Manual Del Estudiante-Redes LAN

Heredia, Costa Rica: INA, 2007

REDES LAN I MANUAL DEL ESTUDIANTE

INSTITUTO NACIONAL DE APRENDIZAJE Redes LAN I Manual del Estudiante

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Primera Edicin Instituto Nacional de Aprendizaje, San Jos, Costa Rica. Instituto Nacional de Aprendizaje, 2007 ISBN 9977 937 Hecho el depsito de ley Prohibida la reproduccin parcial o total del contenido de este documento sin la autorizacin expresa del INA.

Impreso en Costa Rica


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INDICE

PRESENTACION................................................................. 3 INTRODUCCION................................................................. 4 OBJETIVOS......................................................................... 5 CAPITULO 1........................................................................ 6

1.1 El concepto de red y su funcin ..................................................................7 1.2 Tipos de redes ...............................................................................................8

1.2.1 Redes LAN...................................................................................................................9 1.2.2 Redes WAN ...............................................................................................................10

1.3 Definicin de topologa ...............................................................................11 1.3.1 Topologa de bus ........................................................................................................12 1.3.1 Topologa de estrella ..................................................................................................12 1.3.2 Topologa de anillo (ring) ............................................................................................13 1.3.3 Topologa de rbol ......................................................................................................14 1.3.4 Topologa de malla completa......................................................................................14

CAPITULO 2...................................................................... 16 2.1 Dispositivos de red......................................................................................17

2.1.1 La computadora (PC) ............................................................................................17 2.1.2 El concentrador (HUB) ..........................................................................................18 2.1.3 El puente (BRIDGE) ..............................................................................................20 2.1.4 El conmutador (SWITCH)......................................................................................21 2.1.5 El enrutador (ROUTER) ........................................................................................23 2.1.6 La pasarela (GATEWAY) ......................................................................................23

2.2 Medios de comunicacin ............................................................................24 2.2.1 El aire .....................................................................................................................24 2.2.2 El cable de cobre....................................................................................................24 2.2.3 La fibra ptica .........................................................................................................26

2.3 El modelo de referencia OSI .......................................................................27 2.3.1 Capa 1 (capa fsica)....................................................................................................27 2.3.2 Capa 2 (capa de enlace) ............................................................................................28 2.3.3 Capa 3 (capa de red)..................................................................................................28 2.3.4 Capa 4 (capa de transporte).......................................................................................28 2.3.5 Capa 5 (capa de sesin).............................................................................................29 2.3.6 Capa 6 (capa de presentacin) ..................................................................................29 2.3.7 Capa 7 (capa de aplicacin) .......................................................................................30

2.4 Normalizacin y estndares .......................................................................34 2.4.1 Normas IEEE..........................................................................................................34 2.4.2 Normas ANSI..........................................................................................................34


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CAPITULO 3...................................................................... 36 3.1 Elementos de cableado estructurado........................................................37

3.1.1 Cuarto de equipo....................................................................................................38 3.1.2 Cableado vertical....................................................................................................38 3.1.3 Bastidor de distribucin principal............................................................................38 3.1.4 Cableado horizontal ...............................................................................................39 3.1.4 Salida de telecomunicaciones................................................................................40 3.1.5 Cable de conexin flexible .....................................................................................40

3.2 Protocolos de red ........................................................................................41 3.3 Direccionamiento de redes.........................................................................42

3.3.1 Direcciones IP ........................................................................................................44 3.3.2 Direcciones para red y host....................................................................................44 3.3.3 Mscara de red.......................................................................................................47 3.3.4 Direcciones de red .................................................................................................48 3.3.5 Direcciones de subred............................................................................................50

CAPITULO 4...................................................................... 53 4.1 Actividad N 1: .............................................................................................54 4.2 Actividad N 2: .............................................................................................55 4.3 Actividad N 3: .............................................................................................56 4.4 Actividad N 4: .............................................................................................59

LISTA DE REFERENCIAS................................................. 68 Sitios electrnicos ...................................................................................................68 Libros de consulta ...................................................................................................69


