DISEÑO DE LA RED FÍSICA

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DISEÑO DE LA RED FÍSICA por Mind Map: DISEÑO DE LA RED FÍSICA

1. Modelo OSI

1.1. Estándar internacional para Sistemas Abiertos de Interconexión, OSI (por su sigla en inglés: Open Systems Interconnection),definido en ISO/IEC 7498-1 que divide el tráfco de la red en una cantidad de capas. Cada capa es independiente de las capas que la rodean y cada una se apoya en los servicios prestados por la capa inferior mientras que proporciona sus servicios a la capa superior.

1.1.1. Aplicación

1.1.1.1. La Capa de Aplicación es la capa con la que la mayoría de los usuarios tiene contacto; es el nivel en el que ocurre la comunicación humana. HTTP, FTP, y SMTP son todos protocolos de la capa de aplicación.

1.1.2. Presentación

1.1.2.1. La Capa de Presentación tiene que ver con representación de datos, antes de que lleguen a la aplicación. Esto incluye codificación HTML, MIME, compresión de datos, comprobación del formato,ordenación de los bytes , etc.

1.1.3. Sesión

1.1.3.1. La Capa de Sesión maneja la sesión de comunicación lógica entre aplicaciones. RPC es un ejemplo de protocolo de la capa 5.

1.1.4. Transporte

1.1.4.1. La Capa de Transporte provee un método para obtener un servicio particular en un nodo de red específico. Algunos ejemplos de protocolos que operan en esta capa son TCP, UDP y SCTP. Algunos protocolos de la capa de transporte (como TCP), garantizan que todos los datos lleguen a destino y se reorganicen y entreguen a la próxima capa en el orden apropiado. UDP es un protocolo “no orientado a conexión” comúnmente usado para señales de video y audio de flujo continuo y no verifica la llegada de paquetes de datos.

1.1.5. Red

1.1.5.1. IP (el protocolo de Internet) es el más común de la Capa de Red. Esta es la capa donde ocurre el enrutamiento. Se encarga de transferir los paquetes desde la capa de enlace local a la de otras redes. Los enrutadores cumplen esta función en una red por medio de, al menos, dos interfaces de red, una en cada una de las redes que se van a interconectar. Cada nodo en Internet se accede a través de una dirección IP exclusiva. Otro protocolo crítico de Capa de Red es ICMP, un protocolo especial que proporciona varios mensajes necesarios para la adecuada operación de IP. Esta capa a menudo se denomina la Capa de Internet.

1.1.6. Enlace de Datos

1.1.6.1. Cada vez que dos o más nodos comparten el mismo medio físico (por ejemplo, varios computadores conectados a un concentrador (hub), o una habitación lleno de dispositivos inalámbricos que usan el mismo canal de radio), usan la Capa de Enlace de Datos para comunicarse. Los ejemplos más comunes de protocolos de enlace de datos son Ethernet, Token Ring, ATM, y los protocolos de redes inalámbricas (802.11a/b/g). La comunicación en esta capa se define como de enlace-local porque todos los nodos conectados a esta capa se comunican directamente entre sí. Esta capa también se conoce como capa de Control de Acceso al Medio (MAC en inglés). En redes Ethernet, los nodos se identifican por su dirección MAC. Esta es un número exclusivo de 48 bits asignado de fábrica a todo dispositivo de red.

1.1.7. Física

1.1.7.1. La Capa Física es la capa más baja en el modelo OSI, y se refiere al medio físico real en el que ocurre la comunicación. Este puede ser un cable CAT5 de cobre, un par de fibras ópticas, ondas de radio, o cualquier otro medio capaz de transmitir señales. Cables cortados, fibras partidas, e interferencia de RF son todos problemas de capa física.

