presentacion unidad 1 fundamentos de redes

Fundamentos de RedesCatedrático:

Lic. Fernando Falcón Pérez

6to. Semestre

Ingeniería en Sistema

Presenta:

Víctor Esteban García Luciano

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Contenido

1. Fundamentos de Redes

1.1. Concepto de Red, su origen

1.2. Clasificación de las redes

1.2.1. De acuerdo a su tecnología de interconexión

1.2.2. De acuerdo a su tipo de conexión

1.2.2. 1. Orientadas

1.2.2. 2. No orientadas

1.2.3. De acuerdo a su relación

1.2.3.1. De igual a igual

1.2.3.2. Cliente – Servidor

1.3. Descripción del modelo OSI

1.3.1. Modelo de capas

1.3.2. proceso de capsulado de datos

1.4. Topología de redes

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1.1. Concepto de Red, y su Origen

Origen:Comienzo de la década de los 40 (época de los computadores de tarjetas perforadas) surge la idea de conectar dos maquinas para compartir funciones.Década de los 70. implementación de redes tipo x.25 (Intercambio de paquetes de datos entre nodos).Década de los 80. Empresas privadas empiezan a implementar redes privadas locales. Ethernet, creada por IBM en esta misma década, fue la primera red de uso comercial, pero se limitaba al uso militar.En la década de los 90 surge el boom de los computadores personales y por ende la necesidad de conectarse internamente entre ellos. Se crea Arpanet, red interna creada por la secretaria de defensa de Estados Unidos y que se convertiría en la Actual Internet.

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1.1. Concepto de Red, y su OrigenConcepto:

Una red es un conjunto de computadoras conectadas entre si por medio de cables, señales, ondas o cualquier otro método de transporte de datos, donde pueden compartir tanto información, recursos y servicios

Redes de comunicación, no son más que la posibilidad de compartir con carácter universal la información entre grupos de computadoras y sus usuarios.

Una red es un sistema en el que se conectan entre si varios equipos independientes para compartir datos y periféricos, tales como disco duro e impresora.

Surgen como respuesta a la necesidad de compartir datos de forma rápida.

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1.2. Clasificación de las redes1.2.1. De acuerdo a su tecnología de interconexión :

•Red de área personal (PAN): red de ordenadores que se encuentran cerca de una persona. Es una red de computadoras para la comunicación entre distintos dispositivos(tanto computadoras, puntos de acceso a internet, teléfonos celulares, PDA, dispositivos de audio, impresoras) cercanos al punto de acceso. Estas redes normalmente son de unos pocos metros y para uso personal. No debe rebasar los10 equipos interconectados para ubicarse como PAN.

•Red de área local (LAN): red que se limita a un área especial relativamente pequeña. Es la interconexión de varias computadoras y periféricos. Su extensión está limitada físicamente a un edificio o a un entorno de 200 metros, con repetidores, podría llegar a la distancia de un campo de 1 kilometro. Su aplicación más extendida es la interconexión de computadoras personales y estaciones de trabajo en oficinas, fábricas, etc.•Un LAN puede ser muy simple (dos equipos conectados con un cable) o compleja (cientos de equipos conectados dentro de una gran empresa, una LAN es que está confinada a un área geográfica limitada.

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1.2.1. De acuerdo a su tecnología de interconexión :

•Red de área de campus (CAN): red que se conecta en un área como un campus universitario.

•Red de área metropolitana (MAN): red de cobertura extensa; es una red de alta velocidad que da cobertura en un área geográfica extensa, proporciona capacidad de integración de múltiples servicios mediante la transmisión de datos, voz y vídeo, sobre medios de transmisión tales como fibra óptica y par trenzado. Este tipo de redes es una versión más grande que la LAN y que se basa en una tecnología similar a esta, La principal razón para distinguir una MAN con una categoría especial es que se ha adoptado un estándar para que funcione, que equivale a la norma IEEE. Las redes Man también se aplican en las organizaciones, en grupos de oficinas corporativas cercanas a una ciudad, estas no contiene elementos de conmutación, los cuales desvían los paquetes por una de varias líneas de salida potenciales. Estas redes pueden ser públicas o privadas. Las redes de área metropolitana, comprenden una ubicación geográfica determinada "ciudad, municipio", y su distancia de cobertura es mayor de 4 km .Son redes con dos buses unidireccionales, cada uno de ellos es independiente del otro en cuanto a la transferencia de datos U

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1.2. Clasificación de las redes1.2.1. De acuerdo a su tecnología de interconexión :

•Red de área amplia (WAN ): se extienden sobre un área geográfica extensa

WAN puede conectar equipos y otros dispositivos situados en extremos opuestos del planeta.

Una WAN consta de varias LAN interconectadas.

Podemos ver Internet como la WAN suprema.

•-Red de área local virtual (VLAN): se comunican como si estuvieran adjuntos a una división lógica de redes por medio de broadcast. Una VLAN consiste en una red de ordenadores que se comportan como si estuviesen conectados al mismo conmutador, aunque pueden estar en realidad conectados físicamente a diferentes segmentos de una red de área local. Los administradores de red configuran las VLANs mediante software en lugar de hardware, lo que las hace extremadamente flexibles. Una de las mayores ventajas de las VLANs surge cuando se traslada físicamente algún ordenador a otra ubicación: puede permanecer en la misma VLAN sin necesidad de cambiar la configuración IP de la máquina.

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1.2.2. De acuerdo a su tipo de conexión:

•Los ETD pueden comunicarse con el ECD/PAD de la red mediante dos técnicas distintas. La primera de ella es orientada a conexión y, la segunda es no orientada a conexión.

Conceptos:

ETD : Es un Equipo Terminal de Datos.

DATAGRAM: Un datagrama es un fragmento de paquete que es enviado con la suficiente información como para que la red pueda simplemente encaminar el fragmento hacia el equipo terminal de datos receptor, de manera independiente a los fragmentos restantes.

