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 2015/2016
Primer Semestre

Acceso y RAL
Acceso y RAL

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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
Acceso y RAL

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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
Acceso y RAL

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Índice del bloque

⁍ 3.1 Redes de Área Local con cable: Ethernet
⁍ 3.2 Redes de Área Local Virtuales: VLANs
⁍ 3.3 Redes de Área Local Inalámbricas

Acceso y RAL
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3.1 Ethernet

 Arquitectura
 Encapsulación
 Direccionamiento físico
 Switches

Acceso y RAL
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Red F.I. Conexión de terminales en red

Acceso y RAL
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Redes de cable (Ethernet)
Ethernet

⁍ Ethernet:

 Es la tecnología LAN más ampliamente utilizada
 Opera a nivel de enlace y a 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:

 Definen protocolos de nivel 2 y tecnologías de nivel 1
 El estándar IEEEE contempla dos subniveles de nivel de

enlace: LLC y MAC

Acceso y RAL
Acceso y RAL

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Ethernet II vs. IEEE 802.3
Ethernet

⁍ 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 recogido por la norma IEEE 802 que 
permite direccionar diferentes protocolos utilizando un SAP (Service Access Point) público.

 Raramente utilizada

Acceso y RAL
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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

 >  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

Ethertypes comunes
0x0800
IPv4
0x86DD
IPv6
0x0806
ARP
0x8100
802.1Q
0x8870
Tramas Jumbo
0x8847
MPLS

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

Acceso y RAL
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Tipos de cable: cobre
Ethernet

UTP: Unshielded Twisted Pair (Par trenzado no apantallado)

16 MHz

600 MHz

250 MHz

Categoría 3
(UTP)

Categoría 7
(ScTP)

Categoría 6
(UTP)

"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

 Los cables de Cat. 5 y 5e

(UTP) son los más típicos

 Se

transmisión de datos

utilizan

para

la

100-125 MHz

Acceso y RAL
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Categoría 5 y 5e
(UTP)

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

no

 Cat. 5e soporta 1 Gbs

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

c
f

Tipos de cable: fibra
Ethernet

λ : longitud de onda
c: velocidad de la luz
f : frecuencia

1 micra = 10-6 m
1 nm = 10-9 m
1 THz = 10-12 Hz

Acceso y RAL
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Conectores
Ethernet
En fibra

Conectores ST (Set and Twist)

Conectores SC (Set and Connect)
Conectores LC (Lucent technologies Connector)

Acceso y RAL
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En cobre

RJ 45

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Tipos de Ethernet
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

Acceso y RAL
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Fast Ethernet. Nivel físico

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

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.

 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).

Acceso y RAL
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Tipos de Ethernet
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.

 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

Acceso y RAL
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Fibra vs. cobre
Ethernet

Aspectos clave
Capacidad soportada

Distancia

Inmunidad a EMI y RFI

Medios de cobre
10 Mbps – 10 Gbps

Relativamente poca
(1 – 100 metros)
Baja

Inmunidad a los peligros eléctricos

Baja

Coste del cable y los conectores

El más bajo

Dificultad de instalación

Muy baja

Fibra óptica
10 Mbps – 100 Gbps

Relativamente grande
(1 – 100.000 metros)
Completamente inmune

Completamente inmune

El más alto

Muy alta

EMI: ElectroMagnetic Interference: perturbación que ocurre en cualquier circuito,
componente o sistema electrónico causada por una fuente de radiación electromagnética
externa al mismo.
RFI: Radio Frequency Interference: interferencias producidas por cualquier objeto, ya sea
artificial o natural, que posea corrientes eléctricas que varíen rápidamente

Acceso y RAL
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Subniveles LLC y MAC
Ethernet

Acceso y RAL
Acceso y RAL

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Subniveles LLC y MAC
Ethernet

⁍ LLC (Logical Link Control)

 Controla la comunicación con los niveles superiores de la arquitectura
 Coge los datos del protocolo de red (nivel 3) y les añade información

de control 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
Ethernet

⁍ Un protocolo LLC común para muchos protocolos
MAC
 Se han definido 3 tipos de servicio y 4 protocolos (clase

1, clase 2, clase 3 y clase 4)

sin confirmación, independiente del medio físico

 LLC clase 1: ofrece un servicio no orientado a conexión,
⁍ Identifica el protocolo de nivel superior mediante
SAPs (service access point)

Acceso y RAL
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Subnivel IEEE 802.2 LLC
Ethernet

⁍ DSAP y SSAP identifican los protocolos de nivel superior

 DSAP: SAP al que va dirigido el campo de datos
 SSAP: SAP que generó el campo de datos
 Se definió identificador para IP (=0x6) pero no para ARP

 No puede utilizarse directamente para encapsular IP
 Se utiliza SNAP (Sub-network Access Protocol) para encapsular IP

⁍ El campo de información contiene los datos de nivel superior

 O la cabecera SNAP seguida de los datos

Acceso y RAL
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Códigos de “tipo” Ethernet y “SAP”

Tipos Ethernet (Xerox)

8137
Netware
XNS 0600, 0807
0800
IP
0806
ARP
8035
RARP

Acceso y RAL
Acceso y RAL

10,E0

SAP (IEEE)
NetWare
XNS 80
F0
NetBIOS
06
IP
SNA 04,05,08,0C
X.25 7E
SNAP:

AA

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Subnivel IEEE 802.2 LLC (Clase 1)
Ethernet

Tramas de Información

Tramas de Supervisión

Tramas no numeradas

0x03

Acceso y RAL
Acceso y RAL

1 0 0 0 0 0 0 Unnumbered Information

1
1 1 1 1 P/F 1 0 1 Exchange Identification
1 1 0 0 P/F 1 1