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PRESENTACION El presente material es el resultado de un estudio detallado de los conceptos y teoras que fundamentan el uso de las redes de computadoras. Este ha sido realizado debido a la necesidad de contar con un compendio bsico de los elementos fundamentales que permitan la comprensin de esta tecnologa tan difundida hoy en da. Este manual del estudiante ha sido concebido como un material de refuerzo para el curso denominado Redes LAN I, cdigo: EEA-255, el cual tiene una duracin de 32 horas. Como curso bsico o introductorio, se comprende que los usuarios de este material sean personas con pocos o nulos conocimiento del rea de las redes de computadores. Pueden ser usuarios de ellas, sin embargo no conocen su funcionamiento y los estndares que las regulan. Para obtener el mximo provecho de esta capacitacin, se requiere un conocimiento mnimo de los elementos que tiene una computadora, conocer el uso de programas que operan en ambiente Windows y algunos conocimientos bsicos de electricidad o electrnica para obtener el mximo aprovechamiento de este material, ya que su objetivo es instruir sobre los conceptos bsicos de las redes de rea local, con miras a la instalacin, configuracin o desarrollo de las mismas. Este manual contiene los conceptos bsicos de las redes de computadoras y aborda temas que van desde los elementos bsicos de un sistema mnimo, hasta la configuracin de subredes y el direccionamiento de las mismas. Durante el desarrollo de la lectura usted encontrar una relacin de contenido que avanza lgicamente desde lo simple hasta lo complejo, finalizando con elementos prcticos que le permitirn comprobar el uso de los enunciados tericos y adems le permitan comprender haciendo, de tal modo que el aprendizaje sea completo. Este manual del estudiante puede contener temas que no sean incluidos en las explicaciones que facilite el instructor del curso, sin embargo han sido incluidos con el fin de fomentar el inters por buscar ms informacin y aprender ms sobre este tema tan actual y de gran relevancia tecnolgica.


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INTRODUCCION Como todos sabemos el mundo actual esta inmerso en la tecnologa computacional. Cualquier actividad aparentemente simple, como retirar dinero de un cajero automtico, pagar una cuenta en un supermercado, pagar recibos de servicios pblicos o cualquier otro trmite que se realice en un banco o entidad comercial, son actividades que dependen casi totalmente de los sistemas computacionales. Adems, el hecho de que podamos hacer ciertos trmites en mltiples lugares hace lgico pensar que los sistemas computacionales que se usan para estas actividades estn interconectados de alguna manera. Por esto podemos decir que el concepto de redes de computadoras esta difundido por doquier y de algn modo todos estamos relacionados o hacemos uso de estas redes. Podemos afirmar que las redes de computadoras son parte integral de la vida cotidiana de muchas personas, aunque no todos tienen conciencia de su estructura, su principio de operacin, sus capacidades y limitaciones. Simplemente estn ah y se utilizan para el entretenimiento, el estudio o el trabajo. En trminos muy bsicos, que complementaremos ms adelante, es conveniente mencionar que una red de computadoras es todo aquello que permite que las computadoras compartan algn tipo de informacin entre s. Por esta definicin y por lo cotidianas que son las redes para la vida diaria, es conveniente que sepamos que elementos las componen, comprendamos como es posible su funcionamiento y seamos capaces de distinguir cuando existen problemas en el funcionamiento de los sistemas, si estos problemas se pueden deber a la red o a causas externes a ella.


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OBJETIVOS Este manual tiene por objetivo general permitirle al estudiante de Redes LAN I, contar con un material de consulta que le sea til antes, durante y despus del curso, de tal forma que los conceptos bsicos de las redes LAN puedan ser asimilados de forma integral como parte del desarrollo del curso y repasados posteriormente. Los objetivos cognoscitivos de este manual del estudiante, son concordantes con los objetivos del curso Redes LAN I, los cuales se listan a continuacin:

1. Comprender los conceptos bsicos, de la tecnologa LAN con software de laboratorio y explicaciones.

2. Conocer las reglas implcitas, normas y protocolos que posibilitan la

Redes LAN con software de laboratorio y explicaciones.

3. Comprender el proceso de Interconexin con la PC-LAN con software de laboratorio y explicaciones.

Como objetivo psicomotor se busca que el estudiante, una vez sea desarrollada la parte prctica, sea capaz de:

1. Realizar las conexiones y configuracin de los equipos que conforman una red LAN


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CAPITULO 1

Definiciones de las redes 1.1) El concepto de red y su funcin 1.2) Tipos de redes 1.3) Definicin de topologa


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1.1 El concepto de red y su funcin En trminos muy bsicos, una red es un conjunto de de elementos, equipos o sistemas que se encuentran relacionados o interconectados entre s. Visto de otra manera, para saber si algn grupo de elementos se encuentran o no en red debe existir algn medio o camino que los alcance a todos. Para que exista una red deben cumplirse algunos postulados elementales como los siguientes:

Debe haber al menos dos extremos o puntos terminales que compartan ciertas caractersticas similares, por ejemplo tipo de acceso, lenguaje, nivel tecnolgico, entre otros.