RUTEADO: Encaminamiento (o enrutamiento) Se trata de la función de buscar un camino entre todos los posibles en una red

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1.2. Clasificación de las redes1.2.2. De acuerdo a su tipo de conexión


•Una red orientada a conexión es aquella en la que inicialmente no existe conexión lógica entre los ETD y la red. Una red orientada a conexión cuida bastante los datos del usuario. El procedimiento exige una confirmación explicita de que se ha establecida la conexión, y si no es así la red informa al ETD solicitante que no ha podido establecer esa conexión. Las redes conectadas a conexión llevan un control permanente de todas las sesiones entre distintos ETD, e intentan asegurar que los datos no se pierdan en la red.

•Las redes orientas a conexión suelen compararse conceptualmente con el sistema telefónico. El que llama sabe que se ha establecido una comunicación cuando oye hablar a alguien al otro lado de la línea.

•El coste de una red orientada a conexión es mayor a una no orientada.

• El esquema orientado a conexión es el que predomina en las redes de ordenadores de gran cobertura

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•Los servicios orientados a conexión se caracterizan porque cumplen tres etapas en su tiempo de vida:•

Etapa 1: Negociación del establecimiento de la conexión. •

Etapa 2: Sesión de intercambio de datos •

Etapa 3: Negociación del fin de la conexión •Los servicios orientados a conexión pueden ser considerados como "alambrados", es decir, que existe un conexión alambrada entre los dos interlocutores durante el tiempo de vida de la conexión

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•Sistemas con sondeo/selección : La técnica de sondeo/selección funciona del mismo modo cuando se trata de conectar dos ordenadores; es posible designar ordenadores como primarios y secundarios, al igual como se hacía con las terminales. Los sistemas de este tipo giran en torno a dos tipos de órdenes: sondear y seleccionar. La misión del comando sondear es transmitir datos al ordenador primario, mientras que la función del comando seleccionar es justo la contraria: transmitir datos desde el nodo primario al secundario

•Arq. Continuo (ventanas móviles) : Otro ejemplo de sistema de sondeo primario/secundario es la técnica ARQ continuo .la cual permite a una estación solicitar automáticamente una retransmisión de otra estación. Este método puede emplear transmisión duplex integral. Los dispositivos ARQ continuo manejan el concepto de ventana de transmisión y de recepción. Sobre cada enlace se establece una ventana con el fin de reservar recursos para ambos ETD.

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1.2.2. 1. Orientadas •Sistema sin sondeo : Los sistemas primario/secundario sin sondeo se incluyen lo siguiente: Solicitud de transmisión/permiso para transmitir (RTS/CTS-request to send/clear to send); Xon/xoff; Acceso múltiple por división temporal (TDMA). Los dos primero métodos, RTS/CTS y Xon/ Xoff, son bastantes sencillos; el tercero, TDMA, es algo mas sofisticado, y se emplea en determinados sistemas de comunicación por satélite. Solicitud de transmisión/permiso para transmitir (RTS/CTS) Este protocolo de comunicación de datos esta considerado como de bastante bajo nivel. es muy utilizado, debido sobre todo a su fuerte relación y dependencia con el popular interfaz físico RS-262-C. El ejemplo de RS-232 para llevar acabo comunicaciones entra ETD es bastante frecuente en entornos locales, ya que RS-232-C es básicamente un interfaz para corta distancia

•Acceso múltiple por división temporal (TDMA): Un mecanismo mas elaborado para controlar sistemas primario/secundarios sin sondeo es el acceso múltiple por división temporal. Se trata de una versión más sofisticada del método de multiplexado por división en el tiempo (TDMA). El nodo c se designa como estación principal. Su misión es aceptar las solicitudes de las estaciones secundarias, que son indicaciones de que la estación secundaria desea utilizar el canal. Las solicitudes se envían como parte de las transmisiones en curso, dentro de un campo de control especial. Cada cierto tiempo, la estación de referencias transmite una trama de control que indica qué estación pueden emplear el canal durante un cierto periodo. Una vez recibidas una trama de autorización, la estación secundaria ajusta su reloj para transmitir dentro del intervalo preseñalado.

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1.2.2. 2. No Orientadas

•En este tipo de redes cada paquete es ruteado por separado hacia la terminal destino, esto indica que pueden llegar en desorden y es tarea de la capa de transporte re ordenarlos para que formen el paquete original.

•Las redes no orientadas a conexión pasan directamente del estado libre al modo de transferencia de datos, finalizado el cual vuelve al estado libre. Además, las redes de este no ofrecen confirmaciones, control de flujo ni recuperación de errores aplicables a toda la red, aunque estas funciones si existen para cada enlace particular, el coste de una red no orientada a conexión es mucho menor.

•Por el contrario, una red no orientada a conexión puede asimilarse al sistema de correos.

•Este tipo de redes son llamadas Datagramas, pasan directamente del estado libre al modo de transferencia de datos. En un sistema no orientado a conexión, no se hace contacto con el destino antes de que se envíe el paquete. Una buena analogía para un sistema de entrega no orientado a conexión es el sistema de correos

• Internet es una enorme red no orientada a conexión en la cual la entrega de paquetes. Un ejemplo de este tipo de red es INTERNET.

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1.2.2. De acuerdo a su tipo de conexión

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1.2.3. De acuerdo a su relación

•Dependiendo de la configuración y relación de los equipos es posible distinguir dos tipos de redes: cliente/servidor e igual a igual.

1.2.3. 1. De igual a igual

•En una red igual a igual todos los equipos pueden ser cliente y servidor al mismo tiempo, es decir, no existen equipos clientes exclusivos ni servidores dedicados. Por ejemplo, la red de la figura está formada por cuatro computadoras personales, cada una de las cuales puede ser cliente y/o servidor de las otras tres.

