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Ejemplos de protocolos de red Capa 1: Nivel físico o Cable coaxial o UTP categoría 5, categoria 5e, categoria 6, categoria 6a Cable de fibra óptica, Cable de par trenzado, Microondas, Radio, RS232. Capa 2: Nivel de enlace de datos o Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM, HDLC.,cdp Capa 3: Nivel de red o ARP, RARP, IP (IPv4, IPv6), X.25, ICMP, IGMP, NetBEUI, IPX, Appletalk. Capa 4: Nivel de transporte o TCP, UDP, SPX. Capa 5: Nivel de sesión o NetBIOS, RPC, SSL. Capa 6: Nivel de presentación o ASN.1. Capa 7: Nivel de aplicación o SNMP, SMTP, NNTP, FTP, SSH, HTTP, SMB/CIFS, NFS, Telnet, IRC, ICQ, POP3, IMAP. NIVEL ENLACE DE DATOS Ethernet De Wikipedia, la enciclopedia libre Tarjeta de Red ISA de 10 Mbps Conectores BNC (Coaxial) y RJ45 de una tarjeta de Red Ethernet es un estándar de redes de computadoras de área local con acceso al medio por contienda CSMA/CD. El nombre viene del concepto físico de ether. Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de tramas de datos del nivel de enlace de datos del modelo OSI. La Ethernet se tomó como base para la redacción del estándar internacional IEEE 802.3. Usualmente se toman Ethernet e IEEE 802.3 como sinónimos. Ambas se diferencian en uno de los campos de la trama de datos. Las tramas Ethernet y IEEE 802.3 pueden coexistir en la misma red. Fast Ethernet De Wikipedia, la enciclopedia libre Fast Ethernet o Ethernet de alta velocidad es el nombre de una serie de estándares de IEEE de redes Ethernet de 100 Mbps. El nombre Ethernet viene del concepto físico de ether. En su momento el prefijo fast se le agregó para diferenciarla de la Ethernet regular de 10 Mbps. Debido al incremento de la capacidad de almacenamiento y en el poder de procesamiento, los Pc’s actuales tienen la posibilidad de manejar gráficos de gran calidad y aplicaciones multimedia complejas. Cuando estos ficheros son almacenados y compartidos en una red, las transferencias de un cliente a otro producen un gran uso de los recursos de la red. Las redes tradicionales operaban entre 4 y 16 Mbps. Más del 40 % de todos los Pc’s están conectados a Ethernet. Tradicionalmente Ethernet trabajaba a 10 Mbps. A estas velocidades,dado que las compañías producen grandes ficheros, pueden tener grandes demoras cuando envían los ficheros a través de la red. Estos retrasos producen la necesidad de mayor velocidad en las redes. Fast Ethernet no es hoy por hoy la más rápida de las versiones de Ethernet, siendo actualmente Gigabit Ethernet y 10 Gigabit Ethernet las máx. velocidad. Características Generales Un adaptador de fast Ethernet puede ser dividido lógicamente en una parte de control de acceso al medio (MAC; media access controller), que se ocupa de las cuestiones de disponibilidad y una zona de capa física (PHY; physical). La capa MAC se comunica con la física mediante un interfaz de 4 bits a 25 MHz de forma paralela síncrona, conocida como MII. El interfaz MII puede tener una conexión externa, pero lo normal es hacer su conexión mediante ICs en el adaptador de red. El interfaz MII establece como tasa máxima de bits de datos una velocidad de 100Mbit/s para todas las versiones de fast Ethernet. Se puede observar que actualmente en redes reales la cantidad de datos que se envían por señal esta por debajo de este máximo teórico. Esto es debido a que se añadan cabeceras y colas en cada paquete para detectar posibles errores, a que ocasionalmente se puedan “perder paquetes” debido al ruido, o al tiempo de espera necesario para que cada paquete sea recibido por el otro terminal. Soporte Fast ethernet puede trabajar sobre fibra óptica y sobre cable de cobre. Cada modo de trabajar tiene unos estándares específicos adaptados a la situación requerida: COBRE 100BASE-TX 100BASE-T4 100BASE-T2 FIBRA ÓPTICA 100BASE-FX 100BASE-SX 100BASE-BX Tecnologías Ethernet Tecnología Velocidad de transmisión Tipo de cable Distancia máxima Topología 100BaseTX 100Mbps Par Trenzado 100 m (categoría 5UTP) Estrella. Half Duplex(hub) y Full Duplex(switch) 100BaseFX 100Mbps Fibra óptica No permite el uso de hubs 1000BaseT 4 pares trenzado 100 m (categoría 5UTP) Estrella. Full Duplex (switch) 1000BaseSX 1000Mbps Fibra óptica (multimodo) 550 m Estrella. Full Duplex (switch) 1000BaseLX 1000Mbps Fibra óptica (monomodo) 5000 m Estrella. Full Duplex (switch) 1000Mbps 2000 m Estándares para cobre Dependiendo del tipo de estandar utilizado, el tipo de cable pertenecerá a una categoría diferente con unas características determinadas que siguen la siguiente tabla: 100BASE-T es un estándar de Fast Ethernet que utiliza