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Estándares y Protocolos





Niveles OSI








  • Aplicación.Elige el servicio apropiado para el proceso (Interfase de usuario)
  • Presentación.Provee conversión de códigos y formato de datos
  • Sesión.Coordina la interacción entre los procesos finales
  • Transporte.Provee la calidad e integridad de los datos
  • Red.Rutea y dirige la información entre nodos
  • Datos.Transfiere las unidades de información de un lugar a otro en la red
  • Físico.Hace la transmisión y recepción de datos en el medio físico










Las Redes y los Niveles OSI
















Estandares


               Normas que permiten la compatibilidad entre equipos de diversos fabricantes.





Protocolos, Topologias y Estándares


               Los protocolos y las topologías juegan un importante papel en el desarrollo de las Redes de Area Local. Un diseñador de redes debe pensar de los tipos existentes, cual escoger por el impacto que tiene la selección en el costo y las posibilidades que la red va a tener. La topología describe el esquema físico del medio de comunicación, dictamina el tipo de medios técnicos a utilizar.
               Es frecuente que los protocolos y las topologías estén combinados en un estándar de comunicación, estos estándares de comunicación están gobernados por el IEEE ( Institute of Electrical and Electronics Engineers) organización que determina muchas de las características que posee el equipamiento técnico que hoy se utiliza.





Estándares IEEE para LAN


               Pertenecen al Comité 802 de la IEEE (IEEE 802) y difieren en la capa física y en la subcapa MAC pero son compatibles en la subcapa LLC.

               El IEEE 802 fue adoptado por:
  • ANSI como un American Nacional Standards.
  • ISO (ISO 8802) como un estándar internacional.


    Estandares

  • 802.1. Realiza una introducción al conjunto de estándares y define las interfaces primitivas. También incluye la gestión de redes y puentes MAC.
  • 802.2. Describe la subcapa LLC.
  • 802.3. Describe el estándar CSMA/CD.
  • 802.4. Describe el estándar token bus.
  • 802.5. Describe el estándar token ring.
  • 802.6: Describe Redes de Area Metropolitana.
  • 802.7: LAN de Banda Ancha.
  • 802.8: LAN de Fibra Optica.
  • 802.9: Redes con voz y datos integrados.
  • 802.10:Seguridad.
  • 802.11:Redes Inalámbricas.
  • 802.12:VG-AnyLAN.










Protocolos


               Conjunto de reglas y procedimientos que gobiernan la transmisión de los mensajes entre dos procesos iguales.





Protocolos de Control de Acceso al Medio


               Son protocolos del nivel MAC el cual se define para las LAN dado que casi todas utilizan un canal de acceso múltiple para sus comunicaciones.


    Los protocolos de Acceso al Medio pueden ser de tres tipos:

  • De contienda(El mas importante es el CSMA/CD)
  • Con polling (Llamada Selectiva)
  • De paso de testigo (Token Passing)










Caracteristicas del Protocolo de Contienda


  • Se utilizan en redes de no mucho trafico. A mayor trafico, mas carga en la red y mayor posibilidad de colisiones por lo que la espera para accesar a la red puede ser bastante grande.
  • Debido a las colisiones que se producen, la velocidad de transmisión puede verse bastante afectada.
  • El fallo de una estación no afecta para nada el funcionamiento de la Red.
  • Es fácil añadir nuevas estaciones pues lo único que hace falta es que ésta reconozca su dirección.










Caracteristicas del Protocolo CSMA/CD


               El protocolo CSMA/CD hace que la estación que va a transmitir compruebe si la línea está libre antes de transmitir y durante la transmisión averigua si se ha producido una colisión pues en ese caso es necesario detener la misma y activar los métodos de recuperación de colisiones.
               El CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection) ha sido el más empleado en las LAN y esta basado en conceptos de la Red ALOHA desarrollada en la Universidad de Hawai..