•No es habitual que en una red igual a igual exista un administrador de toda la red, sino que, suele ser el usuario de cada PC el que, haciendo las funciones de administrador, decida qué recursos compartir y cuáles no.

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15en el ejemplo, el escáner conectado a uno de los PCs estará compartido si el usuario que administra dicho equipo lo permite.

1.2. Clasificación de las redes1.2.3. De acuerdo a su relación


Desventajas de la arquitectura igual a igual

• Las redes igual a igual tienen diversas desventajas: • El sistema no está centralizado y esto dificulta la administración• Falta de seguridad• Ningún eslabón en la red es fiable• Por lo tanto, las redes igual a igual sólo son útiles para una pequeña cantidad de equipos (en general cerca de 10) y sólo son adecuadas para aplicaciones que no requieran un nivel alto de seguridad (no se aconseja para redes de negocios que posean datos confidenciales).

Ventajas de la arquitectura igual a igual

• Sin embargo, la arquitectura punto a punto tiene varias ventajas:• Costos reducidos (los costos de dichas redes son de hardware, cableado y mantenimiento)• Simplicidad claramente demostrada

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Instalación de una red igual a igual•Las redes igual a igual no requieren los mismos niveles de rendimiento y seguridad que las redes de servidores exclusivos. Por esta razón, se puede utilizar Windows NT Workstation, Windows for Workgroups o Windows 95, ya que todos estos sistemas operativos cuentan con todas las funcionalidades requeridas para una red igual a igual. • La configuración de una red como ésta incluye ciertos procedimientos estándar:• Los equipos están ubicados en la oficina del usuario•Cada usuario es su propio administrador y configura su propia seguridad•Se conecta con un cableado directo y simple•Esta arquitectura, en general, es suficiente para entornos con las siguientes especificaciones:•Menos de 10 usuarios•Todos los usuarios se encuentran en la misma área geográfica•La seguridad no es un asunto crítico•No hay planes de grandes expansiones para la compañía ni para la red en un futuro cercano.

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Administración de la red igual a igual• La red igual a igual satisface las necesidades de una compañía pequeña, aunque es posible que no sea adecuada en determinados entornos. Antes de elegir el tipo de red, se deben tener en cuenta los siguientes aspectos: A esto se le denomina "Administración": • Gestión del usuario y de la seguridad• Recursos disponibles• Mantenimiento de aplicaciones y datos• Instalación y actualización de las aplicaciones del usuario• En una red puesto a puesto normal no hay administrador. Cada usuario administra su propio equipo. Sin embargo, todos los usuarios pueden compartir sus recursos como lo deseen (datos en carpetas compartidas, impresoras, adaptadores de fax, etc.).

Ventajas de la arquitectura igual a igual

Sin embargo, la arquitectura punto a punto tiene varias ventajas:•Costos reducidos (los costos de dichas redes son de hardware, cableado y mantenimiento)•Simplicidad claramente demostrada

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1.2.3. 2. Cliente-Servidor

• En una red cliente/servidor existen dos tipos de equipos: clientes y servidores. Véase, en la siguiente figura, el ejemplo de una red cliente/servidor compuesta por tres equipos cliente y un equipo servidor, el cual permite compartir un escáner y una impresora.

• Las estaciones de trabajo son equipos clientes que pueden emplear los usuarios de una red para solicitar información (datos) y servicios (impresión de documentos, transferencia de ficheros, correo electrónico,...) a los equipos servidores.

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En el ejemplo de la figura, un solo servidor se encarga de realizar todas las tareas propias de un servidor, por tanto, los usuarios de las estaciones de trabajo sólo pueden acceder a los recursos de la red que permita dicho servidor



• Cuando en una red cliente/servidor existe una gran cantidad de recursos, es normal que existan varios servidores, pudiendo estar cada uno de ellos dedicado a ofrecer un solo tipo de servicio o información. Así, un servidor dedicado puede ser exclusivamente de archivos, de impresoras, de bases de datos, de correo electrónico, de páginas web, etc. Por norma general, los servidores dedicados son mucho más eficaces que aquellos que tienen asignadas múltiples tareas.

•.Las redes cliente/servidor están implantadas en muchas empresas y organizaciones. En todas ellas existe al menos un administrador de red, que es la persona encargada de su administración. Algunas de las tareas más importantes del administrador de una red son: configurarla, gestionar a los usuarios, gestionar sus recursos, garantizar la seguridad, etc.

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Características •En la arquitectura C/S el remitente de una solicitud es conocido como cliente. Sus características son:• Es quien inicia solicitudes o peticiones, tienen por tanto un papel activo en la comunicación (dispositivo maestro o amo).•Espera y recibe las respuestas del servidor.•Por lo general, puede conectarse a varios servidores a la vez.•Normalmente interactúa directamente con los usuarios finales mediante una interfaz gráfica de usuario.

Al receptor de la solicitud enviada por cliente se conoce como servidor. Sus características son:• Al iniciarse esperan a que lleguen las solicitudes de los clientes, desempeñan entonces un papel pasivo en la comunicación (dispositivo esclavo).•Tras la recepción de una solicitud, la procesan y luego envían la respuesta al cliente.•Por lo general, aceptan conexiones desde un gran número de clientes (en ciertos casos el número máximo de peticiones puede estar limitado).•No es frecuente que interactúen directamente con los usuarios finales.

