PDF de programación - Tema 3 Tecnologías de Redes de Área Local

REDES DE

COMPUTADORES

Tema 3

Tecnologías de

Redes de Área Local

Redes de Computadores



Curso 2017/2018
Segundo semestre

Acceso y RAL

REDES DE

COMPUTADORES

Objetivos

⁍ Conocer los estándares clave de las Redes de Área Local

(LANs).

⁍ Estudiar las técnicas de acceso al medio utilizadas en las

LAN.

⁍ Conocer los dispositivos necesarios para poder implementar

una LAN.

⁍ Conocer los aspectos fundamentales y comprender la

necesidad de las VLAN (Redes de Área Local Virtuales)

Acceso y RAL

REDES DE

COMPUTADORES

Bibliografía

⁍ “Computer Networks”, Fifth Edition, Andrew S. Tanenbaum

and David J. Wetherall. Pearson Education, Inc. 2011.

⁍ “Computer Networks. A Top-Down Approach”, First

Edition. Behrouz A. Forouzan & Firouz Mosharraf. Mc Graw
Hill, 2011.

⁍ “Data and Computer Networks”, 9th Edition, W. Stallings.

Prentice Hall, 2010.

⁍ “802.11 Wireless Networks: The Definitive Guide”. Second

Edition, M.S. Gast, O’Reilly, 2002.

Acceso y RAL

REDES DE

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Índice del tema

⁍ 3.1 Redes de Área Local con cable: Ethernet

⁍ 3.2 Redes de Área Local Virtuales: VLANs

⁍ 3.3 Redes de Área Local Inalámbricas (Wifi)

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Red F.I. Conexión de terminales en red

Ethernet

Wifi

Sigrid

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3.1 Ethernet

 Arquitectura

 Encapsulación

 Direccionamiento físico

 Switches

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Redes de cable (Ethernet)

⁍ Ethernet:

 Es la tecnología LAN más ampliamente utilizada

 Incluye nivel de enlace y nivel físico

 Se corresponde con una familia de tecnologías definidas en los

estándares Ethernet e IEEE 802.2 y 802.3

 Soporta transferencias de datos a 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps,

10 Gbps, 40 Gbps y hasta 100 Gbps.

⁍ Estándares Ethernet:

 Ethernet: Definen protocolos de nivel 2 y tecnologías de nivel 1

 IEEE: contempla dos subniveles de nivel de enlace: 802.2: LLC

(Logical Link Control) 802.3: MAC (Media Access Control)

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Historia de Ethernet

Robert Metcalfe 1970

+ David Boggs; Xerox
Palo Alto; 1973-1976

Diagrama de Ethernet
realizado por Metcalfe

Ethernet (en alusión al éter como portador de ondas en el espacio).
Empleaba CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)

En 1979 Metcalfe dejó Xerox y fundó 3Com

En 1990 Metcalfe, ya multimillonario, se retiró de 3Com

Digital, Intel and Xerox (DIX) formaron un consorcio para estandarizar
Ethernet. La primera versión de Ethernet conocida como trama DIX versión
1 fue publicada en 1980 y la versión utilizada hoy es la versión 2 conocida
como Ethernet II

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Ethernet II vs. IEEE 802.3

⁍ Estándares de redes cableadas

 Ethernet II

 Estándar industrial de 1982
 Encapsula IP directamente en tramas Ethernet
 Versión actualmente en uso

 IEEE 802.3

 Estándar de IEEE desde 1985
 Utiliza LLC como subnivel superior de nivel de enlace

 Requiere de SNAP para encapsular IP en tramas Ethernet
 Encapsulación sí utilizada en WiFi

 El Subnetwork Access Protocol (SNAP) es un protocolo estandarizado en
norma IEEE 802 que permite encapsular diferentes protocolos utilizando un
SAP (Service Access Point) público.

 Utilizado todavía por algunos protocolos de control (STP)



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IEEE 802.3 y Ethernet II

Formato de trama

 Preámbulo: Para sincronización; 7 octetos con el siguiente patrón: 10101010.

 SFD (Start Frame Delimiter) : delimitador de comienzo trama: 10101011

 Dirección MAC destino

 Dirección MAC origen

 Longitud o Tipo. Longitud para IEEE 802.3; Tipo para Ethernet II

Ethertypes comunes

 > 0x0600 (1.536): Tipo (ej: 0x800: IP; 0x0806: ARP )



< 0x600: Longitud del campo de datos (transporta una PDU 802.2)

 LLC y/o Datos: datos de nivel superior

 LLC si es 802.3

 Datos (IP) si es Ethernet II

IPv4

IPv6

ARP

802.1Q

0x0800

0x86DD

0x0806

0x8100

Tramas Jumbo

0x8870

MPLS

0x8847

 Relleno para alcanzar la longitud mínima de trama: 64 bytes (sin incluir el preámbulo, ni SFD)

 SVT: Secuencia de Verificación de Trama



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Par trenzado

 STP: Shielded Twisted Pair

 ScTP: Screened Twisted Pair

 UTP: Unshielded Twisted Pair

Categoría Ancho de banda (100 m) Velocidad Aplicaciones

UTP

Cat 1

Cat 2

Cat 3

Cat 4

Cat 5

400 KHz

1 Mbps

Redes telefónicas (acceso)

4 Mbps

16 MHZ

16 Mbps

Ethernet. 10 Base T

20 Mbps

100-125 MHz

100 Mbps Ethernet. 100/1000 Base T

Cat 5e

100-125 MHz

1Gbps

Ethernet. 100/1000 Base T

Cat 6

Cat 7

250 MHz

600 MHz

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1Gbps

1 Giga Base T

10 Gbps

10 Giga Base T

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Ethernet

Tipos de cable: cobre

UTP: Unshielded Twisted Pair (Par trenzado no apantallado)

