Diseño de una Red Local

1. Diseño de una Red Local Elvira Sanz Sevadilla

2. Introducción • Tenemos un colegio con 3 edificios, cada uno de ellos destinado a una función especifica. • Vamos a detallar el diseño actual de la red y a proponer una mejora de dicho diseño.

3. Diseño Actual de la Red • Tenemos una red de clase C privada 192.168.2.0 • De ésta forma podemos tener conectados hasta 254 ordenadores, (256 menos la dirección con el campo host todo a 0s: identifica a la propia red, y la dirección con el campo host todo a 1s: broadcast en toda la red). • En total tenemos 36 ordenadores, con lo que tenemos suficiente con una red de éste tipo. • En cuanto al tipo de Red tenemos una Fast Ethernet, que además de poder llegar hasta 100Mbits/seg. es totalmente compatible con el estándar Ethernet. • Todos los ordenadores están conectados mediante hubs y cables de pares trenzados, cuya longitud máxima es de 100m. Únicamente tenemos un switch para conectar los edificios A y C que están separados, y un router que utilizaremos para la conexión a Internet.

4. Diseño Actual de la RedEdificios A y B

5. Diseño Actual de la RedEdificio C

6. Tipos de Red Clasificación según su tamaño y extensión: Redes LAN: Redes de área local, su extensión varía entre 10m. y 1km. Redes pequeñas con velocidad de transmisión entre 10 y 100 Mbps Redes MAN: Redes de área metropolitana, suelen abarcar el tamaño de una ciudad. Longitud máxima de 10km. Redes WAN: Redes de área amplia. Son una colección de hosts o de redes LAN conectadas por una subred. Su tamaño varía entre 100 y 1000km. Clasificación según la tecnología de transmisión: Redes Broadcast: Todas las máquinas de la red comparten el mismo canal de comunicación. Cada paquete enviado por cualquier máquina es recibido por todas las de la red. Redes Point to Point: En éstas redes los paquetes a veces tienen que pasar por hosts intermedios, por lo que es necesario el uso de un router para la creación de las rutas. Clasificación según la transferencia de datos soportada: Redes de transmisión simple: Los datos únicamente viajan en un sentido. Redes Half-Duplex: Los datos pueden viajar en uno u otro sentido pero no simultáneamente, es decir solo puede haber transferencia en un sentido a la vez. Redes Full-Duplex: Los datos pueden viajar en ambos sentidos al mismo tiempo.

7. Topología de la Red Topologías LAN más comunes: Token Ring: Topología de bus lógica y en estrella física o en estrella extendida. Es una implementación del estándar IEEE 802.5. Funcionamiento: En éste tipo de redes la información se envía en un Token que va pasando de una máquina a otra. Cuando una máquina quiere enviar información, debe esperar a que le llegue el Token vacío, y entonces utilizarlo para hacer dicho envío. Cuando el Token con la información llega a su destinatario, éste lo reenvía con el mensaje: Información recibida. Luego se libera el Token para poder volver a utilizarlo. Ya que la máquina necesita el Token para enviar los datos y únicamente hay uno, no se producen colisiones, el problema es el tiempo que debe esperar una máquina a que le llegue el Token vacío antes de poder enviar los datos.

8. Topología de la Red Ethernet: Topología de anillo lógica y una topología física en estrella. Es una implementación del estándar 802.3. En las redes de éste tipo, solo puede haber un mensaje en tránsito en un determinado momento, con lo cual, debido a que hay muchos ordenadores intentando enviar información al mismo tiempo, se produce un alto porcentaje de colisiones al contrario que en las redes Token Ring. CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detecion): La máquina antes de enviar los datos escucha por el cable para saber si está libre, en el caso de que esté ocupado se espera escuchando, y cuando se libere el cable envía los datos. Problema: Ya que puede haber más de una máquina escuchando por el mismo cable, varias de ellas han podido escuchar que el cable estaba vacío y han decidido enviar la información. Con lo cual se produce una colisión, los ordenadores la detectan y deciden reenviar los datos. Fast Ethernet: Es un ampliación del estándar Ethernet, que llega hasta 100Mbp/seg., y es totalmente compatible con Ethernet. Resumen : Nuestra red la clasificaríamos como una LAN de tipo Fast Ethernet con una tecnología de transmisión Broadcast.