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1.3. Descripción del modelo OSI• Creada en 1947, la Organización Internacional de Estandarización (ISO, International

Standards Organization) es un organismo multinacional dedicado a establecer acuerdos mundiales sobre estándares internacionales. Un estándar ISO que cubre todos los aspectos de las redes de comunicación es el modelo de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, Open System Interconnection). Un sistema abierto es un modelo que permite que dos sistemas diferentes se puedan comunicar independientemente de la arquitectura subyacente. Los protocolos específicos de cada vendedor no permiten la comunicación entre dispositivos no relacionados. El objetivo del modelo OSI es permitir la comunicación entre sistemas distintos sin que sea necesario cambiar la lógica del hardware o el software subyacente. El modelo OSI no es un protocolo; es un modelo para comprender y diseñar una arquitectura de red flexible, robusta e interoperable.

• ISO es la organización, OSI es el modelo

• El modelo de Interconexión de Sistemas Abiertos es una arquitectura por niveles para el diseño de sistemas de red que permite la comunicación entre todos los tipos de computadoras. Está compuesto por siete niveles separados, pero relacionados, cada uno de los cuales define un segmento del proceso necesario para mover la información a través de una red

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1.3. Descripción del modelo OSI• El modelo OSI está compuesto por siete niveles ordenados: el físico (nivel 1), el de

enlace de datos (nivel 2), el de red (nivel 3), el de transporte (nivel 4), el de sesión (nivel 5), el de presentación (nivel 6), y el de presentación

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La figura muestra los niveles involucrados en el envió de un mensaje del dispositivo A al dispositivo B. a medida que el mensaje viaja de A a B, puede pasar a través de muchos nodos intermedios. Estos nodos intermedios solo tienen habitualmente los tres primeros niveles del modelo OSI

En la figura , se da una visión global de los niveles OSI, datos L7 representa a las unidades de datos en el nivel 7, datos L6 representa a las unidades de datos en el nivel 6 y así sucesivamente. El proceso empieza en el nivel 7 (el nivel de aplicación) y a continuación se mueve de nivel a nivel en orden secuencial descendente. En cada nivel (exceptuando los niveles 7 y 1), se añade una cabecera a la unidad de datos. En el nivel 2, se añade también una cola.

1.3. Descripción del modelo OSI1.3.1. Modelo de capas•El modelo OSI está compuesto por siete niveles o capas ordenados: el físico (nivel 1), el de enlace de datos (nivel 2), el de red (nivel 3), el de transporte (nivel 4), el de sesión (nivel 5), el de presentación (nivel 6), y el de presentación.

Nivel físico

•El nivel físico coordina las funciones necesarias para transmitir el flujo de datos a través de un medio físico. Trata con las especificaciones eléctricas y mecánicas de la interfaz y del medio de transmisión. También define los procedimientos y las funciones que los dispositivos físicos y las interfaces tienen que llevar a cabo para que sea posible la transmisión

El nivel físico se relaciona con lo siguiente:

1.Características físicas de las interfaces y el medio. El nivel físico define las características de la interfaz entre los dispositivos y el medio de transmisión. También define el tipo de medio de transmisión.

2.Representación de los bits. Los datos del nivel físico están compuestos por un flujo de bits (secuencias de ceros y unos) sin ninguna interpretación. Para que puedan ser transmitidos, es necesario codificarlos en señales, eléctricas u ópticas. El nivel físico define el tipo de codificación (como los ceros y unos se cambian en señales).

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1.3. Descripción del modelo OSI1.3.1. Modelo de capas3.Tasa de datos. El nivel físico también define la tasa de transmisión: el número de bits enviados cada segundo. En otras palabras, el nivel físico define la duración de un bit, es decir, cuánto tiempo dura.

4.Sincronización de los bits. El emisor y el receptor deben estar sincronizados a nivel de bit. En otras palabras, los relojes del emisor y el receptor deben estar sincronizados.

5.Configuración de la línea. El nivel físico está relacionado con la conexión de dispositivos al medio. En una configuración punto a punto se conectan dos dispositivos a través de un enlace dedicado. En una configuración multipunto, un enlace es compartido por varios dispositivos.

6.Topología física. La topología tísica define cómo están conectados los dispositivos para formar una red. Los dispositivos deben estar conectados usando una topología en malla (cada dispositivo conectado a otro dispositivo), una topología en estrella (dispositivos conectados a través de un dispositivo central), una topología en anillo (un dispositivo conectado al siguiente, formando un anillo) o una topología tic bus (cada dispositivo está conectado a un enlace común).

7.Modo de transmisión. El nivel físico también define la dirección de la transmisión entre dos dispositivos: simplex, semidúplex o full-dúplex. En el modo simplex solamente un dispositivo puede enviar; el otro sólo puede recibir. El modo simplex es una comunicación en un solo sentido. En el modo semidúplex dos dispositivos pueden enviar o recibir, pero no al mismo tiempo. En el modo full-dúplex (o simplemente dúplex), dos dispositivos pueden enviar o recibir al misino tiempo.

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1.3. Descripción del modelo OSI1.3.1. Modelo de capasNivel de enlace de datos• El nivel de enlace de datos transforma el nivel físico, un simple medio de transmisión, en un enlace fiable y es responsable de la entrega nodo a nodo.

Entre las responsabilidades específicas del nivel de enlace de datos se incluyen las siguientes:

1.Tramado. El nivel de enlace de datos divide el flujo de bits recibidos del nivel de red en unidades de dalos manejables denominadas tramas.

2.Direccionamiento físico. Si es necesario distribuir las tramas por distintos sistemas de la red, el nivel de enlace de datos añade una cabecera a la trama para definir la dirección física del emisor (dirección fuente) y/o receptor (dirección destino) de la trama. Sí hay que enviar la trama a un sistema fuera de la red del emisor, la dirección del receptor es la dirección del dispositivo que conecta su red a la siguiente.

3.Control de flujo. Si la velocidad a la que el receptor recibe los datos es menor que la velocidad de transmisión del emisor, el nivel de enlace de datos impone un mecanismo de control de flujo para prevenir el desbordamiento del receptor.