1.2. El usuario se ubica por encima de esta capa, interactuando con la aplicación.

2. Modelo TCP/IP

2.1. No es un estándar internacional, y su definición varía, es un modelo práctico para entender y resolver fallas en redes Internet la cual en su mayoría usa TCP/IP,

2.1.1. Capa de acceso a la red

2.1.1.1. Especifica la forma en la que los datos deben enrutarse, sea cual sea el tipo de red utilizado.

2.1.2. Capa de Internet

2.1.2.1. Es responsable de proporcionar el paquete de datos (datagrama).

2.1.3. Capa de transporte

2.1.3.1. Brinda los datos de enrutamiento, junto con los mecanismos que permiten conocer el estado de la transmisión. Comprende a los protocolos TCP y UDP.

2.1.4. Capa de aplicación

2.1.4.1. Incorpora aplicaciones de red estándar (Telnet, SMTP, FTP, etc.).

3. Protocolos de Internet

3.1. TCP/IP(Transmission Control Protocol, e Internet Protocol) es la pila de protocolos más comúnmente usada en la Internet global este modelo actúa en las capas tres y cuatro del modelo TCP/IP.

3.1.1. Direccionamiento de IPv6

3.1.1.1. La dirección IPv6 es un número de 128 bits generalmente escrito como múltiples números hexadecimales, para que los usuarios puedan leerlo se utiliza segmentos de 32 bits.

3.1.1.1.1. 2001:0db8:1234: :0000:0000:0000:0001

3.1.2. Direccionamiento de IPv4

3.1.2.1. La dirección es un número de 32 bits, normalmente escrito como cuatro números de 8 bits expresados en forma decimal y separados por puntos.

3.1.2.1.1. 10.0.17.1 192.168. 1.1 172. 16. 5. 23.

3.1.2.1.2. CIDR Decimal # de anftriones /30 255.255.255.252 4 /29 255.255.255.248 8 /28 255.255.255.240 16 /27 255.255.255.224 32 /26 255.255.255.192 64 /25 255.255.255.128 128 /24 255.255.255.0 256 /16 255.255.0.0 65536 /8 255.0.0.0 16 777 216

3.1.3. Direcciones IP Globales

3.1.3.1. Las redes interconectadas deben concordar sobre un plan de direcciones IP para direcciones IPv6 e IPv4. Las direcciones IP deben ser exclusivas y, en general, no pueden usarse en sitios diferentes de Internet al mismo tiempo.

3.1.3.1.1. Las direcciones IP exclusivas impiden la ambigüedad en el enrutamiento. Si el PC solicita una página web a 2001:db8:1::2, llegará al servidor correcto.

3.1.3.1.2. La autoridad para asignar direcciones IP se delega en los cinco RIR. Los cinco RIR son: 1) African Network Information Centre (AfriNIC, AFRINIC - Welcome) 2) Asia Pacifc Network Information Centre (APNIC, http://www.apnic.net) 3) American Registry for Internet Numbers (ARIN, http://www.arin.net) 4) Regional Latin-American and Caribbean IP Address Registry (LACNIC, http://www.lacnic.net) 5) Réseaux IP Européens (RIPE NCC, http://www.ripe.net)

3.1.4. Direcciones IP Estáticas

3.1.4.1. Una dirección IP estática es una dirección asignada que no cambia nunca son importantes porque los servidores que las usan son alcanzables por los servidores DNS y comúnmente ofrecen servicios a otras máquinas

3.1.4.1.1. Ejemplo, servicio de correo electrónico, servidores web, etc.).

3.1.5. Direcciones IP Dinámicas

3.1.5.1. Las direcciones IP dinámicas son asignadas por un ISP para nodos no permanentes conectados a Internet, tales como computadores caseros conectados por discado, o una laptop conectada a un hotspot inalámbrico, pueden ser asignadas automáticamente usando el Protocolo Dinámico de Confguración de Anftrión —Dynamic Host Confguration Protocol (DHCP), o el Protocolo Punto a Punto (PPP) dependiendo del tipo de conexión a Internet.

3.1.6. Direcciones IPv4 privadas

4. Equipos de red: concentradores, switch, router, firewall

4.1. Ethernet

4.1.1. Ethernet es el nombre del estándar más popular para conectar computadores en una Red de Área Local, LAN (Local Area Network).