    La detección de colisiones se realiza por mecanismos tales como:
  • Detección de Interferencia
  • ACK del Receptor










Algoritmos de Resolución de Colisiones


  • Método Adaptativo
  • Método no Adaptativo
    • Locales
    • Globales
  • Método del Retardo Prioritario
  • Método de Reserva tras colisiones










Características del Protocolo de Llamada Selectiva


  • Requiere un control centralizado de todas las estaciones de la red el cual debe avisar a cada estación para que transmita o se disponga a recibir un mensaje. La estación que realiza el control decide que estación tiene acceso a la red en un momento determinado
  • La llamada a las estaciones puede ser a través de una lista, circular o por grupos.
  • Cada estación que es llamada se le denomina estación secundaria y la misma dispone de un área de almacenamiento temporal (o buffer) donde se guardan los mensajes hasta que la estación principal o central pide que le sea transmitido.
  • Aunque el protocolo básico establece que todas las estaciones tienen la misma prioridad hay variaciones que permiten que las estaciones que tienen mas actividad se llamen a intervalos mas cortos, o que no se llamen a las estaciones que no están activas. También es posible que la frecuencia de llamada a las estaciones dependa de la actividad que hayan tenido en un determinado intervalo de tiempo.
  • La longitud de los mensajes esta limitada por los tiempos de espera que provocaran los mensajes muy largos en el resto de las estaciones.
  • Las redes con este protocolo trabajan mejor con carga media, pues con carga alta las esperas pueden ser muy largas y con poco trafico se empleara la mayor parte del tiempo en emitir señales de llamada y en obtener acuses de recibo.
  • Si la estación principal falla toda la red se viene abajo. No es importante el fallo de una estación secundaria pues el sistema no la tomaría en cuenta.
  • La longitud de la red esta limitada por los tiempos de espera que provocan el llamar a cada una de las estaciones de la red.
  • Añadir un nuevo elemento a la red es algo mas complicado que en los métodos de contienda pues es necesario que la estación central modifique el orden de llamada.






Características del Protocolo Paso de Testigo


  • En este protocolo se hace circular continuamente un testigo (que no es mas que un grupo de bits) por la red.
  • La estación que posee el testigo es la que tiene derecho a utilizar el medio de transmisión para enviar un mensaje a través de la red lo cual hace insertando en el testigo los datos a transmitir y la información de dirección necesaria para que el mensaje llegue a su destino.
  • Si una estación recibe el testigo y no tiene nada que transmitir, lo pasa a la siguiente estación de la red que puede ser la que esta a continuación u otra de acuerdo a un orden previamente establecido.
  • El mensaje viaja por la red hasta llegar a su destino en el cual la estación receptora lee el mensaje y pone una marca en el mismo para indicar si lo ha aceptado o denegado, con lo cual lo vuelve hacer circular por la red hasta hacerlo llegar a la estación que envío el mensaje que es quien nuevamente pone el testigo a funcionar.
  • En este protocolo no se permite la existencia de mas de un testigo pero tampoco la inexistencia del testigo pues ambas situaciones incapacitan la Red.
  • Este protocolo tiene como ventaja que no se producen colisiones y que se tienen tiempos de respuesta predecibles.










Medios de Transmisión


               En cualquier red de computadoras, los medios de transmisión llevan los datos en forma de señales analógicas o digitales, a través de los nodos de la red.

    Estas señales pueden estar en la forma de:
  • Corrientes eléctricas
  • Microondas
  • Ondas de Radio
  • Energía luminosa










Ventajas y Desventajas de los Medios de Transmisión


    Cada medio de transmisión tiene ventajas y desventajas, de acuerdo con:
  • Características de sus componentes
  • Tipo de señal usado
  • Costo
  • Facilidad de instalación
  • Capacidad
  • Resistencia a la interferencia










Medios de Transmisión


               Las características de un medio de transmisión se pueden delimitar en dos grupos principales:
  • Medios físicos
  • Técnicas de transmisión (Broad,Base)

               Medios físicos. Lo más importante es el ancho de banda que puede manejar. Ancho de banda se puede definir como la máxima cantidad de datos que un determinado medio puede transportar.