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1.3.1. Modelo de capasNivel de enlace de datos4.Control de errores. El nivel de enlace de datos añade fiabilidad al nivel físico al incluir mecanismos para detectar y retransmitir las tramas defectuosas o perdidas. También usa un mecanismo para prevenir la duplicación de tramas. El control de errores se consigue normalmente a través de una cola que se añade al final de la trama.

5.Control de acceso. Cuando se conectan dos o más dispositivos al mismo enlace, los protocolos de nivel de enlace deben determinar en todo momento qué dispositivo tiene el control del enlace.

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En la, un nodo con dirección física 10 envía una trama a un nodo con dirección física 87. Ambos nodos están conectados por un enlace. En el nivel de enlace de datos la trama contiene direcciones físicas (enlaces) en la cabecera. Estas son los únicas direcciones necesarias. El resto de la cabecera contiene la información necesaria para este nivel. La cola contiene habitualmente algunos bits extra que son necesarios para la detección de errores.

1.3. Descripción del modelo OSI1.3.1. Modelo de capas

Nivel de red

•El nivel de red es responsable de la entrega de un paquete desde el origen al destino y, posiblemente, a través de múltiples redes (enlaces). Mientras que el nivel de enlace de datos supervisa la entrega del paquete entre dos sistemas de la misma red (enlaces), el nivel de red asegura que cada paquete va del origen al destino, sean estos cuales sean.• Si dos sistemas están conectados al mismo enlace, habitualmente no hay necesidad de un nivel de red. Sin embargo, si dos sistemas están conectados a redes distintas (enlaces) con dispositivos de conexión entre ellas (enlaces), suele ser necesario tener un nivel de red para llevar a cabo la entrega desde el origen al destino.

Las responsabilidades específicas del nivel de red incluyen:

1.Direccionamiento lógico. El direccionamiento físico proporcionado por el nivel de enlace de datos gestiona los problemas de direcciones locales. Si un paquete cruza la frontera de la red, es necesario tener otro tipo de direcciones para distinguir los sistemas origen de los del destino. El nivel de red añade una cabecera al paquete que viene del nivel superior que, entre otras cosas, incluye las direcciones lógicas del emisor y el receptor.

2.Encaminamiento. Cuando un conjunto de redes o enlaces independientes se conectan juntas para crear una red de redes (una internet) o una red más grande, los dispositivos de conexión (denominados encaminadores o pasarelas) encaminan los paquetes hasta su destino final. Una de las funciones del nivel de red es proporcionar estos mecanismos.

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Nivel de transporte

•El nivel de transporte es responsable de la entrega origen a destino (extremo a extremo) de todo el mensaje. Mientras que el nivel de red supervisa la entrega extremo a extremo de paquetes individuales, no reconoce ninguna relación entre estos paquetes. Trata a cada uno independientemente, como si cada pieza perteneciera a un mensaje separado, tanto si lo es como si no. Por otro lado, el nivel de transporte asegura que todo el mensaje llega intacto y en orden, supervisando tanto el control de errores como el control de flujo a nivel origen a destino.

Algunas de las responsabilidades específicas del nivel de transporte son las que siguen a continuación:

1.Direccionamiento en punto de servicio. Las computadoras suelen ejecutar a menudo varios programas al mismo tiempo. Por esta razón la entrega desde el origen al destino significa la entrega no sólo de una computadora a otra, sino también desde un proceso específico (programa en ejecución) en una computadora a un proceso específico (programa en ejecución) en el otro. La cabecera del nivel de transporte debe además incluir un tipo de dirección denominado dirección de punto de servicio (o dirección de puerto). El nivel de red envía cada paquete a la computadora adecuada; el nivel de transporte envía el mensaje entero al proceso adecuado dentro de esa computadora.

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Nivel de transporte

2.Segmentación y reensamblado. Un mensaje se divide en segmentos transmisibles, cada uno de los cuales contiene un cierto número de secuencias. Estos números permiten al nivel de transporte reensamblar el mensaje correctamente a su llegada al destino e identificar y reemplazar paquetes que se han perdido en la transmisión.

3.Control de conexión. El nivel de transpone puede estar orientado a conexión o no. Un nivel de transporte no orientado a conexión trata cada segmento como un paquete independiente y lo pasa al nivel de transporte de la máquina destino. Un nivel de transporte orientado a conexión establece una conexión con el nivel de transporte del destino antes de enviar ningún paquete. La conexión se corta después de que se han transferido todos los paquetes de datos.

4.Control de flujo. Al igual que el nivel de enlace de datos, el nivel de transporte es responsable del control de flujo. Sin embargo, el control de flujo de este nivel se lleva a cabo de extremo a extremo y no sólo en un único enlace.

5.Control de errores. Al igual que el nivel de enlace de datos, el nivel de transporte es responsable de controlar los errores. Sin embargo, el control de errores en este nivel se lleva a cabo de extremo a extremo y no sólo en un único enlace. El nivel de transporte del emisor asegura que todo el mensaje llega al nivel de transporte del receptor sin errores (daños, pérdidas o duplicaciones). Habitualmente, los errores se corrigen mediante retransmisiones.

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1.3.1. Modelo de capasNivel de sesión•Los servicios provistos por los tres primeros niveles (físico, enlace de datos y redes) no son suficientes para algunos procesos. El nivel de sesión es el controlador de diálogo de la red. Establece, mantiene y sincroniza la interacción entre sistemas de comunicación.

Algunas responsabilidades específicas del nivel de sesión son las siguientes:

1.Control de diálogo. El nivel de sesión permite que dos sistemas establezcan un diálogo. Permite que la comunicación entre dos procesos tenga lugar en modo semiduplex (un sentido cada vez) o full-dúplex (los dos sentidos al mismo tiempo). Por ejemplo, el diálogo entre un terminal conectado a una computadora puede ser semiduplex.