9. Análisis del Diseño Actual.HUB vs. SWITCH • HUB Dispositivo de nivel 1. VENTAJAS - Al ser un dispositivo muy simple su precio es muy bajo, y el retardo que añade a los mensajes es prácticamente nulo. INCONVENIENTES - Funciona a la velocidad del dispositivo más lento de la red. - Actúa como un repetidor enviando la información a todos los ordenadores que están conectados a él. Esto además de tráfico innecesario genera mayores probabilidades de colisión.

10. Análisis del Diseño Actual.HUB vs. SWITCH • SWITCHDispositivo de nivel 2 (capa de enlace). VENTAJAS - Un switch sabe en todo momento que ordenadores tiene conectados a cada uno de sus puertos, esto lo va aprendiendo a medida que circula información a través de él. Cuando un switch no sabe la dirección MAC de destino envía la trama por todos sus puertos (Inundación). Resumen: Si en nuestro diseño cambiáramos todos los hubs por switchs, obtendríamos todas las ventajas de los switchs a cambio de aumentar el coste.

11. Actualización del DiseñoSubredes Razones para el uso de subredes: 1. A medida aumente la red, aumentará también el dominio de colisión, afectando al rendimiento de la red. Si tenemos la red dividida en segmentos, podemos limitar los dominios de colisión enviando las tramas únicamente al segmento donde se encuentre el host de destino. 2. Conforme aumenta el número de hosts, aumenta también el número de transmisiones broadcast, debido a que los hosts envían de forma constante peticiones ARP, peticiones DNS, envíos RIP, etc. Por tanto puede llegar un momento en que éstas transmisiones congestionen toda la red al consumir un ancho de banda excesivo. Esto se soluciona igual que en el caso anterior con la división de la red en varios segmentos. 3. Por motivos de seguridad. De ésta forma cada departamento puede tener su propia red departamental. Resumen: Una vez explicadas éstas razones, quedamos convencidos de las ventajas del uso de subredes. Por tanto nos disponemos a crear tres subredes en nuestra propia red, una para cada departamento.

12. Actualización del DiseñoSubredes con máscara de tamaño fijo Opción A Tenemos la red 192.168.2.0, le aplicamos la máscara 255.255.255.224. 3 bits para la subred  8 subredes. 5 bits de host  32 direcciones. Por tanto tenemos 8 subredes con 32 direcciones cada una de ellas. Si quitamos las direcciones con los valores todo a 0s y todo a 1s del campo host y del campo subred, nos quedan: 6 subredes de 30 direcciones cada una. Con 30 direcciones tenemos suficiente, aunque nos limita mucho el crecimiento de la red, ya que sólo en el edificio A tenemos 22 ordenadores. Si aplicamos subnet-zero, nos quedan 8 subredes con 30 direcciones, con lo que no hemos resuelto nada. Puesto que la restricción del campo host todo a 0s y todo a 1s se ha de cumplir siempre, seguimos teniendo 30 direcciones en cada subred, así que debemos buscar otra opción mejor.

13. Actualización del DiseñoSubredes con máscara de tamaño fijo Opción B A la red 192.168.2.0, le aplicamos la máscara 255.255.255.192. 2 bits de subred  4 subredes. 6 bits de host  64 direcciones. Tenemos entonces 4 subredes con 64 direcciones cada una de ellas. Quitando las direcciones reservadas, nos quedarían 2 subredes de 62 direcciones cada una. Evidentemente, si tenemos tres departamentos y queremos asignarle una subred a cada uno de ellos, con 2 subredes no tendríamos suficiente. Por otro lado, las 62 direcciones serían suficientes para cubrir los 36 ordenadores que tenemos. De ésta forma la solución es aplicar subnet-zero, y quedarnos con 4 subredes de 62 direcciones cada una. Resumen: La opción B sería mucho más adecuada que la opción A, pudiendo llevarnos con el tiempo a una reestructuración de la red, pero no a tan corto plazo como la opción A.