4.2. Direcciones de Control del Medio o Direcciones MAC

4.2.1. Cada dispositivo conectado a una red Ethernet o WiFi tiene una dirección MAC única asignada por el fabricante de la tarjeta de red. Su función es servir de identifcador único que les permite a los dispositivos “hablar” entre sí.

4.3. Concentradores

4.3.1. Los concentradores Ethernet interconectan varios dispositivos Ethernet de par trenzado. Funcionan en la capa física (las más baja, la primera). Repiten las señales recibidas por cada puerto hacia el resto de los puertos. Concentrados se consideran simples repetidores.

4.3.2. sólo uno de los puertos puede transmitir a la vez. Si dos dispositivos transmiten al mismo tiempo, las transmisiones se interferen, y ambos se retiran para tratar de retransmitir los paquetes más tarde.

4.3.2.1. Ejemplo: WIFI

4.3.3. están limitados respecto a su utilidad ya que pueden fácilmente convertirse en puntos de congestión en redes de mucho tránsito, razón por la cual hoy en día no se instalan en las redes.

4.4. Conmutadores (switches)

4.4.1. es un dispositivo que funciona de manera muy parecida a un concentrador, pero proporciona una conexión dedicada (o conmutada) entre puertos.

4.4.2. En lugar de repetir todo el tráfco en cada puerto, el conmutador determina cuáles puertos se están comunicando directamente y los interconecta temporalmente.

4.4.3. funcionan en la capa de enlace de datos (la segunda capa) puesto que interpretan y actúan sobre las direcciones MAC en los paquetes que reciben.

4.5. Concentradores versus Conmutadores

4.5.1. Los concentradores son considerados como dispositivos bastante elementales puesto que retransmiten de manera inefciente todo el tráfco en cada puerto.

4.5.2. El rendimiento general es más lento ya que el ancho de banda disponible debe compartirse entre todos los puertos. Y, puesto que todo el tráfco es “visto” por todos los puertos cualquier anftrión de la red puede fácilmente monitorear todo el tráfco de red.

4.5.3. Los conmutadores crean conexiones virtuales entre los puertos receptores y transmisores.

4.5.4. Un concentrador puede usarse cuando la repetición del tráfco en todos los puertos es deseable; por ejemplo, cuando usted quiere permitir explícitamente que una máquina de monitoreo vea todo el tráfco de la red.

4.5.5. La mayoría de los conmutadores tienen un puerto de monitoreo que permite la repetición únicamente en un puerto designado específcamente para este propósito.

4.5.6. Los concentradores solían ser más económicos que los conmutadores.

4.5.7. Tanto concentradores como conmutadores pueden ofrecer servicios administrados. Algunos de estos incluyen la capacidad de fjar la velocidad del enlace (10baseT, 100baseT, 1000baseT, duplex o half-duplex) en cada puerto.

4.6. Enrutadores (router)

4.6.1. Un enrutador normalmente tiene dos o más interfaces físicas de red. Puede incluir interfaces para diferentes tipos de medios de red tales como Ethernet, WiFi, fbra óptica, DSL, o discado (dial-up).

4.6.2. Los enrutadores pueden ser dispositivos dedicados de hardware, o pueden construirse a partir de un PC estándar con múltiples tarjetas de red y software apropiado.

4.6.3. Los enrutadores se encuentran en el borde de dos o más redes.

4.6.4. Muchos enrutadores tienen capacidad de cortafuego que proporciona un mecanismo para fltrar o redirigir paquetes que no cumplen con las exigencias de seguridad o de políticas de acceso.

4.6.5. También pueden suministrar servicios NAT para IPv4.

4.6.6. Enrutador de software, que consiste en un sistema operativo en un PC estándar con múltiples interfaces de red. Enrutadores modernos ofrecen posibilidades de monitorear y grabar remotamente el rendimiento, normalmente a través de SNMP (Simple Network Managment Protocol).