Tipos de Cableado en las LANs


  • Cable de Par Trenzado
  • Cable Coaxial
  • Fibra Óptica



               Cable de Par Trenzado Consiste de dos o más pares de cables de cobre protegidos y entrelazados entre sí para reducir interferencia. Se utilizan comunmente conectores modulares telefónicos RJ-11 (para cable de dos pares) o RJ-45 (para cable de 4 pares).
    Existen tres tipos de par trenzado:


  • Cable UTP(Unshielded Twisted Pair)
    • Par trenzado sin blindaje
    • Es el más popular
    • Conocido como cable 22-AWG ó 24-AWG
    • Es demasiado sensible a la contaminación electromagnética
  • Cable STP(Shielded Twisted Pair)
    • Par trenzado blindado
    • Conocido por Cable para Token Ring (IBM)
    • Es mucho más inmune a la contaminación electromagnética.
    • Es más costoso que UTP
  • Cable FTP(Foiled Twisted Pair)
    • Tienen una impedancia de 100 ohms
    • Según el revestimiento interior, se manejan dos modelos
      • PVC categoría CI
      • LSOH (Low Smoke Zer Halogen)
    • Protegido contra interferencia electromagnética
    • Estabilidad de la impedancia característica hasta una frecuencia de 100 Mhz










Cable UTP(Unshielded Twisted Pait)


               Es el cable más popular para redes de datos, barato, flexible y fácil de instalar.
    Hay 5 categorías:

  • Categoría 1. Utilizado para voz (Teléfono)
  • Categoría 2. Utilizado para voz y datos a 4 Mbps
  • Categoría 3. Utilizado para redes de alta velocidad, hasta 16 Mbps
  • Categoría 4. Utilizado para redes de larga distancia y hasta 20 Mbps.
  • Categoría 5. Utilizado para redes de alta velocidad (100 Mbps).




Cable Coaxial


               Consiste en un núcleo conductivo de cobre rodeado de material aislante, este material está cubierto de una segunda capa de material conductivo, generalmente en forma de malla; finalmente, se forra de un aislante que protege al cable completamente; generalmente se utiliza en topología de bus.
  • RG-8 y RG-11 Cable grueso de 50 ohms
  • RG-58 Cable delgado de 50 ohms
  • RG-59 se utiliza regularmente en los sistemas de televisión por cable es de 75 ohms.




               El cable coaxial es el que primero se utilizó para cables de datos, utilizado para el estándar Ethernet 10BASE5 y 10BASE2, así como ARCnet.
    Ventajas
  • Tecnología y estándares maduros, lo cual indica que existe compatibilidad e interoperabilidad entre diferentes marcas de equipo
  • En algunos de sus estándares maneja anchos de banda más amplios que el par trenzado

    Desventajas
  • Susceptible a la interferencia electromagnética
  • Algunos tipos de cable son más caros que el UTP






Cable de Fibra Optica


               Se compone de fibras de material (vidrio o plástico) conductor de luz. Estas fibras se encuentran al centro de un tubo de revestimiento protector, a su vez rodeado de una gruesa cubierta exterior.
  • Multimodo
  • Monomodo

               Los dispositivos de interfase para fibra óptica convierten las señales de las computadoras en pulsos de luz y viceversa. Los pulsos de luz los generan diodos emisores de luz (LEDs) o diodos de inyección laser (ILD). Los pulsos de luz se convierten en señales eléctricas a través de fotodiodos.
  • Core: Conductor central de luz
  • Cladding: Utilizado para reflejar la luz hacia el core minimizando la pérdida de la señal
  • Protective Coating: Provee un escudo para proteger a la fibra óptica


  • Usada en FDDI (Fiber Distributed Data Interface)
  • Soporta: Ethernet y Token Ring
  • Inmune a la contaminación electromagnética


    Ventajas
  • Mayores velocidad
  • Mayores distancias
  • Inmune a emisiones

    Desventajas:
  • Costo
  • Dispositivos costosos
  • Tecnología muy especializada






Microonda Terrestre


               Se encuentran generalmente en el intervalo de frecuencias de los GHz. Para que pueda darse uno de estos enlaces debe existir línea de vista entre las antenas parabólicas de ambas estaciones. Susceptibles a la interferencia externa, el jamming (sobretransmisión) y la atenuación. Las microondas de muy alta frecuencia sufren mayor atenuación por la lluvia y la niebla en enlaces de larga distancia.