14. Actualización del DiseñoSubredes con máscara de tamaño variable Con ésta técnica no es necesario dividir la red en subredes del mismo tamaño. ¿Por qué resulta interesante?: En nuestro caso particular tenemos 3 departamentos, cada uno de ellos con un número bastante diferente de ordenadores: A  22 B  4 C  10 Si utilizamos ésta técnica, cada subred tendrá un número de direcciones que se ajusta al número de ordenadores que tiene dicha subred. No necesariamente deberíamos asignar a todas las subredes el mismo número de direcciones. Dicho número vendrá dado por el departamento con mayor número de ordenadores. Es decir, en el ejemplo anterior (subredes con máscara de tamaño fijo), necesitamos como mínimo que las subredes sean de 22 direcciones, para poder cubrir las direcciones de los 22 ordenadores. De ésta forma las subredes asignadas a los departamentos B y C desperdician gran cantidad de direcciones. Observación: Al tratarse de una red privada de clase C, no tenemos el problema de la utilización de direcciones, ya que toda la red al completo (las 256 direcciones) son para nuestro uso propio. De todas formas, la aplicación de éste método en nuestro ejemplo nos permite más opciones a la hora de diseñar el direccionamiento IP, y un mayor nivel de aprendizaje para futuros diseños.

15. Actualización del DiseñoSubredes con máscara de tamaño variable 1er. Direccionamiento IP * Edificio A-- 22 ordenadores Le asignamos una subred de 32 direcciones: Subred Máscara Subred/bits de máscara 192.168.2.32 255.255.255.224 192.168.2.32/27 *Edificio B-- 4 ordenadores Le asignamos una subred de 8 direcciones: Subred Máscara Subred/bits de máscara 192.168.2.8 255.255.255.248 192.168.2.8/29 *Edificio C-- 10 ordenadores Le asignamos una subred de 16 direcciones: Subred Máscara Subred/bits de máscara 192.168.2.16 255.255.255.240 192.168.2.16/28 Cada departamento tiene ahora una red que se ajusta a sus necesidades, con lo cual no se desaprovechan direcciones. Problema: Son subredes de un tamaño muy ajustado al nº de hosts, cuando crezca la red, este diseño exigirá una reestructuración.

16. Actualización del DiseñoSubredes con máscara de tamaño variable 2º Direccionamiento IP * Edificio A-- 22 ordenadores Le asignamos una subred de 64 direcciones: Subred Máscara Subred/bits de máscara 192.168.2.64 255.255.255.192 192.168.2.64/26 * Edificio B-- 4 ordenadores Le asignamos una subred de 16 direcciones: Subred Máscara Subred/bits de máscara 192.168.2.16 255.255.255.240 192.168.2.16/28 * Edificio C-- 10 ordenadores Le asignamos una subred de 32 direcciones: Subred Máscara Subred/bits de máscara 192.168.2.32 255.255.255.224 192.168.2.32/27 Éste sería el mejor .direccionamiento que podemos hacer, aprovechando al máximo las direcciones IP, pero sin correr el riesgo de tener que reestructurar a muy corto plazo.

17. Conclusión Ya que se trata de un trabajo didáctico e individual, muchas de las decisiones se han tomado de forma bastante subjetiva, teniendo en cuenta la infraestructura del colegio y el conocimiento de cada uno de los departamentos y de las personas que lo componen. En éste trabajo he obviado y dado por sabidos algunos conceptos básicos sobre redes, intentando ser lo más clara posible y razonando mis decisiones después de haber explicado con detalle todas las opciones, estudiarlas para el caso concreto que aquí se nos plantea y dando unos argumentos claros.

18. Bibliografía • http://www.conozcasuhardware.com/actualiz/actred1.htm • http://www.noticias3d.com/articulos/200206/hubswitch/1.asp • http://www.htmlweb.net/redes/subredes/subredes_1.html • http://es.tldp.org/Manuales-LuCAS/GARL2/garl2/x-087-2-create.subnets.html • http://www.uv.es/~montanan/redes/redes_03.rtf • http://www.monografias.com/trabajos7/rela/rela.shtml • http://www.cybercursos.net/cursos-online/lan/componentes.htm • http://www.zonagratuita.com/a-cursos/hacking/ConstruyendoRedLAN.htm • http://www.pchardware.org/redes/redes.php#inicio • http://www.htmlweb.net/redes/topologia/topologia_1.html