4.6.6.1. Muchos módems DSL, módems para cable, CSU/DSU, puntos de acceso inalámbricos, y terminales VSAT terminan en un conector Ethernet

4.6.6.2. Red de Internet. Cada segmento de red tiene un enrutador con dos direcciones IP estableciéndose un “enlace local” a dos redes diferentes. Los paquetes son reenviados entre los enrutadores hasta que llegan al destino final

4.6.7. La funcionalidad de estos dispositivos puede variar signifcativamente de acuerdo con el fabricante. Algunos proporcionan mecanismos de monitorear el rendimiento, mientras que otros no. Puesto que su conexión a Internet, en última instancia procede de su ISP,

4.7. Cortafuegos (firewall)

5. Diseño de la red física

5.1. El diseño lógico define la arquitectura de la red, mientras el diseño físico establece el detalle de los componentes y configuraciones. Dichos diseños tienen que crearse en función de las necesidades tanto actuales como previsibles de la empresa, con el objetivo de obtener el mayor rendimiento de la red y el retorno de la inversión en cuanto sea posible.

5.1.1. Físico: - Distancia entre los nodos o terminales hacia el conmutador. - Realizar el cableado bajo normas y estándares de certificación.

5.1.2. Lógico: - Según el tipo de arquitectura y las necesidades se implementará el diseño más factible para la empresa. - Verificar la tecnología que se podría utilizar en la empresa, ya sea fibra óptica, microondas, satelital, cableado, entre otros.

6. Punto-Punto (PTP)

6.1. Los enlaces punto a punto generalmente se usan para conectarse a Internet donde el acceso no puede hacerse de otra forma.

6.1.1. Por ejemplo, una universidad puede tener una conexión VSAT dentro del campus, pero difícilmente podrá justifcar otra conexión de la misma índole para un edifcio importante fuera del campus. Un enlace punto a punto le permite a un lugar remoto compartir una conexión central a Internet

6.2. Supuesto, una vez hecha una conexión punto a punto, se pueden añadir otras para seguir extendiendo la red.

6.3. Los enlaces punto a punto no necesariamente tienen que estar relacionados con el acceso a Internet.

6.3.1. Podría conectar el lugar con un enlace punto a punto, logrando la recolección y el monitoreo de datos en tiempo real, sin tener que ir hasta el lugar. Las redes inalámbricas pueden suministrar sufciente ancho de banda como para transmitir grandes cantidades de datos (incluyendo audio y video) entre dos puntos que tengan conexión entre sí, aunque no haya conexión directa a Internet.

7. Punto-Multipunto (PMP)

7.1. Es un término que se utiliza en el ámbito de las telecomunicaciones, que se refiere a la comunicación que se logra a través de un específico y distinto tipo de conexión multipunto, ofreciendo varias rutas desde una única ubicación a varios lugares.

7.1.1. Diferentes tipos de conexiones punto a multipunto: Estrella: Un host conectado a varias terminales remotas. Bus: Un medio de comunicación común conectado a muchas estaciones remotas. Anillo: Todas las terminales conectadas a un mismo cable. Si una falla hay problemas con todas. Malla: Es el tipo de conexión utilizado en las centrales telefónicas. Todas las terminales interconectadas entre si.

7.2. SISTEMAS INALÁMBRICOS PMP (PUNTO MULTIPUNTO)

7.2.1. Sectores objetivo de los sistemas

7.2.1.1. Pequeñas, Medianas y Grandes Empresas

7.2.1.1.1. - Soluciones basadas en enlaces punto a punto

7.2.1.2. PYMES

7.2.1.2.1. - Reducción de costes - Flexibilidad

7.2.1.3. RESIDENCIAL / RURAL

7.2.1.3.1. - Sector histórico - Cartera de servicios adaptada al perfil residencial - Existe gran competencia con otro tipo de soluciones de banda ancha como ADSL