un par de cobre trenzado. Podemos encontrar las siguientes categorías de este estandar: 100BASE-TX (100 Mbit/s sobre 2 pares de cobre trenzado de categoría 5 o superior) 100BASE-T4 (100 Mbit/s sobre 4 pares de cobre trenzado de categoría 3 o superior) 100BASE-T2 (100 Mbit/s sobre 2 pares de cobre trenzado de categoría 3 o superior) La longitud de segmento de cable para un estándar de tipo 100Base-T esta limitada a 100 metros. Esto esta recogido en el estandar IEEE 802.3 (aprobado en 1995) 100BASE-TX Es el estándar más común dentro de este tipo de Ethernet es 100BaseTX, y es soportado por la mayoría del hardware Ethernet que se produce actualmente. Utiliza 2 pares de cobre trenzado de categoría 5 o superior (un cable de categoría 5 contiene 4 pares, por lo que puede soportar 2 enlaces 100BASE-TX). En una configuración típica de 100Base-TX se utiliza un par de cables trenzados en cada dirección (full-duplex). Tener en cuenta IEEE 802.3 para más detalles. La configuración de una red 100Base-TX es muy similar a una de tipo 10Base-T. Cuando utilizamos este estándar para crear una red de área local, los componentes de la red (ordenadores, impresoras, etc) suelen estar conectados a un switch o un hub, creando una red con topología de estrella. Alternativamente, es posible conectar dos componentes directamente usando cable cruzado. 100BASE-T4 Fue una de las primeras implementaciones de Fast Ethernet. Se requiere de cuatro pares de cable trenzado, pero estos deben ser de categoría 3 en lugar de ser categoría 5 que es la exigida por TX. De los cuatro pares, un par esta reservado para transmitir, otro para recibir, y los dos restantes llevan datos de control. 100BASE-T2 En este estándar los datos se transiten sobre dos pares de cobre, 4 bits por símbolo. En primer lugar, un símbolo de 4 bits se amplia en dos símbolos de 3 bits cada uno mediante un procedimiento complicado de codificación basado en un registro lineal de retroalimentación (ver el estándar para obtener más información). Esto es necesario para aplanar el ancho de banda y el espectro de la señal. El mapa de bits original que representa al código, no es constante en el tiempo y tiene un largo periodo (se podría decir que aparece con una frecuencia aleatoria). Estándares para Fibra Óptica La version sobre fibra óptica de estos estandars consigue una velocidad superior, así como abarcar mayor superficie sin necesidad de repetidores. 100BASE-FX Es una versión de Fast Ethernet sobre fibra óptica. Utiliza un tipo de luz 1300 (NIR; nm near- infrared) que es transmitida a través de los líneas de fibra óptica, una para recepción (RX) y la otra para transmitir (TX). Para estos casos, la longitud máxima que abarca es de 400 metros para las conexiones half-duplex (para asegurar la detección de colisiones) o 2 kilómetros para full-duplex sobre fibra óptica multimodo (en comparación con los 100 metros sobre cable de cobre). En cuanto al tipo de codificación utilizada, 100BASE-FX utiliza la misma codificación 4B5B y NRZI que usaba 100BASE-TX. 100BASE-SX Utiliza dos líneas multimodo de fibra óptica para recibir y transmitir. Se trata de una alternativa de menor coste que 100BASE-FX, ya que usa una longitud de onda más corta, que es mucho menos costoso que la longitud de onda larga utilizada en 100BASE-FX. 100BASE-SX puede trabajar a distancias de hasta 300 metros. 100BASE-SX utiliza la misma longitud de onda que la versión de fibra óptica 10BASEFL. Debido a la corta longitud de onda utilizada (850 nm), se necesitan componentes ópticos menos costosos (LEDs en lugar de láseres), lo que hace que sea una opción atractiva para aquellos que actualicen de 10BASE-FL y los que no exigen largas distancias. 100BASE-BX Trabaja a través de una sola línea de fibra óptica (a diferencia de 100BASE-FX, que utiliza un par de fibras). Debido a que contamos con una solo línea, se utiliza un multiplexor que divide la señal en dos longitudes diferentes de onda, una para transmitir, y otra para recibir. Ventajas de Fast Ethernet Fast Ethernet esta basada en el estándar Ethernet por lo que es familiar con la mayoría de los administradores de red. Puede ser instalada en la mayoría de las redes actuales casi sin cambios en la infraestructura de la red. El uso de los adaptadores de red que corren a la velocidad del estándar Ethernet tanto como a velocidad de Fast Ethernet (100 Mbps) permite a los usuarios migrar a su propia velocidad. Finalmente, Fast Ethernet tiene una bajo coste y es la solución mas adoptadas de las disponibles en el mercado. NIVEL DE RED PROTOCOLO TCP/IP TCP/IP es un conjunto de protocolos diseñado