16 MHz

600 MHz

250 MHz

100-125 MHz

Categoría 3

(UTP)

Categoría 7

(ScTP)

"Screened UTP“. Es un cable UTP de pares
trenzados sin apantallar individualmente, pero con
una pantalla exterior general debajo de la cubierta
de protección en forma de hoja de papel aluminio

Categoría 6

(UTP)

 Los cables de Cat. 5 y 5e

(UTP) son los más típicos

 Se

utilizan

para

la

transmisión de datos

Categoría 5 y 5e

(UTP)

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 Cat. 5 soportan 100 Mbps y
pueden soportar 1000 Mbps,
aunque
está
recomendado

no

 Cat. 5e soporta 1 Gbs

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Ethernet

Tipos de cable: fibra

λ : longitud de onda

c: velocidad de la luz

f : frecuencia

1 micra = 10-6 m

1 nm = 10-9 m

1 THz = 1012 Hz



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fc REDES DE

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Tipos de Ethernet

⁍ Ethernet (IEEE 802.3)

 Obsoleto. 10 Mbps

 Codificación Manchester

⁍ Fast Ethernet (IEEE 802.3u)

 100 Mbps

 100Base-TX

 2 pares de cobre de categoría 5 o superior

 Codificación 4B/5B + MLT-3

 100m por segmento (200m entre estaciones)

 100Base-FX

 2 filamentos de fibra óptica multimodo

 Codificación 4B/5B + NRZI

 2km por segmento

 Señal en línea : pulso de luz/no luz

 1bit/baudio



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F:111111101

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Tabla de codificación 4B5B

Data

(Hex)

(Binary)

4B5B code

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

A

B

C

D

E

F

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

1111

11110

01001

10100

10101

01010

01011

01110

01111

10010

10011

10110

10111

11010

11011

11100

11101

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Ethernet a 10 Mbps

C baudios = 2 W Hz;

Codificación Manchester: Tbit = 2T baudio; 2 baudios/bit

V = 10 Mbps; C = 20 Mbaudios;

W = 20/2 = 10 MHz

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Fast Ethernet. Nivel físico

4B/5B

 Codificación de línea que mapea grupos de
4 bits en grupos de 5 bits para asegurar más
transiciones con el fin de proporcionar
información de reloj y mantener el
sincronismo entre transmisor y receptor.

 Aumenta el régimen binario un 25 %

 De los 32 posibles valores de 5 bits se

eligen sólo la mitad (16), que no tienen más
de 3 ceros seguidos.

MLT-3 (Multi-Level Transmit)

 Transición en cada 1 binario

 3 valores de tensión

 Si es un bit 0 mismo valor

 Si es un bit 1

 Si el anterior fue –V ó +V, entonces se

codifica con 0

 Si el anterior fue 0 se codifica con +V ó –V

dependiendo si el anterior fue –V o +V

 Se transmite 1 bit/baudio; W = Vs/2 = Vt/2;

W = 125 Mbaudios/2 = 62,5 MHz



Permite usar frecuencias menores que con
codificación Manchester (62,5 MHz frente a
100 MHz).

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Tipos de Ethernet

⁍ Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ab)

 1.000 Mbps (1Gbps)

 1000Base-T

 4 pares de cables de par trenzado UTP de categoría 5e, 6 o 7 , transmitiendo simultáneamente en

ambos sentidos por cada uno de ellos y utilizando cancelación de eco

 Velocidad de señalización 125 Mbaudios. Codificación multinivel PAM-5 (+2, +1, 0, -1, -2);

 En cada par, cuatro símbolos representan 2 bits de datos; el quinto contiene la información FEC
(Forward Error Control) y permite recuperar pérdidas de información causadas por ruido.
2bits/baudio

 Velocidad de transmisión de 250 Mbit/s por par. (125 x log2 4)
 100m por segmento

 1000Base-LX

 Fibra multimodo: hasta 550 metros

 Fibra monomodo: hasta 5 kilómetros

 Codificación 8B/10B con 1,25 Gbps en línea y codificación NRZ

⁍ 10 Gigabit Ethernet (10GE o 10GbE o 10GigE) (IEEE 802.3ae)

 10.000 Mbps que se alcanzan normalmente sobre fibra, aunque también con UTP cat. 6 o superior

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Subniveles LLC y MAC

802.2

 802.3

 802.4

 802.5



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Subniveles LLC y MAC

⁍ LLC (Logical Link Control)

 Controla la comunicación con los niveles superiores de la arquitectura

 Recibe los datos del nivel de red (nivel 3) y les añade la cabecera

necesaria para entregar el paquete a su destino

⁍ MAC (Media Access Control)

 Subnivel inferior del nivel de enlace de datos

 Implementado en hardware, típicamente en la tarjeta de red del

ordenador (NIC- Network Interface Card)

 Dos funciones principales:

 Encapsulación de datos

 Control de acceso al medio

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Subnivel IEEE 802.2 LLC

⁍ Un protocolo LLC (802.2) común para varios protocolos

MAC (802.3; 802.4; 802.5)

 Se definieron 3 tipos de servicio y 4 protocolos (clase 1, clase 2,

clase 3 y clase 4)

 LLC clase 1: ofrece un servicio no orientado a conexión, sin

confirmación, independiente del medio físico

⁍ Identifica el protocolo de nivel superior m