2. Sincronización. El nivel de sesión permite que un proceso pueda añadir puntos de prueba (checkpoints) en un flujo de datos. Por ejemplo, si un sistema está enviando un archivo de 2000 páginas, es aconsejable insertar puntos de prueba cada 100 páginas para asegurar que cada unidad de 100 páginas se ha recibido y reconocido independientemente. En este caso, si hay un fallo durante la transmisión de la página 523, la retransmisión comienza en la página 501: las páginas I a 500 no deben ser retransmitidas. U

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1.3. Descripción del modelo OSI1.3.1. Modelo de capasNivel de presentación•El nivel de presentación está relacionado con la sintaxis y la semántica de la información intercambiada entre dos sistemas

Las responsabilidades específicas del nivel de presentación incluyen:

1.Traducción. Los procesos (programas en ejecución) en los sistemas intercambian habitualmente la información en forma de tiras de caracteres, números, etc. Es necesario traducir la información a flujos de bits antes de transmitirla. Debido a que cada computadora usa un sistema de codificación distinto, el nivel de presentación es responsable de la interoperabilidad entre los distintos métodos de codificación. El nivel de presentación en el emisor cambia la información del formato dependiente del emisor a un formato común. El nivel de presentación en la máquina receptora cambia el formato común en el formato específico del receptor.

2. Cifrado. Para transportar información sensible, un sistema debe ser capaz de asegurar la privacidad. El cifrado implica que el emisor transforma la información original a otro formato y envía el mensaje resultante por la red. El descifrado ejecuta el proceso inverso del proceso original para convertir el mensaje a su formato original.

3. Compresión. La compresión de datos reduce el número de bits a transmitir. La compresión de datos es particularmente importante en la transmisión de datos multimedia tales como texto, audio y vídeo.

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1.3. Descripción del modelo OSI1.3.1. Modelo de capasNivel de aplicación•El nivel de aplicación permite al usuario, tanto humano como software, acceder a la red. Proporciona las interfaces de usuario y el soporte para servicios como el correo electrónico, el acceso y la transferencia de archivos remotos, la gestión de datos compartidos y otros tipos de servicios para información distribuida.

Algunos de los servicios específicos provistos por el nivel de aplicación incluyen:

• Terminal virtual de red. Un terminal virtual de red es una versión de un terminal físico y permite al usuario acceder a una máquina remota. Para hacerlo, la aplicación crea una emulación software de un terminal en la máquina remota. La computadora del usuario habla al terminal software, que a su vez, habla al host y viceversa. La máquina remota cree que se está comunicando con uno de sus propios terminales y permite el acceso.

• Transferencia, acceso y gestión cíe archivos (FTAM). Esta aplicación permite al usuario acceder a archivos en una computadora remota (para cambiar datos o leer los datos), recuperar archivos de una computadora remota y gestionar o controlar los archivos en una computadora remota.

• Servicios de correo. Esto aplicación proporciona las bases para el envió y almacenamiento del correo electrónico.

• Servicios de directorios. Esta aplicación proporciona acceso a bases de datos distribuidas que contienen información global sobre distintos objetos y servicios.

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Funciones de los 7 niveles

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1.3. Descripción del modelo OSI1.3.2. Proceso de Encapsulado de datos

Todas las comunicaciones de una red parten de un origen y se envían a un destino. La información que se envía a través de una red se denomina datos o paquetes de datos. Si un computador (host A) desea enviar datos a otro (host B), en primer término los datos deben empaquetarse a través de un proceso denominado encapsulamiento.

•El encapsulamiento rodea los datos con la información de protocolo necesaria antes de que se una al tránsito de la red. Por lo tanto, a medida que los datos se desplazan a través de las capas del modelo OSI, reciben encabezados, información final y otros tipos de información.

•Una vez que se envían los datos desde el origen, viajan a través de la capa de aplicación y recorren todas las demás capas en sentido descendente. El empaquetamiento y el flujo de los datos que se intercambian experimentan cambios a medida que las capas realizan sus funciones para los usuarios finales.

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1.3. Descripción del modelo OSI1.3.2. Proceso de Encapsulado de datosLas redes deben realizar los siguientes cinco pasos de conversión a fin de encapsular los datos:

1.Crear los datos. Cuando un usuario envía un mensaje de correo electrónico, sus caracteres alfanuméricos se convierten en datos que pueden recorrer la internetwork.

2.Empaquetar los datos para ser transportados de extremo a extremo. Los datos se empaquetan para ser transportados por la internetwork. Al utilizar segmentos, la función de transporte asegura que los hosts de mensaje en ambos extremos del sistema de correo electrónico se puedan comunicar de forma confiable.

3.Agregar la dirección de red IP al encabezado. Los datos se colocan en un paquete o datagrama que contiene un encabezado de paquete con las direcciones lógicas de origen y de destino. Estas direcciones ayudan a los dispositivos de red a enviar los paquetes a través de la red por una ruta seleccionada.

4.Agregar el encabezado y la información final de la capa de enlace de datos. Cada dispositivo de la red debe poner el paquete dentro de una trama. La trama le permite conectarse al próximo dispositivo de red conectado directamente en el enlace. Cada dispositivo en la ruta de red seleccionada requiere el entramado para poder conectarse al siguiente dispositivo.

5.Realizar la conversión a bits para su transmisión. La trama debe convertirse en un patrón de unos y ceros (bits) para su transmisión a través del medio. Una función de temporización permite que los dispositivos distingan estos bits a medida que se trasladan por el medio. El medio en la internetwork física puede variar a lo largo de la ruta utilizada. Por ejemplo, el mensaje de correo electrónico se puede originar en una LAN, atravesar el backbone de una universidad y salir por un enlace WAN hasta llegar a su destino en otra LAN remota.

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1.4. Topología de Redes

• El término topología se refiere a la organización o distribución física de los equipos, cables y otros componentes de la red.