Por otra parte, debe existir un medio o camino que permita llegar desde uno de los puntos finales hasta el otro, garantizando que son accesibles desde un extremo hasta el otro de la red.

Cumplidos los anteriores, se dice que solo constituirn una red si pueden hacer intercambios entre ellos.

Un ejemplo de lo expuesto anteriormente lo constituyen las redes ferroviarias que interconectan ciudades o pases. Para establecer la analoga con respecto a los postulados anteriores podemos decir que una red de lneas frreas parte de la cabecera central de Puntarenas hacia la ciudad capital. Ambas poblaciones comparten muchas caractersticas como son: idioma, nacionalidad, recursos, moneda etc, por lo tanto es lgica la afirmacin de que existe una red de trenes entre estas dos ciudades. Siguiendo con los postulados, podemos afirmar que por medio de la lnea del tren se tiene un camino definido, una ruta de transito para el tren y un medio fsico (los rieles) que permiten la circulacin de la locomotora y sus vagones. Ahora bien, como elemento final que caracteriza las redes en general, podemos afirmar que el intercambio de carga y de pasajeros entre ambas ciudades en real, es en s mismo el objetivo que fundamenta la existencia del tren, de las vas y todo lo que esto implica. Este ejemplo bsico nos permite entender como es que debe ser una red, que cosas deben cumplirse para tenerla y que funcione. Si por el contrario asumimos que desarrollan una poblacin entre Puntarenas y San Jos destinta las que conocemos, y sta es atravesada por la lnea frrea pero no cuenta con una estacin para que el tren se detenga. Entonces podemos afirmar que esta localidad no forma parte de la red trenes al pacfico, ya que no puede cumplir con el ltimo postulado que nos pide que sea posible intercambiar algo entre las terminales. Como vemos en este caso no hay estacin, por lo tanto no es


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posible que los pasajeros suban o bajen del tren, lo mismo suceder con la carga que transporta el tren. Dicho lo anterior, es importante comprender que la red no existe si las terminales no existen, as mismo, si tenemos terminales pero no tenemos forma de comunicarlas entonces tampoco hay red.

FIGURA 1. Red ferroviaria que comunica dos ciudades

1.2 Tipos de redes Entendemos por tipos de red a los diferentes niveles o grados en que se subdividen las redes de computadoras, esta definicin es importante, debido a que las normas y recomendaciones hacen referencia a las redes por su tipo y de ah se derivan otros conceptos fundamentales. En la actualidad se conocen dos grandes clasificaciones de las redes de computadoras, las redes de rea local o LAN por su nombre en ingls (Local Area Network). Estas son las que veremos con ms detalle en el desarrollo de este manual, y las redes de rea amplia WAN, igualmente por su nombre en ingls (Wide Area Network). Estas son estudiadas en cursos ms avanzados, sin embargo es elemental conocer su definicin y dominar las diferencias entre ambas con el fin de entender hasta donde llegan unas y otras.


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1.2.1 Redes LAN Existen diferentes definiciones de redes LAN, por ejemplo Tanembaum (1997), dice que las redes LAN se limitan a la propiedad privada, dentro de un solo edificio o en un rea limitada con edificios relativamente pequeos, como por ejemplo un campus, un hospital u otra instalacin distribuida, pero limitada a unos cuantos kilmetros. En este espacio limitado se concibe como red LAN, aquella red donde solamente se conectan computadoras personales, estaciones de trabajo y equipos perifricos con funciones compartidas entre ellos, pero limitadas a su espacio geogrfico y de interconexin fsica por medio de equipos y cableado propios, sin pagarle a ninguna compaa de servicios por la interconexin.

FIGURA 2. Red de rea local en un campus universitario

Las redes LAN tambin deben comprenderse como la mnima expresin de una red, por ejemplo del tipo casero, donde se interconectan dos o ms computadoras y se transfiere informacin o se comparten equipos perifricos, por ejemplo una pequea red de oficina con dos computadoras y una impresora conectada a una de ellas y que este siendo compartida por medio de una conexin de red entre las dos computadoras. En el caso de que se requiera compartir informacin entre un equipo fijo y un equipo porttil y sta conexin sea realizada por medio de los terminales de red de la computadora, entonces estamos en presencia de una red LAN. En la siguiente figura se ilustran ambas situaciones de computadoras conectadas en una red de rea local:


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FIGURA 3. Mnima expresin de una red de rea local.

