REDES LAN

1. REDES LAN Una red de área local, o red local, es la interconexión de varios ordenadores y periféricos. (LAN es la abreviatura inglesa de Local Area Network, 'red de área local'). Su extensión esta limitada físicamente a un edificio o a un entorno de hasta 200 metros. Su aplicación más extendida es la interconexión de ordenadores personales y estaciones de trabajo en oficinas, fábricas, etc., para compartir recursos e intercambiar datos y aplicaciones. En definitiva, permite que dos o más máquinas se comuniquen. El término red local incluye tanto el hardware como el software necesario para la interconexión de los distintos dispositivos y el tratamiento de la información.

2. Segmentación de la red Hay dos motivos fundamentales para dividir una LAN en segmentos. El primer motivo es aislar el tráfico entre fragmentos, y obtener un ancho de banda mayor por usuario. Si la LAN no se divide en segmentos, las LAN cuyo tamaño sea mayor que un grupo de trabajo pequeño se congestionarían rápidamente con tráfico y saturación y virtualmente no ofrecerían ningún ancho de banda. La adición de dispositivos como, por ejemplo, puentes, switches y routers dividen la LAN en partes mas pequeñas, mas eficaces y fáciles de administrar. Al dividir redes de gran tamaño en unidades autónomas, los puentes y los switches ofrecen varias ventajas. Un puente o switch reduce el tráfico de los dispositivos en todos los segmentos conectados ya que sólo se envía un determinado porcentaje de tráfico. Ambos dispositivos actúan como un cortafuegos ante algunos de red potencialmente perjudiciales. También aceptan la comunicación entre una cantidad de dispositivos mayor que la que se soportaría en cualquier LAN única conectada al puente. Los puentes y los switches amplían la longitud efectiva de una LAN, permitiendo la conexión de equipos distantes que anteriormente no estaban permitidas.

3. SEGMENTACIÓN MEDIANTE PUENTES Las LAN Ethernet que usan un puente para segmentar la LAN proporcionan mayor ancho de banda por usuario porque hay menos usuarios en los segmentos, en comparación con la LAN completa. El puente permite que sólo las tramas cuyos destinos se ubican fuera del segmento lo atraviesen. Los puentes aprenden cuál es la segmentación de una red creando tablas de direcciones que contienen la dirección de cada dispositivo de la red y el puerto que se debe usar para alcanzar ese dispositivo. Los puentes son diferentes de los routers ya que son dispositivos de Capa 2 y, por lo tanto, son independientes de los protocolos de Capa 3. Los puentes transmiten tramas de datos, sin considerar cuál es el protocolo de Capa 3 que se utiliza (IP), y son transparentes para los demás dispositivos de la red. Los puentes aumentan la latencia (retardo) de una red en un 10-30%. Esta latencia se debe a la toma de decisiones que el puente, o los puentes, deben realizar al transmitir datos al segmento correcto. Un puente se considera como un dispositivo de almacenamiento y envío porque debe recibir toda la trama y calcular la verificación por redundancia cíclica (CRC) antes de que pueda tener lugar el envío. El tiempo que tarda en ejecutar estas tareas puede hacer que las transmisiones de red sean más lentas, causando una demora.

5. Segmentación mediante switches Una LAN que usa una topología Ethernet crea una red que funciona como si sólo tuviera dos nodos el nodo emisor y el nodo receptor. Estos dos nodos comparten un ancho de banda de 100 Mbps, lo que significa que prácticamente todo el ancho de banda está disponible para la transmisión de datos. Es importante observar que aunque 100% del ancho de banda puede estar disponible, las redes Ethernet tienen un mejor rendimiento cuando se mantiene por debajo del 30-40% de la capacidad total. El uso de ancho de banda que supere el límite recomendado tiene como resultado un aumento en la cantidad de colisiones (saturación de información). Cada nodo está directamente conectado a uno de sus puertos, o a un segmento que está conectado a uno de los puertos del switch. Esto crea una conexión de 100 Mbps entre cada nodo y cada segmento del switch. Un ordenador conectado directamente a un switch Ethernet está en su propio dominio de colisión y tiene acceso a los 100 Mbps completos. Cuando una trama entra a un switch, se lee para obtener la dirección origen o destino. Luego, el switch determina cuál es la acción de transmisión que se llevará a cabo basándose en lo que sabe a partir de la información que ha leído en la trama. Si la dirección destino se encuentra ubicada en otro segmento, la trama se conmuta a su destino.