• Topología es el término estándar que utilizan la mayoría de los profesionales de las redes cuando se refieren al diseño básico de la red.

• También puede conocerse como: esquema físico, diseño, diagrama o mapa.

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Esquemas para la conexión de redes• El término topología se refiere a la organización

o distribución física de los equipos, cables y otros componentes de la red.

• Topología es el término estándar que utilizan la mayoría de los profesionales de las redes cuando se refieren al diseño básico de la red.

• También puede conocerse como: esquema físico, diseño, diagrama o mapa. (c

) Pro

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Esquemas para la conexión de redes

• La selección de una topología tendrá impacto sobre:• El tipo de equipo necesario• Capacidades del equipo• Crecimiento de la red• Formas de administrar la red

• Es determinante la planificación de la red antes de hacer cualquier tipo de inversión.

(c)

Pro

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. O

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, 2007

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Topologías Estándar

• Todos los diseños de redes parten de cuatro topologías básicas:• Bus: dispositivos conectados a un cable común.• Estrella: conexión de equipos a segmentos de cables

que arrancan de un punto único o hub.• Anillo: conexión de equipos a un cable que forma un

bucle.• Malla: conecta todos los equipos de la red entre si con

cables separados

(c)

Pro

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, 2007

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Topologías• Topología Física de una red se refiere al propio cable.• Topología Lógica de una red es la forma en la que se

transmiten las señales por el cable.

(c)

Pro

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, 2007

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Bus

• También recibe el nombre de “bus lineal” porque los equipos conectan en línea recta.

• Es el método más simple y común. Consta de un único cable llamado segmento central (trunk, backbone o segmento) que conecta todos los equipos de la red en una única línea.

(c) Profa. N. Ortiz, 2007 42

Comunicación en el Bus

• Los equipos en esta topología se comunican enviando datos a un equipo en particular, enviando estos datos sobre el cable en forma de señales electrónicas.

• Necesitas conocer tres conceptos fundamentales:• Envió de señal• Rebote o eco de la señal• Terminal

(c)

Pro

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, 2007

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Envío de señal

• Los datos de red en forma de señales electrónicas se envían a todos los equipos de la red. Esta solo será aceptada por aquel equipo cuya dirección coincida con la dirección codificada en la señal original. Los demás equipos deben rechazar los datos. Solo puede haber un equipo enviando mensajes.


Envío de señal

• Como en cada momento solo puede haber un equipo enviando datos en una red en bus, el número de equipos conectados afectará el rendimiento de la red.

• Mientras más equipos haya en el bus, más equipos estarán esperando para transmitir datos y como consecuencia la red será lenta.

(c)

Pro

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Envío de señal

• La cantidad de equipos conectados no es el único factor que determina el rendimiento del bus, también pueden ser:• El hardware de la red• Número total de órdenes emitidas esperando a ser

ejecutadas• Tipos de aplicaciones• Tipo de cable• Distancia entre los equipos

(c)

Pro

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, 2007

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Envío de señal

• Los nodos de esta red no son responsables de pasar datos de uno a otro. Por consiguiente, si falla alguno de ellos, no se afecta al resto de la red.


Rebote o Eco de Señal

• Como los datos o la señal electrónica, se envían a toda la red, viajan de un extremo a otro del cable. Si se permite a la señal que continúe ininterrumpidamente, rebotará una vez y otra por el cable evitando que otros equipos envíen señales.

• La señal debe ser detenida una vez que haya tenido la oportunidad de alcanzar la dirección de destino correcta.

(c)

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Rebote o Eco de Señal

(c)

Pro

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Terminal

• Para detener el rebote o eco de la señal, se coloca un terminal en cada uno de los extremos del cable para absorber las señales libres.

• Al absorber la señal libre se libera el cable para que otros equipos puedan enviar datos.

• Todos los extremos de cada segmento debe estar conectados a algo

(c)

Pro

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Terminal

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Interrupción de la comunicación en la red

• Si el cable es separado físicamente en dos partes o se desconecta un extremo del mismo, se produce una rotura en el cable.

• En cualquiera de estos casos, uno o ambos extremos del cable no tendrán un terminal, la señal rebotará y la actividad de la red se detendrá.

• Esto es una de las razones por la cual una red puede “caer”.

(c)

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• Cuando se “cae” la red los equipos pueden seguir funcionando aislados, pero, mientras este interrumpido el segmento, no podrán comunicarse entre sí, ni acceder a los recursos compartidos.

• Los equipos del segmento caído intentaran establecer conexión, lo que provocará que el rendimiento de las estaciones sea mas lento.

(c)

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(c)

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Expansión de la Red

• A medida que crece el tamaño físico de la instalación, la red también necesitará crecer.

• El cable de la topología en bus puede alargarse utilizando uno de estos dos métodos:

(c)

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• Utilizando un acoplador (barrel connector), que puede conectar dos cables entre si para constituir un segmento de cable mas largo.• Estos debilitan la señal y solo deben utilizarse en

ciertas ocasiones



• Utilizando un repetidor para conectar dos cables. Este amplifica la señal antes de re-enviarla lo que permite que la señal viaje mas lejos.


Estrella (Star)

• Los segmentos de cable de cada equipo están conectados a un “hub”.

• Las señales son transmitidas desde el equipo a través del hub a todos los equipos de la red.


Estrella (Star)

• Ofrece la ventaja de centralizar los recursos y la gestión.

• Pero, requiere una gran cantidad de cables.

• Además, si el punto central falla, cae toda la red.

• Por el contrario si falla un equipo o el cable que lo conecta al hub, el equipo afectado será el único que no podrá enviar o recibir datos. El resto de la red continuará funcionando.


Anillo

• Esta topología conecta equipos en un único círculo de cable. No existen finales con terminales.