    Ventajas:
  • Mucho más barato que tender cable entre las estaciones
  • Son posibles amplios anchos de banda

    Desventajas:
  • Requieren autorización del canal por parte de la SCT
  • Susceptibles a la interferencia y a la atenuación en grandes distancias






Microonda Satelital


               Enteramente dependiente de la tecnología espacial, pero proveen enlaces a las más remotas zonas del planeta.

    Ventajas:
  • El retardo de propagación y el costo de la comunicación es independiente de la distancia entre el transmisor y el receptor.
  • Son posibles amplios anchos de banda
  • Las estaciones de tierra pueden ser fijas o móviles
  • Pueden abarcar una amplia gama de frecuencias

    Desventajas:
  • Requiere solicitar el servicio a la SCT
  • Susceptibles a la interferencia externa, a la sobretransmisión y a la interferencia entre canales adyacentes
  • La tecnología utilizada es relativamente cara
  • Los enlaces de larga distancia tienen un notable retardo de propagación en comparación con la línea directa








Transmisión Láser


               Estos sistemas utilizan tecnología óptica de rayos láser infrarojos para transmitir datos a altas velocidades a través del aire conservando siempre una línea de vista.
               El uso de estos sistemas se recomienda en localidades urbanas en donde la instalación del cable es imposible o poco práctica y la calidad de las líneas por contratar es muy lenta o muy costosa.
               Existen equipos para satisfacer las necesidades de conectar redes locales tales como enlaces láser para Ethernet (10 Mbps), enlaces de Token Ring (4 y 16 Mbps), enlaces T1/E1 (1.544/ 2.048 Mbps) y para mayores capacidades pueden alcanzar velocidades de 34 a 155 Mbps.
               La velocidad con la que pueden trabajar, depende directamente de la distancia a la que se encuentren comunicados, esto es, si se desean transmitir datos a velocidades de 155 Mbps, la máxima distancia de alcance puede ser de 300 Mts. Existen equipos que permiten obtener mayores alcances al transmitir datos haciendo uso de tecnologías de alta velocidad, tales como ATM, FDDI, Fast Ethernet (1 a 1.2 Km)


    Aplicaciones:
  • Enlaces primarios
  • Enlaces de recuperación Conexiones de última milla
  • Conexiones LAN
  • Telefonía
  • Teleconferencia


               La operación de estos equipos depende directamente de las condiciones ambientales que se encuentren alrededor. A un kilómetro de distancia pueden funcionar dentro de los siguientes rangos:
  • Velocidad de la lluvia 2.8 plg/hr.
  • Velocidad de la nieve húmeda menor a 2 plg/hr
  • La visibilidad en la niebla debe ser mayor a un 80%
  • Se recomienda que los sistemas láser no se monten en una dirección Este-Oeste para evitar los efectos directos de la luz del sol.
  • Las aves pueden ver la región infraroja del espectro, comúnmente evitan el rayo. Si un ave atraviesa el rayo, se detectará una interrupción momentánea sin que el ave sufra algún daño.



    Ventajas:
  • La transmisión láser no requiere de licencias por ninguna compañía externa
  • No se requieren repetidores entre el emisor y el receptor
  • Es resistente a la interferencia, la sobretransmisión y la interferencia entre canales adyacentes

    Desventajas:
  • Sensible a la atenuación por causas atmosféricas
  • La distancia entre los enlaces es corta
  • Sensible a problemas de alineamiento