1.2.2 Redes WAN Podemos entender las redes de rea amplia como aquellas que interconectan redes de rea local, estas no estn limitadas a un espacio fsico reducido, ms bien uno de los requisitos para su existencia es la interconexin de redes locales que se encuentran separadas por grandes distancias donde no es posible establecer el enlace sin requerir de los servicios de una compaa de telecomunicaciones o su costo es muy elevado.

FIGURA 4. Red de rea amplia a nivel centroamericano.


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Estas redes de rea amplia generalmente abarcan pases, continentes o el mundo entero, como es el caso de la (World Wide Web) conocida por todos como Internet o la red de redes. Puede darse adems el caso en que una red de rea amplia sea administrada por mltiples suplidores de servicios, los cuales manejan los datos en el rea de su alcance y se los entregan al siguiente administrador en la frontera lgica correspondiente. Como ejemplos de redes de rea amplia podemos citar las redes de los bancos nacionales o transnacionales, las redes de las instituciones pblicas que abarcan todo el territorio de un pas, las redes de las compaas aeronuticas, navieras, entre otras. Otra clasificacin menos utilizada hoy en da son las redes de rea metropolitana o MAN por su nombre en ingls (metropolitan area network). Esta clasificacin se utiliz para las redes ms grandes que las redes LAN, pero limitadas geogrficamente a una ciudad de unos cientos de kilmetros cuadrados, sin embargo con el desarrollo de la Internet su uso ha ido decayendo hasta dejar de estn en la mayora de los manuales modernos y los cursos de redes.

1.3 Definicin de topologa La topologa de una red es la forma fsica o lgica mediante la cual se enlazan los equipos, estas formas de enlazarse permiten obtener mejores velocidades de comunicacin, mayor seguridad o alcance fsico de la red. La topologa fsica se relaciona con la forma en que se interconectan los equipos desde el punto de vista de hardware. En otras palabras comprende la forma en que se distribuyen los cables y los dispositivos necesarios en la red y en las computadoras para realizar las conexiones entre ellas. Por otra parte, la topologa lgica se refiere a las diferentes rutas que deben tomar los datos y la manera en que son administrados al viajar desde una terminal hasta la siguiente. En una red LAN puede haber la misma topologa lgica y fsica, sin embargo esto no suele ser lo ms comn. Las diferentes topologas de red permiten adems establecer jerarquas de operacin, con el fin de controlar la informacin que se trasiega desde un equipo a otro en la red. Las topologas ms usadas son las siguientes:


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1.3.1 Topologa de bus Esta topologa es mayoritariamente utilizada en forma lgica. Consiste en la conexin de todas las terminales a una lnea comn o bus de datos, el cual se conecta con todas las terminales de forma paralela.

FIGURA 5. Topologa tipo bus.

1.3.1 Topologa de estrella En esta topologa todos los terminales se conectan a un elemento central, este elemento puede ser un enrutador (router) o un conmutador (switch) mediante el cual se enlazan todos los equipos.


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FIGURA 6. Topologa tipo estrella.

1.3.2 Topologa de anillo (ring) En esta topologa todos los terminales se conectan a los dos elementos adyacentes de tal forma que se forma un anillo entre todos los equipos que constituyen la red. Usualmente esta topologa se utiliza ms para equipos de control de las redes que para las estaciones de trabajo o terminales.

FIGURA 7. Topologa tipo anillo.


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1.3.3 Topologa de rbol Esta topologa de orden jerrquico permite hacer segmentos independientes de red y de alguna forma limitar el acceso entre los diferentes ramales que se forman, es muy til para sistemas que tienen un elemento principal y los subsistemas subordinados a l no requieren comunicarse entre s la mayor parte del tiempo

FIGURA 8. Topologa tipo rbol.

1.3.4 Topologa de malla completa Esta es una de las ms seguras pero sumamente costosa, la topologa completa (full) permite que cualquier equipo se comunique de forma directa con todos los equipos, de igual forma todos los equipos pueden comunicarse con l de forma directa. Esta topologa es ms usada en sistemas de alto riesgo, como centrales nucleares, sistemas de comunicaciones del ejercito y en laboratorios donde la seguridad de la informacin esta directamente relacionada con la seguridad econmica de la empresa.


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FIGURA 9. Topologa tipo malla completa


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CAPITULO 2

Caractersticas y normalizacin

2.1) Dispositivos de red 2.2) Medios de comunicacin 2.3) El modelo de referencia OSI 2.4) Normalizacin y estndares


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2.1 Dispositivos de red Las redes, ya sean estas de rea local o de rea amplia operan con una serie de dispositivos o elementos que definiremos a continuacin. Estos elementos constituyen la parte fsica de las redes (hardware), mediante los cuales se construyen estas.