con una arquitectura en capas. Las capas permiten a los diseñadores del protocolo dividir en módulos las tareas y servicios que realizará el mismo. El diseño también especifica la manera en que un módulo interactúa con otros. La arquitectura en capas de los protocolos está diseñada como una pila en la que los protocolos de más alto nivel interactúan con protocolos de niveles más bajos. El modelo de TCP/IP está formado por cuatro capas: 1. La capa de aplicaciones es la capa más alta de la pila; ésta provee servicios de alto nivel a los usuarios como transferencia de archivos, entrega de correo electrónico, y acceso a terminales remotas. Los programas de aplicación escogen entre diferentes protocolos de transporte dependiendo del tipo de servicio de transporte que requieran. 2. La principal tarea de la capa de transporte es proveer comunicación punto a punto entre las aplicaciones. Los protocolos de transporte (TCP y UDP) usan el servicio de entrega de paquetes que provee la capa de Internet. 3. La capa de Internet provee el servicio de entrega de paquetes de una máquina a otra, por medio del protocolo de Internet (IP). La integridad de los datos no se verifica en este nivel, por lo que el mecanismo de verificación es implementado en capas superiores (Transporte o Aplicación). 4. La capa de acceso al medio acepta datagramas de la capa de Internet y los envía físicamente. El "módulo" para el acceso al medio es con frecuencia un manejador de dispositivo (device driver) para una pieza particular de hardware, y la "capa" de acceso al medio puede consistir de múltiples módulos. Para que la información fluya a través de las capas, ésta pasa por un proceso de encapsulamiento. Los mensajes o información recibida por la capa de TCP es encapsulada con un encabezado de TCP en un paquete llamado "Segmento de TCP", este segmento de TCP es entregado a la capa de IP, en el que se le agrega un encabezado de IP y el paquete llamado "Datagrama de IP" es creado. El paso final incluye el encapsulamiento del datagrama de IP en paquetes creados para la capa de acceso al medio. Gracias a este campo, existe la posibilidad de que por una red Ethernet circulen simultáneamente -bajo el punto de vista funcional, no físico-, paquetes de diferentes familias de protocolos: TCP/IP, IPX, DECnet, etc. Cada una de ellas pondrá un número diferente en el campo de tipo. En último lugar el controlador Ethernet calcula un checksum, suma de chequeo, del paquete completo y lo coloca al final del mismo. Al alcanzar su destino se recalcula el checksum y si su valor no coincide con el original el paquete se desecha directamente. El resultado final sería el siguiente: Al recibir en el otro extremo los paquetes todas las cabeceras se van quitando en la capa de protocolo que las generó: Ethernet remueve su cabecera tras comprobar que el checksum es el correcto y tras comprobar en el campo de tipo de código que el datagrama es del tipo IP lo pasa a la capa del Protocolo Internet. IP verifica su cabecera y al comprobar en el campo de protocolo que pertenece a TCP quita su cabecera para recomponer los datagramas que va recibiendo hasta formar el fichero original. TCP (Transmission Control Protocol) y UDP (User Datagram Protocol) Los dos protocolos de la capa de transporte de la "suite" TCP/IP son TCP y UDP. Ambos utilizan el servicio de entrega de paquetes de IP, y pueden distinguir entre múltiples procesos en la misma máquina usando un número de puerto. Las funciones que realiza TCP son las siguientes: Servicios de entrega de paquetes TCP provee un servicio confiable de entrega de paquetes Orientado-aConexión, o sea, TCP se encarga de dar la ilusión de que la comunicación entre dos computadoras es de punto-a-punto con un flujo continuo de información, a diferencia de IP, donde se sabe que la información fluye en paquetes y que dicha información puede ser retransmitida varias veces antes de alcanzar su destino. UDP provee la capacidad de acceder a los puertos, a diferencia de TCP, con servicios Sin-Conexión y No-Confiables. Muchas aplicaciones necesitan direccionar a IP y el acceso a puertos de TCP, pero manejando ellas mismas la verificación de los datos, por lo que UDP es la solución ideal. También es usado por aplicaciones que solamente envían mensajes cortos y pueden enviar de nuevo los mensajes si la respuesta no llega en corto tiempo. El concepto de conexión es muy importante porque le permite a un puerto local dar servicio a muchos puertos remotos concurrentemente. Esta es la base del modelo de aplicación cliente-servidor que es usado en redes. Responsabilidades La comunicación