• La señal viaja a través del bucle en una dirección y pasa a través de cada equipo, que puede actuar como repetidor para ampliar la señal y enviarla al siguiente.

• El fallo en un equipo puede tener impacto sobre toda la red.


Anillo

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Pase de Testigo (Token Ring)

• Un testigo o token es la secuencia especial de bits que viajan alrededor de una red. Cada red tiene únicamente un testigo.

• El testigo es pasado de equipo en equipo hasta que llega a un equipo que tiene datos que enviar. El equipo que envía modifica el testigo, pone una dirección electrónica en los daos y los envía por el anillo.



• Los datos pasan por cada equipo hasta que llega al que tiene la dirección que coincide con la implantada en los datos.

• El que recibe envía mensaje de que recibió datos. Después de verificar, el equipo emisor crea un nuevo testigo y lo libera en la red.

• El testigo circula por le anillo hasta que una estación necesita enviar datos.



(c)

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• Puede parecer que el testigo requiere mucho tiempo, pero el testigo viaja a una velocidad cercana a la de la luz.

• Un testigo puede circular por un anillo de 200 metros de diámetro alrededor de 477,376 veces por segundo.

• Si ocurre alguna falla en alguno de los equipos la comunicación se pierde y la red se cae.


Malla

• En esta topología, cada equipo esta conectado a todos los demás mediante cables separados.

• Esta configuración ofrece caminos redundantes de modo que si falla un cable, otro se hará cargo del trafico.


Malla• Resultan costosas ya que hay que utilizar mucho cableado.• En ocasiones se utiliza la topología de malla junto con otras

para formar una topología híbrida.

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Hubs• El hub se ha convertido en un dispositivo estándar en las

redes. Existen varias clasificaciones.• Hubs activos

• La mayoría pertenecen a esta clasificación, porque regeneran y retransmiten las señales del mismo modo que un repetidor.

• Los activos requieren corriente eléctrica para su funcionamiento

(c)

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Hubs• Hub pasivos

• Aquí entran los paneles de conexión a los bloques de conexión (punch-down blocks).

• Actúan como puntos de conexión y no amplifican o regeneran la señal; la señal pasa a través del hub.

• No necesitan corriente eléctrica para funcionar.

(c)

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Hubs

• Hubs híbridos• Son hubs avanzados que permiten conectar distintos tipos

de cables


Consideraciones sobre hubs• Los sistemas basados en hubs son versátiles y ofrecen varias

ventajas sobre los sistemas que no los utilizan.• En una bus lineal, una rotura en el cable hará caer toda la red.

Sin embargo, utilizando hubs, una rotura cualquiera, solo afectara un segmento limitado de la red.

(c)

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Consideraciones sobre hubs

• Ventajas del uso de hubs:• Los sistemas de cableado pueden ser modificados o

ampliados a medida que sea necesario.• Se pueden usar puertos diferentes para adaptarse a

diversos sistemas de cableado.• Se pueden centralizar el monitoreo de la actividad y el

tráfico de la red.• Muchos hubs activos tiene la capacidad de diagnosticar si

una conexión está funcionando o no.

(c)

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Variaciones a las topologías estándar

• Muchas topologías existentes son combinaciones híbridas de las topologías en bus, estrella, anillo y malla.

• Estrella-bus• Aquí varias redes en estrella están conectadas entre

sí con segmentos de bus lineales.


Estrella-bus

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• Estrella-bus• Si un equipo cae no se afecta el resto de la red. • Si un hub deja de funcionar, todos los equipos conectados a el no

podrán comunicarse.• Si un hub esta conectado a otros hubs esas conexiones también se

interrumpirán.

(c)

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Estrella-bus



• Estrella-Anillo• A veces llamada anillo cableado en estrella, es muy similar a la

topología estrella-bus.• Ambas están centradas en un hub que contiene el anillo o bus real.• En un estrella-bus hay segmentos lineales que conectan los hubs,

mientras que los hubs de una red estrella-anillo están conectados en forma de estrella al hub principal

(c)

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Estrella-Anillo

(c)

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• Peer-to-Peer• Una red de este tipo puede configurarse con una

topología física de estrella o bus. • Como todos los equipos son iguales cada una puede

actuar como cliente y servidor, además la topología lógica puede resultar distinta.


Selección de una topología• Hay muchos factores a considerar al decidir cual es la

topología mejor que se adapte a las necesidades de la organización.

• Analizaremos las ventajas y desventajas en la siguiente tabla

(c)

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Bus

• Ventajas• El uso del cable es

económico• El medio es económico

y fácil de manejar• El Sistema es fácil y

fiable• El bus es fácil de

ampliar

• Desventajas• La red pierde

rendimiento cuando el tráfico es muy fuerte

• Los problemas son difíciles de aislar

• Una rotura en el cable puede afectar a muchos usuarios.

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Pro

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Anillo

• Ventajas• El sistema ofrece un

acceso equitativo a todos los equipos

• El rendimiento se mantiene a pesar de que haya muchos usuarios

• Desventajas• El fallo de un equipo

puede afectar al resto de la red.

• Los problemas son difíciles de aislar

• La re-configuración de la red interrumpe su funcionamiento

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Estrella

• Ventajas• La modificación del

sistema y la incorporación de nuevos equipos es fácil

• Es posible una monitorización y mantenimiento centralizados

• Desventajas• Si falla ese punto

centralizado, la red completa fallará.

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Malla

• Ventajas• El fallo de un equipo no

afecta al resto de la red• El sistema ofrece un

incremento de la redundancia y la fiabilidad, así como facilidad para resolver problemas.

• Desventajas• El sistema es caro de

instalar ya que utiliza mucho cableado.

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Referencias Bibliograficas

MCSE. Fundamentos de Redes Plus. Microsoft Corporation. McGraw Hill. ISBN: 8448128168

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presentacion unidad 1 fundamentos de redes

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