2.1.1 La computadora (PC) El equipo bsico, el cual constituye el advenimiento de la industria informtica y de las redes es la computadora. En este manual no se describirn en detalle los componentes internos de esta, sin embargo, de las mltiples opciones de expansin que tienen las computadoras de hoy en da, se describir la tarjeta que permite la conexin de la computadora en una red. Tarjeta adaptadora de red Para la conexin de una computadora en red es necesario que cuente con una tarjeta de interfase mediante la cual sea posible enlazarse a travs de un cable estndar de red.

FIGURA 10. Tarjeta adaptadora de red (NIC)

Esta tarjeta recibe el nombre de tarjeta NIC (Network Interface Card) y esta constituida por una placa de circuito impreso, controladores de comunicaciones, indicadores de estado y al menos un puerto de comunicacin estndar, al cual se conecta el conector del cable de red. Este tipo de tarjeta usualmente utiliza un conector denominado RJ-45 que se describe ms adelante.


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Cada tarjeta de red cuenta con una identificacin particular conocida como direccin de control de acceso al medio, MAC (Media Access Control) por sus siglas en ingls, esta direccin es nica en cada dispositivo que se conecta a una red y por lo tanto permite a los equipos de control identificar quienes forman parte de la red.

Como se present en la figura 3, el concepto mnimo de una red LAN lo constituyen al menos dos computadoras conectadas a travs de sus puertos de red, las cuales comparten informacin o equipos perifricos como impresoras, scanners u otros. Esta conexin requiere de un cable especial, denominado cable cruzado o crossover, por su nombre en ingls. Existen nuevos equipos de cmputo que traen incorporada, como parte integral de su tarjeta principal, el adaptador de redes como lo muestra la siguiente ilustracin:

FIGURA 11. Adaptador de red incorporado.

2.1.2 El concentrador (HUB) Para establecer comunicacin en redes LAN con ms de dos computadoras, es necesario utilizar equipos de interconexin. Uno de los equipos que se encuentran instalados en muchas aplicaciones es el concentrador o HUB por su nombre en ingls. Este dispositivo a perdido

ADAPTADOR DE RED INTEGRADO


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vigencia debido a sus capacidades limitadas, sin embargo es importante conocer su funcionamiento que se describe a continuacin. El concentrador es un dispositivo de conexiones mltiples, el cual toma la seal proveniente de una terminal, la regenera en tiempo y amplitud y la retransmite hacia todos los puertos del concentrador. Por medio de este dispositivo es posible tener conectadas de forma simultnea varias computadoras, las cuales pueden compartir informacin y perifricos dentro de la misma red.

FIGURA 12. Concentrador (HUB)

El concentrador esta constituido fsicamente por una tarjeta principal, una serie de puertos de conexin, generalmente RJ-54 y en algunos casos un conector principal de alta velocidad que le perite conectar el segmento de red que esta en sus puertos con otro concentrador o un dispositivo superior. Desde el punto de vista lgico, la red formada por medio del concentrador es una red de topologa de bus, mientras que desde el punto de vista fsico la topologa es en estrella. No existe un smbolo normalizado para representar un concentrador, sin embargo algunas casas comerciales, especialmente Cisco Systems Inc., uno de los mayores fabricantes de equipo para redes a nivel mundial, utiliza el siguiente smbolo:

FIGURA 13. Smbolo ms comn, utilizado para representar un concentrador


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2.1.3 El puente (BRIDGE) En algunas organizaciones existe la necesidad de enlazar dos redes LAN que estn conformadas mediante concentradores, con el fin de no instalar un solo concentrador. Para este caso existe un dispositivo denominado puente o bridge por su nombre en ingls. Este dispositivo permite enlazar las redes y tiene la inteligencia suficiente para discriminar cuando la informacin que le llega por difusin desde una de las redes debe o no pasar a la otra red. Esto lo realiza por medio de una tabla de direcciones MAC que tiene en cada punto de conexin, y mediante esta puede discriminar si la informacin proveniente de A debe o no, pasar a B. El smbolo utilizado para representarlo se muestra a continuacin:

FIGURA 14. Smbolo ms comn, utilizado para representar un puente

La siguiente figura ilustra el funcionamiento del puente interconectando dos redes LAN.

FIGURA 15. Interconexin de dos redes mediante un puente


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2.1.4 El conmutador (SWITCH) A diferencia del concentrador que difunde la informacin a todos los terminales conectados a l. El conmutador o switch tiene la capacidad de saber hacia donde viaja el mensaje y lo direcciona nicamente al equipo que debe recibirlo, de esta manera es posible hacer ms eficiente el uso de la red de computadoras y se optimizan los recursos.