punto-a-punto confiable indica que TCP acepta la responsabilidad de la secuenciación de datos, validación y, si es necesario, retransmisión; la aplicación o proceso que use los servicios de TCP no necesita preocuparse de todo lo anterior, puede asumir que los datos que envía serán recibidos íntegros, en el orden exacto en el que fueron enviados. Otra de las responsabilidades de TCP es el Control del flujo, el cual es un mecanismo que previene al transmisor de enviar datos más rápido de lo que el receptor pueda manejar. Siguiendo con la analogía del correo, ¿que sucedería si se quiere enviar un libro a otra persona?. Resulta que la oficina postal solamente envía cartas. Una solución sería desprender cada página del libro, poner cada una de ellas en un sobre separado y depositarlos en el buzón. El destinatario tendría que asegurarse de que todas páginas lleguen y pegarlas en el orden correcto. Lo mismo hace TCP. TCP toma la información que se quiere transmitir, la divide en pedazos y numera cada uno de estos, de tal manera que el receptor pueda verificar la llegada de los mismos y colocarlos en orden. IP (Internet Protocol) El protocolo de Internet (IP) es llamado la base tecnológica de TCP/IP. Las funciones que realiza IP son las siguientes: Servicios de entrega de paquetes IP provee un servicio de entrega de datagramas "Sin-Conexión"; llamado así porque no se lleva a cabo una coordinación entre el punto transmisor y el punto receptor. Cada paquete es tratado independientemente, los cuales pueden llegar en desorden y hasta podrían no llegar. La entrega "Sin-Conexión" es similar a poner una carta en el buzón: se deposita (datagrama) y se olvida de ella. Se asume que el servicio postal (red IP) entregará la carta (datagrama) a su destino. Este servicio "Sin-Conexión" es "No-Confiable" porque IP no puede garantizar la entrega, pero es llevado a cabo con el "Mejor-Esfuerzo", esto es, los datagramas no son descartados fácilmente (precisamente como el cartero no tira las cartas sin razón). Los datagramas pueden no ser entregados por la falta de recursos o por una falla en el hardware de la red. Servicios de direccionamiento El servicio de direccionamiento de IP determina rápidamente si una dirección IP dada por la capa de transporte pertenece a la red local o a otra red. Las direcciones IP son números de 32 bits divididos en 4 octetos. Cada dirección es la combinación del identificador único de la red y el identificador único de la máquina. El problema inmediato con las direcciones IP es que son difíciles de memorizar. Por esta razón, las computadoras también pueden ser identificadas con nombres particulares. El DNS fue implementado para facilitar el uso de las direcciones IP a los seres humanos. Responsabilidades Una función de la capa de Internet es definir la "Unidad básica de Transferencia de Datos" usada en las redes TCP/IP: el Datagrama IP. IP también es responsable de la selección del camino por el que viajan los datos, esto es llamado "enrutamiento". El protocolo Internet también incluye un conjunto de reglas que define cómo se procesarán los paquetes, incluyendo cuándo generar mensajes de error y cuándo se descartan datagramas. Parte de este proceso incluye la "Fragmentación de Datos" y el "Reensamblado", aunque IP realiza esta función solo cuando el hardware lo requiere. El siguiente modelo que ejemplifica perfectamente qué es la Internet y cómo opera, aunque las tecnologías sean completamente diferentes: o o Los medios de transmisión (Fibra Optica, Comunicaciones Satelitales, etc.) son equivalentes a los camiones y aeroplanos del servicio postal. Son medios por los cuales el correo es llevado de un lugar a otro. Los enrutadores son subestaciones postales, donde se toman decisiones de cómo enrutar los datos (paquetes), precisamente como una subestación postal decide cómo "enrutar" los sobres del correo. o o o o Cada subestación o enrutador no tiene una conexión directa a todas las demás estaciones o enrutadores existentes. Cada subestación postal solamente necesita saber qué conexiones están disponibles y cuál es el "mejor siguiente brinco" para llevar un paquete lo más cerca posible de su destino. Similarmente, en la Internet: un enrutador checa hacia dónde van los datos y decide hacia dónde enviarlos, escogiendo el mejor conducto de salida. Así como la oficina postal tiene reglas de como usar sus redes, con el uso del código postal, timbres postales, dirección, etc., la internet también tiene reglas, las cuales son llamadas protocolos. El protocolo Internet (IP) se encarga del direccionamiento, precisamente como un sobre postal.