7.2.1.4. SOHO (“Small Office Home Office”)

7.2.1.4.1. - Parques empresariales o viviendas plurifamiliares - Zonas de difícil alcance de la fibra óptica - Modelo de tráfico de carácter esporádico

7.2.2. Características básicas

7.2.2.1. SIstemas de celular de acceso fijo

7.2.2.2. Alternativa a las redes cableadas

7.2.2.3. Ancho de banda similares a las redes cableadas

7.2.2.4. Requieren licencias para uso de espectro

7.2.2.5. WLL (Wireless Local Loop) MMDS (Multichannel Multipoint Distribution System) LMDS (Local Multipoint Distribution System) MVDS (Multipoint Video Distribution System) WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)

7.2.3. Ventajas competitivas

7.2.3.1. DESPLIEGUE

7.2.3.1.1. - Mayor rapidez de despliegue que las soluciones cableadas (HFC/CATV, ADSL).

7.2.3.2. INSTALACIÓN

7.2.3.2.1. - Menores costes de instalación. - Implantación progresiva. - Antenas y torres de dimensiones reducidas.

7.2.3.3. CAPACIDAD

7.2.3.3.1. - El ancho de banda disponible permite tasas de transmisión elevadas para gran número de usuarios

7.2.3.4. FLEXIBILIDAD

7.2.3.4.1. - Utilizando antenas sectoriales es posible extender los servicios proporcionados tanto a usuarios residenciales como a empresas. - La estructura celular permite cubrir adecuadamente las nuevas necesidades de ancho de banda: Escalabilidad.

7.2.4. Servicios proporcionados

7.2.4.1. Voz / Datos

7.2.4.2. Acceso a Internet

7.2.4.3. Difusión de Television

7.2.4.4. Videoconferencia

7.2.4.5. Capacitacion en Linea

7.2.4.6. Telemedicina

7.2.4.7. Interconexión de LANs

7.2.4.8. Interconexión de VPNs

7.2.5. Estándares y soluciones

7.2.5.1. WIFI The Standard Wireless Fidelity

7.2.5.1.1. IEEE 802.11b (WiFi)

7.2.5.1.2. IEEE 802.11b+

7.2.5.1.3. IEEE 802.11g

7.2.5.2. Hiperaccess

7.2.5.2.1. IEEE 802.11a e HIPERLAN/2 (ETSI-BRAN)

7.2.5.2.2. IEEE 802.11h

7.2.5.2.3. IEEE 802.11i

7.2.5.2.4. IEEE 802.1x

7.2.5.3. Estándar IEEE 802.20:

7.2.5.3.1. - Transmisión de datos IP para usuarios móviles en redes Wireless MAN. - Competidor de los sistemas y tecnologías 3G, en especial en lo que respecta a la transmisión de datos. - Permite conexiones en metro, trenes y vehículos que se desplazan a velocidades de hasta 250 km/h. Esta es una de las principales novedades del estándar, que lo convierte en la solución ideal para proporcionar conectividad inalámbrica de banda ancha en trenes de alta velocidad. - Capacidad de 1 Mbit/s o superior en la banda de 3 GHz. - Se necesita licencia. - Diversas posibilidades de modulación (principalmente OFDM). - Transmisiones inalámbricas en tiempo real con latencias inferiores a 20 ms. - Alcances de hasta 15 km o superiores (radio de celda). - Complementariedad con el estándar 802.16e (WiMAX móvil), basado a su vez en el estándar 802.16a de los sistemas fijos de acceso inalámbrico (WiMAX fijo, LMDS). El estándar 802.16e utiliza las bandas de 2 a 6 GHz

7.2.5.4. Sistema MMDS

7.2.5.4.1. • Típico en Estados Unidos • Cable inalámbrico (“wireless cable”) • Bandas de frecuencia: - 2,150 a 2,162 GHz y 2,500 a 2,686 GHz • Cobertura del tamaño de una ciudad: - radio de celda de 50 a 70 km • Capacidad: 31 canales de 6 MHz • Equipos de compresión digital (bajo coste): - Multiplican la capacidad hasta 155 canales • Sistemas de acceso compartido: - Transmisión bidireccional de los datos - Bajada en 64-QAM (30 Mbit/s por canal) - Retorno en QPSK