FIGURA 16. Conmutadores Cisco

Por medio de la conmutacin de los paquetes de datos, es posible tener comunicaciones simultneas en los diferentes enlaces que se producen en el mismo conmutador, sin que se realicen colisiones en el interior del conmutador. El smbolo que se utiliza para representar los conmutadores se presenta a continuacin:

FIGURA 17. Smbolo ms comn, utilizado para representar un conmutador o switch

En redes de rea local, los conmutadores o switches son los equipos por excelencia que permiten su funcionamiento y le dan la versatilidad a la que estamos acostumbrados hoy en da. A diferencia de los concentradores, los conmutadores han sido desarrollados a tal grado que hoy tienen cualidades que antes solo posean equipos mucho ms sofisticados como los erutadotes o equipos especiales. Alguna de esas ventajas se enlistan a continuacin:

1. VILAN. Consiste en la capacidad de crear redes de rea local virtuales, Virtual LAN. Estas redes virtuales son redes LAN que comparten los


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mismos puertos del switch, sin embargo las computadoras de una red virtual no pueden ver a las de otra red virtual aun cuando compartan elctricamente el mismo conjunto de puertos en el conmutador. Esta posibilidad no es necesariamente comn a todos los conmutadores, solamente a los de nueva generacin.

2. PoE. Las siglas del termino en ingls Power over Ethernet, alimentacin por medio de los cables de red Ethernet. Esta capacidad es utilizada para alimentar diferentes dispositivos, como por ejemplo equipos de comunicacin de voz sobre Ethernet, sistemas de video y puntos de acceso a la red.

3. QoS. Las siglas de otra de las mejoras que se le han implementado a los conmutadores. Significa calidad del servicio o Quality of Service. Su principal ventaja se aprecia en el uso de las redes para transmisin de voz, ya que su aplicacin se basa en mantener la capacidad de transmisin de datos en un tiempo determinado. Resulta fcil entender que si los paquetes de datos se transmiten en forma aleatoria, sin considerar este criterio de calidad, se podra dar el caso en que la voz transmitida se perciba entrecortada en el equipo receptor, lo cual es desagradable e innecesario, ya que los equipos que no requieren de esta capacidad, como la transmisin de datos de computadora a computadora en la cual no se percibe la continuidad en la transmisin de los datos debido a que el archivo a transferir no se puede ver hasta que no se descargue por completo.

4. VoIP. Voice over Internet Protocol. Uno de los nuevos usos de las redes de computadoras es la transmisin de voz en formato digital. Debido a que los cableados de las redes son de muy buena calidad, a que las redes estn cada da ms difundidas en el mundo y a que se puede tener centrales telefnicas virtuales en compaas transnacionales; es que hoy en da el concepto novedoso de conectar un telfono a la red de datos no sea un experimento o un simple juego. La telefona esta dando este paso y ahora forma parte de las redes de computadoras. Haciendo uso de las mejoras expuestas anteriormente (PoE y QoS), las redes LAN y WAN sirven perfectamente para el establecimiento de estas comunicaciones y tienen como equipo central al switch con sus nuevas capacidades.

5. Todos estos avances han creado nuevas necesidades, como por ejemplo hacer los conmutadores ms inteligentes o programables, ya que es necesario que estas opciones que se comentaron no vengan por defecto configuradas o el switch solo pueda realizar ciertas de ellas y otras no. Para esto los nuevos conmutadores tienen puertos de configuracin de tipo serie (a travs de un conector DB9), o por medio de uno de los puertos de red, por medio de la misma red que crean y desde cualquier parte del mundo, haciendo posible su administracin remota. Como se dijo antes el conmutador es superior al concentrador en varias cosas y una de ellas es que puede tener su propia direccin de red y comportarse como una Terminal ms de la red y ser accedido por medio


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de esta para configurarlo por quin tenga la clave correspondiente desde la red o la web si fuera necesario.

2.1.5 El enrutador (ROUTER) El enrutador o router es un dispositivo que se utiliza en un nivel superior que los concentradores o conmutadores. Tiene distintas funciones, entre ellas permite enlazar dos redes de rea local o de rea amplia, se encarga de direccionar los paquetes de datos hacia su destino por la mejor ruta, la que este menos congestionada y permita mejor seguridad en la transmisin. El enrutador es un equipo ms costoso que los anteriormente discutidos, se ubica generalmente en cuartos de equipo y se requiere de su configuracin para definir los propsitos especficos de aplicacin.

