiene una sola ruta para los paquetes entrantes y salientes que pertenecen a una sesión específica.

Simplicidad en la gestión de los nodos intermedios.

Conmutación Ethernet

Un conmutador o switch es un dispositivo digital de lógica de interconexión de redes de computadoras que operan en la capa dos (Nivel de enlace de dato del modelo osi ), su función es interconectar dos o mas segmentos de red, de maneras similar a los puentes, pasando datos de un segmento a otro de acuerdo con la dirección MAC de destino de las tramas en la red.

Los conmutadores poseen la capacidad deaprender y almacenar las direcciones de red denivel 2 (direcciones MAC) de los dispositivosalcanzables a través de cada uno de sus puertos.Por ejemplo.un equipo conectado directamente a un puertode un conmutador provoca que el conmutadoralmacene su dirección MAC. Esto permite que, adiferencia de los concentradores o hubs, lainformación dirigida a un dispositivo vaya desdeel puerto origen al puerto de destino.

Conmutación es la conexión que realizan los diferentes nodos que existen en distintos lugares y distancias para lograr un camino apropiado para conectar dos usuarios de una red de telecomunicaciones. La conmutación permite la descongestión entre los usuarios de la red disminuyendo el tráfico y aumentando el ancho de banda.

El emisor divide los mensajes a enviar en un número arbitrario de paquetes del mismo tamaño, donde adjunta una cabecera y la dirección origen y destino así como datos de control que luego serán transmitidos por diferentes medios de conexión entre nodos temporales hasta llegar a su destino. Este método de conmutación es el que más se utiliza en las redes de ordenadores actuales. Surge para optimizar la capacidad de transmisión a través de las líneas existentes.

Circuito virtual: Cada paquete se encamina por el mismo circuito virtual que los anteriores. Por tanto se controla y asegura el orden de llegada de los paquetes a destinoDatagrama: Cada paquete se encamina de manera independiente de los demás Por tanto la red no puede controlar el camino seguido por los paquetes, ni asegurar el orden de llegada a destino.

Direccionamiento

Dirección IP

Las direcciones IP (IP es un acrónimo para Internet Protocol) son un número único e irrepetible con el cual se identifica una cmputadora conectada a una red que corre el protocolo IP.

Una dirección IP (o simplemente IP como a veces se les refiere) es un conjunto de cuatro numeros del 0 al 255 separados por puntos.

Las direcciones IP son numeros binarios de 32 bits que son usados como direcciones en los protocolos IPv4. Estan compuesto por cuatro numeros enteros (4 bytes) entre 0 y 255, escritos en el formato xxx.xxx.xxx.xxx. Los equipos en una red usan estas direcciones para comunicarse, de manera que cada equipo tiene una direccion IP exclusiva.

Los numeros de la izquierda indican la red y se les denomina netID (identificador de red).
Los numeros de la derecha indican los equipos dentro de esta red y se les denomina host-ID (identificador de host).
Cuando una direccion IP termina en 0 se obtiene lo que se llama una direccion de red.
La direccion 127.0.0.1 se denomina direccion de bucle de retorno por que indica el host local.
Direcciones IP publicas.
Constituyen el espacio de direcciones de Internet. Estas son asignadas para ser globalmente unicas. El organismo encargado de asignar estas direcciones es el ICANN.
Direcciones IP privadas (RFC 1918).
Reservados para la operacion de redes privadas. Cualquier organizacion puede usar estas direcciones IP en sus redes sin la necesidad de solicitarlo a un registro de internet.
Direcciones IP especiales y reservadas.
Reservados para aplicaciones como el multicasting.

Redes Clase A

El primer bit a la izq esta en 0, lo que significa que hay 2^7 (00000000 a 0111111) posibilidades de red.
El primer byte representa la red
xxx. yyy.www.zzz
IdRed IdComputadora
Las redes pueden ir desde 1.0.0.0 a 126.0.0.0, 126 redes
2^24 -2 = 16,777,214 equipos
Direcciones reservadas para red privadas (ICANN)
10.0.0.0 – 10.255.255.255 (Creacion de redes grandes)

Redes Clase B

Los primeros 2 bits son 1 y 0, lo que significa que existen 2^14 (10 000000 00000000 a 10 111111 11111111) posibilidades de red.
Los dos primeros bytes representan la red
xxx.yyy.www.zzz
IdRed IdComputadora
Las redes puden ir desde 128.0.0.0 a 191.255.0.0, 16384 redes.
2^16 – 2 = 65,534 equipos
Direcciones reservadas para red privadas (ICANN)
172.16.0.0 – 172.31.255.255 (Creacion de redes medianas)

Redes Clase C

Los primeros 3 bits son 1,1 y 0, lo que significa que hay 2^21 posibilidades de red, 2097152 redes.
Los tres primeros bytes representan la red
xxx.yyy.www.zzz
IdRed IdComputadora
Las redes pueden ir desde 192.0.0.0 a 223.255.255.0, 2097152 redes.
2^8 – 2 = 254 equipos
Direcciones reservadas para red privadas (ICANN)
192.168.0.0 – 192.168.255.255 (Creacion de redes pequeñas)

IP estatica: El equipo o dispositivo al que se le asigna tiene siempre la misma. Ya sea en Internet (IP fija pública) o en una red doméstica o empresarial (IP fija privada).

IP dinamica: Las IP de este tipo son variables. Un equipo o dispositivo puede tener una IP en un cierto momento y una distinta en otro.
No hay una norma fija sobre la frecuencia con que pueden cambiar. A veces se mantienen iguales durante mucho tiempo, mientras que otras cambian a menudo.

Dirección MAC

las tarjetas de red tipo Ethernet tienen una pequeña memoria en la que alojan un único dato para cada tarjeta de este tipo. se trata de la dirección MAC, y esta formada por 48 bits que se suelen representar mediante dígitos hexadecimales que se agrupan en seis parejas (cada pareja se separa de otra mediante dos puntos ":" o por guiones "-").

MAC se refiere a las siglas de Media Access Control que es el control de acceso al medio físico. Esta dirección es la identificación de un hardware, el medio físico utilizado para esta conexión.