7. Segmentación mediante routers Los routers son más avanzados que los puentes. Un puente es pasivo (transparente) en la capa de red y funciona en la capa de enlace de datos. Un router funciona en la capa de red y basa todas sus decisiones de envío en la dirección de protocolo de Capa 3. El router logra esto examinando la dirección destino del paquete de datos y buscando las instrucciones de envío en la tabla de enrutamiento (ya lo veremos mas adelante). Los routers producen el nivel más alto de segmentación debido a su capacidad para determinar exactamente dónde se debe enviar el paquete de datos. Como los routers ejecutan más funciones que los puentes, operan con un mayor nivel de latencia. Los routers deben examinar los paquetes para determinar la mejor ruta para enviarlos a sus destinos. Inevitablemente, este proceso lleva tiempo e introduce latencia (retardo).

9. VLAN Una VLAN (acrónimo de Virtual LAN, ‘red de área local virtual’) es un método de crear redes lógicamente independientes dentro de una misma red física. Varias VLANs pueden coexistir en un único conmutador físico o en una única red física. Son útiles para reducir el tamaño del dominio de difusion y ayudan en la administración de la red separando segmentos lógicos de una red de área local (como departamentos de una empresa) que no deberían intercambiar datos usando la red local (aunque podrían hacerlo a través de un enrutador o un switch capa 3). 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.

10. Enlace troncal • Los dispositivos en una VLAN pueden estar conectados de tres formas diferentes, dependiendo de que las conexiones sean con VLAN controlados o VLAN no controlados. • Los switches que transmiten los paquetes de la VLAN se dicen que son VLAN-controlados, pero las estaciones de trabajo o impresoras pueden no serlo. Solo los dispositivos VLAN-controlados saben que son miembros de una VLAN y trabajan bajo el formato de una VLAN. Un enlace troncal conecta a dos dispositivos de LAN que sean VLAN-controlados como por ejemplo dos switches que tengan la función de ruteo . El paquete es transmitido a través del enlace es explícitamente etiquetada con el encabezado de VLAN. El router hará llegar al destino el paquete etiquetado haciendo la consulta a la base de datos.

11. Enlace de acceso Un enlace de acceso comunica un dispositivo VLAN-controlado con uno que no lo sea . Los paquetes son transmitidos por el enlace sin incluir el encabezado de VLAN, pero son implícitamente etiquetados por el dispositivo ruteador de la VLAN.

12. Enlace híbrido Conecta un dispositivo VLAN-controlado con un dispositivo que no lo sea . Para una VLAN específica los paquetes transmitidos por el enlace que pueden ser para la misma LAN todos etiquetados o para otras VLANs no etiquetados.

13. Calidad de servicio Una de las grandes ventajas de ATM(Modo de Transferencia Asíncrona) respecto de técnicas como el FrameRelay y Fast Ethernet es que admite niveles de QoS. Esto permite que los proveedores de servicios ATM garanticen a sus clientes que el retardo de extremo a extremo no excederá un nivel específico de tiempo o que garantizarán un ancho de banda específico para un servicio. Esto es posible marcando los paquetes que provengan de una Dirección IP determinada de los nodos conectados a un gateway (como por ejemplo la IP de un teléfono IP según la puerta del router, etc.). Además, en los servicios satelitales da una nueva perspectiva en la utilización del ancho de banda, dando prioridades a las aplicaciones de extremo a extremo con una serie de reglas. Una red IP está basada en el envío de paquetes de datos. Estos paquetes de datos tienen una cabecera que contiene información sobre el resto del paquete. Existe una parte del paquete que se llama ToS (Type of Service), en realidad pensada para llevar banderas o marcas. Lo que se puede hacer para darle prioridad a un paquete sobre el resto es marcar una de esas banderas (flags).

14. Ethernet Ethernet es un estándar deredes 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 nivelfísico 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.

15. Tecnología y velocidad de Ethernet Hace ya mucho tiempo que Ethernet consiguió situarse como el principal protocolo del nivel de enlace. Ethernet 10Base2 consiguió, ya en la decada de los 90s, una gran aceptación en el sector. Hoy por hoy, 10Base2 se considera como una "tecnología de legado" respecto a 100BaseT. Hoy los fabricantes ya desarrollaron adaptadores capaces de trabajar tanto con la tecnología 10baseT como la 100BaseT y esto ayuda a una mejor adaptación y transición.