FIGURA 18. Smbolo ms comn, utilizado para representar un enrutador o router

Desde el punto de vista fsico, los enrutadores generalmente se utilizan como elemento de mayor nivel jerrquico, adems, en muchas redes constituyen la frontera entre los servicios pblicos y las instalaciones privadas. La mayora de los enrutadores tiene conexin de alta velocidad, ya sea por medio de MODEM o con conexiones por fibra ptica.

2.1.6 La pasarela (GATEWAY) Existen diferentes redes que utilizan protocolos o tecnologas diferentes, sin embargo se halla la necesidad de interconectarlas entre s. Para este problema existe un dispositivo denominado pasarela o gateway por su nombre en ingls. Este dispositivo se encarga de la interpretacin y configuracin de los enlaces, de tal forma que sea transparente para las computadoras que se encuentran en una red, conocer y comunicarse con la otra red.


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FIGURA 19. Smbolo ms comn, utilizado para representar una pasarela o gateway

2.2 Medios de comunicacin Para realizar los diferentes enlaces entre los dispositivos de red anteriormente definidos, existen una serie de medios que se describen ms adelante. Estos medios son bsicamente tres, el aire, el cobre y la fibra ptica. Dependiendo del medio existen otras clasificaciones y caractersticas que establecen cual es el elemento ms idneo para una conexin dada.

2.2.1 El aire El aire es uno de los medios ms utilizados para el establecimiento de las telecomunicaciones, una de estas telecomunicaciones es la realizada para las redes de computadoras. Como se mencion al inicio las redes de rea local estn limitadas a unos pocos kilmetros y las conexiones entre los equipos generalmente son de uso propietario o privado. Por estas razones las redes inalmbricas no estn consideradas como redes de rea local en los estndares comentados en este manual. Este medio utiliza la propagacin de las ondas electromagnticas como transportadoras de los datos requeridos.

2.2.2 El cable de cobre Otro de los medios, que ha sido utilizado desde los inicios de las redes ha sido el cableado de cobre, este cableado esta subdividido en diferentes clases o categoras. En los cables de cobre se transfieren impulsos elctricos de un extremo al otro y mediante estos se codifica la informacin que esta siendo transmitida. En la actualidad este medio es el ms utilizado en las redes de rea local, su implementacin se conoce como cableado estructurado, el cual se definir ms adelante.


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Cable coaxial Uno de los primeros cables utilizados para enlazar computadores fue el cable coaxial, las tarjetas de interfaz utilizan conectores SMA o fitting para RF, as como conectores tipo BNC para acoplarse al cableado. Este tipo de cable tiene ciertas ventajas en instalaciones con distancias considerables y es muy resistente al ruido por su configuracin coaxial. En una configuracin tpica un cable coaxial alcanza hasta quinientos (500) metros.

FIGURA 20. Cable coaxial Par trenzado En la actualidad es muy utilizado el par de cobre trenzado. Este tipo de cable esta compuesto por ocho hilos de cobre, dispuestos en pares y trenzados o entrelazados de tal forma que evitan al mximo la interferencia del ruido elctrico en la seal que transportan. Este tipo de cable es denominado cable UTP (Unshielded Twisted Cable) por su nombre en ingls, adems para instalaciones industriales se puede utilizar el cable STP (Shielded Twisted Cable). Existen diferentes categoras y con ellas capacidades diferentes de comunicacin que se obtiene de estos cables. La siguiente tabla contiene algunos de los ms usados:


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Tipo Medio

Ancho de Banda Mximo

Longitud Mxima del Segmento

10Base-T UTP Cat 5 10 Mbps 100 m

100Base-TX UTP Cat 5e 100 Mbps 100 m

1000Base-T UTP Cat 6 1000 Mbps 100 m

Tabla 1. Tipos de par trenzado y sus caractersticas bsicas.

2.2.3 La fibra ptica La fibra ptica viene a resolver una de las principales debilidades del par trenzado, como lo es la distancia. Este tipo de medio de transmisin utiliza la luz como elemento de transporte de los datos. Esta formada por delgados hilos fabricados con fibra de vidrio, los cuales se envuelven en mltiples capas de aislantes que la protegen. Los cables de fibra ptica ms utilizados en las redes pequeas se enlistan en la siguiente tabla:

Tipo Medio Ancho de Banda Mximo Longitud Mxima

del Segmento

10Base-FL Fibra ptica multimodo 10 Mbps 2000 m

100-Base-FX Fibra ptica multimodo 100 Mbps 2000 m

Tabla 2. Tipos de fibras y sus caractersticas bsicas. Para distancias mayores existen otros tipos de cables, como por ejemplo el llamado cable submarino que se utiliza para establecer enlaces intercontinentales. En estos otros cables varan sus especificaciones permitiendo obtener distancias an mayores. Adems, los sistemas de larga


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distancia utilizan equipos de refuerzo, conocidos tambin como boosters que levantan la seal cada cierta longitud obteniendo as distancias prcticamente ilimitadas para un enlace.