7.2.5.5. Sistema LMDS/MVDS

7.2.5.5.1. • Distribución de vídeo y de datos punto a multipunto - Sistema digital bidireccional - Canal de difusión + canal interactivo • Bandas de frecuencia: dependen del país (en general, en torno a 28 ó 40 GHz) - Frecuencias inferiores a 10 GHz: DVB-C con modulación 64-QAM - Frecuencias superiores a 10 GHz: DVB-S con modulación QPSK • Estándar EN 300 748 del ETSI (mismo IRD de satélite pero a distinta frecuencia) • Especificación MPT1560 del Reino Unido: - 24 canales de 39 MHz (55 Mbit/s) por celda en la banda de 42 GHz con 4 frec./pol. • Cobertura con celdas de radios del orden de 1 a 4 km • Acceso dedicado FDMA/QAM o acceso compartido TDMA/QPSK • Proyectos europeos: CRABS y CABSINET, programa ACTS • Demostración de transmisión COFDM (compatible con TDT) en proyecto CABSINET • Proyecto BRAN: HIPERACCESS, HIPERLINK • Estándar IEEE 802.16: WiMAX, WirelessHUMAN

7.2.5.6. Estándares ETSI-BRAN:

7.2.5.6.1. • Reserva de canales FDD/TDD y acceso múltiple TDMA • Terminales H-FDD optimizados para tráfico ATM e IP • Cooperación con IEEE-SA (WG 802.16) para armonizar estándares • Bandas de frecuencia: - 2 a 11 GHz (estándar HIPERMAN basado en OFDM) - 40,5 a 43,5 GHz y 31,8 a 33,4 GHz (estándar HIPERACCESS) - Otras: 27,5 a 29,5 GHz y 24,5 a 26,5 GHz (estándar HIPERACCESS) • Modulaciones 4, 16 y 64-QAM con canales de 28 MHz (HIPERACCESS) • Funcionamiento a 25 Mbit/s con alcances de 5 km aprox. (HIPERACCESS) • Acceso inalámbrico P-MP a redes privadas y operadores públicos

7.2.5.7. Estándar WiMAX (IEEE 802.16)

7.2.5.7.1. • Acceso de banda ancha a frecuencias de 2 a 11 GHz (802.16a) • Funcionamiento a 70 Mbit/s con alcances de hasta 50 km (WAN) • Plataforma MAC común y flexible que soporta múltiples capas físicas: OFDM

7.2.6. Arquitectura del sistema

7.2.6.1. La conexion se realiza entre dos o mas terminales por lo que es necesario un equipo que sea capaz de gestionar la comunicación entre los mismos.

7.2.6.2. Sistema LMDS para la distribución de TV satélite y servicios de banda ancha

7.2.6.3. Sistema híbrido radio-fibra para distribución de servicios P-MP

8. Multipunto-Multipunto

8.1. La red multipunto a multipunto, el cual también es denominado red ad-hoc o en malla (mesh).

8.2. En una red multipunto a multipunto, no hay una autoridad central. Cada nodo de la red transporta el tráfco de tantos otros como sea necesario, y todos los nodos se comunican directamente entre sí.

8.3. Dos grandes desventajas de esta topología son el aumento de la complejidad y la disminución del rendimiento.

8.4. La seguridad de esta red también es un tema importante, ya que todos los participantes pueden potencialmente transportar el tráfco de los demás.

8.5. La resolución de los problemas de las redes multipunto a multipunto suele ser complicada, debido al gran número de variables que cambian cuando los nodos se conectan y desconectan a Internet.

8.6. Las redes multipunto a multipunto generalmente no tienen la misma capacidad que las redes punto a punto, o las punto a multipunto, debido a la sobrecarga adicional de administrar el enrutamiento de la red y el uso más intensivo del espectro de radio.