16. Token Ring Token Ring es una arquitectura de red desarrollada por IBM en los años 1970 con topología lógica en anillo y técnica de acceso de paso de testigo. Token Ring se recoge en el estándar IEEE 802.5. En desuso por la popularización de Ethernet Actualmente no es empleada en diseños de redes. • El estándar IEEE 802.5 • El IEEE 802.5 es un estándar por el Institute of Electrical and ElectronicsEngineers (IEEE), y define una red de área local (LAN) en configuración de anillo (Ring), con método de paso de testigo (Token) como control de acceso al medio. La velocidad de su estándar es de 4 ó 16 Mbps. • El diseño de una red de Token Ring fue atribuido a E. E. Newhall en el año 1969. International Business Machines (IBM) publicó por primera vez su topología de Token Ring en marzo de 1982, cuando esta compañía presentó los papeles para el proyecto 802 del IEEE. IBM anunció un producto Token Ring en 1984, y en 1985 éste llegó a ser un estándar de ANSI/IEEE.

17. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES • Utiliza una topología lógica en anillo, aunque por medio de una unidad de acceso de estación multiple (MSAU), la red puede verse como si fuera una estrella. Tiene topología física estrella y topología lógica en anillo. • Utiliza cable especial apantallado, aunque el cableado también puede ser par trenzado. • La longitud total de la red no puede superar los 366 metros. • La distancia entre una computadora y el MAU no puede ser mayor que 100 metros. • A cada MAU se pueden conectar ocho computadoras. • Estas redes alcanzan una velocidad máxima de transmisión que oscila entre los 4 y los 16 Mbps. *Posteriormente el HighSpeedToken Ring (HSTR) elevó la velocidad a 100 Mbps la mayoria de redes no la soportan

18. FDDI FDDI (FiberDistributed Data Interface) es un conjunto de estándares ISO y ANSI para la transmisión de datos en redes de computadoras de área extendida o local (LAN) mediante cable de fibra óptica . Se basa en la arquitectura token ring y permite una comunicación tipo Full Duplex. Dado que puede abastecer a miles de usuarios, una LAN FDDI suele ser empleada como backbone para una red de área amplia (WAN). También existe una implementación de FDDI en cables de hilo de cobre conocida como CDDI.

19. Funcionamiento Una red FDDI utiliza dos arquitecturas token ring , una de ellas como apoyo en caso de que la principal falle. En cada anillo, el tráfico de datos se produce en dirección opuesta a la del otro. Empleando uno solo de esos anillos la velocidad es de 100 Mbps y el alcance de 200 km, con los dos la velocidad sube a 200 Mbps pero el alcance baja a 100 km . La forma de operar de FDDI es muy similar a la de token ring, sin embargo, el mayor tamaño de sus anillos conduce a que su latencia sea superior y más de una trama puede estar circulando por un mismo anillo a la vez. FDDI se diseñó con el objeto de conseguir un sistema de tiempo real con un alto grado de fiabilidad. Se consideró como un objetivo de diseño la transmisión virtualmente libre de errores. Es por esto, entre otras cosas, que se optó por la fibra óptica como medio para el FDDI. Además se especificó que la tasa de error total del anillo completo FDDI no debiera exceder un error cada 10e9 bits (es decir, un error por gigabit) con una tasa de pérdida de paquetes de datos que tampoco excediese 10e9. En el caso que se produzca un fallo en una estación o que se rompa un cable, se evita automáticamente la zona del problema, sin la intervención del usuario, mediante lo que se conoce como “curva de retorno” (wrapback). Esto ocurre cuando el anillo FDDI detecta un fallo y direcciona el tráfico hacia el anillo secundario de modo que pueda reconfigurar la red. Todas las estaciones que se encuentran operando correctamente se mantienen en línea e inalteradas. Tan pronto como se corrige el problema, se restaura el servicio en dicha zona.

20. Características La red FDDI tiene un ciclo de reloj de 125 MHz y utiliza un esquema de codificación 4B/5B que le permite al usuario obtener una velocidad máxima de transmisión de datos de 100 Mbps. Ahora bien, la tasa de bits que la red es capaz de soportar efectivamente puede superar el 95% de la velocidad de transmisión máxima. Con FDDI es posible transmitir una trama de red, o diversas tramas de tamaño variable de hasta 4500 bytes durante el mismo acceso. El tamaño de trama máximo de 4500 bytes está determinado por la técnica de codificación 4B/5B de FDDI. Las especificaciones de FDDI permiten que existan un máximo de 500 estaciones FDDI (conexiones físicas) directamente sobre cada anillo paralelo. Las estaciones FDDI utilizan una dirección de 45 bytes, definida por la IEEE. La oficina de normalización del IEEE administra la asignación de las direcciones a todas las estaciones FDDI.