2.3 El modelo de referencia OSI Como parte de los esfuerzos realizados mundialmente para establecer las pautas a seguir por los diferentes fabricantes, as como direccionar los desarrollos hacia un modelo abierto, no dependiente de los intereses particulares de un fabricante o grupo econmico, se cre en 1984 un marco base denominado modelo de referencia de Interconexin de Sistemas Abiertos OSI por sus siglas en ingles (Open System Interconnection), el cual fue desarrollado por la organizacin de Estndares Internacionales ISO (International Standards Organization). Este modelo de referencia utiliza la subdivisin por capas o layers que permiten diferenciar los alcances de las diferentes tecnologas que intervienen en las redes de computadoras, su comportamiento y la forma como transfieren datos entre s. Las capas que lo componen son las siguientes:

Capa 1 fsica Capa 2 enlace de datos Capa 3 red Capa 4 transporte Capa 5 sesin Capa 6 Presentacin Capa 7 aplicacin

Cada una de estas capas tiene definida una funcin dentro del proceso de transferencia de archivos o informacin desde una computadora conectada en la red hacia otra u otro equipo que se encuentre igualmente en la misma. Sin ahondar mucho en el concepto y funcionalidad que tiene cada una de las capas se describe a continuacin lo que cada una representa en el alcance del modelo de referencia OSI.

2.3.1 Capa 1 (capa fsica) Esta capa esta compuesta por todos los desarrollos que se realizan en funcin del medio que se utilice para transportar los datos en su estado ms primitivo, en forma de ceros y unos. El concepto que tiene un elemento al ser considerado de capa 1 implica que carece de mucha inteligencia o capacidad de control, solo maneja seales elctricas sin considerar si estas conllevan informacin vlida. Ejemplos de elementos de capa 1 son los cables de conexin, los generadores de seales de salida, que transmiten impulsos


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elctricos que representan ceros y unos lgicos y el hardware en general asociado a la transmisin de datos. En capa 1 se define si la conexin entre los equipos de red es o no confiable desde el punto de vista elctrico, electromagntico u ptico.

2.3.2 Capa 2 (capa de enlace) Como se dijo antes, la capa fsica no establece si los niveles de seal corresponden o no a datos reales, por la misma razn, tampoco se conoce si estos bits corresponden a los realmente enviado o si existe algn tipo de conflicto entre lo realmente enviado y lo que se quera enviar. Para resolver esta situacin existe la capa 2. Esta capa se encarga de conformar las tramas de bits de tal forma que los datos se lleven de un lugar a otro sin sufrir alteraciones. Los dispositivos de capa 2 son bsicamente los componentes o circuitos integrados responsables de la transmisin y recepcin de los grupos de bits o tramas de datos sin errores. A este nivel los equipos se interrelacionan con el equipo que este conectado directamente a ellos y se identifican por medio de las direcciones MAC mencionadas en el apartado 2.1.1.

2.3.3 Capa 3 (capa de red) La capa 3 se encarga de dirigir la informacin desde el origen hasta el destino, no hasta el equipo directamente conectado como lo hacen los elementos de la capa 2. No todos los equipos que operan en las redes LAN tienen capacidad de aplicar en esta capa, debido a que es necesaria una inteligencia superior en los dispositivos a fin de que sean capaces de descifrar direcciones de origen y destino de orden superior a las direcciones MAC, adems, deben poseer capacidad para determinar cual es la ruta ms adecuada para hacer llegar los datos desde el origen hasta el destino. Los dispositivos de red que poseen estas cualidades antes expuestas son las computadoras (funcionando como servidores de red), los enrutadores o routers y algunos conmutadores (switches) programables.

2.3.4 Capa 4 (capa de transporte) Otra limitante que se aprecia de las capas anteriores es su limitada capacidad en cuanto al tamao mximo de los conjuntos de datos que sen capaces de manejar en cada transmisin o recepcin. Esta limitacin esta dada generalmente por las condiciones propias del desarrollo de los dispositivos que hacen posible dicha transferencia y por limitaciones propias de los medios o requerimientos de rendimiento, entre otros.


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Es debido a esta condicin, que la funcin de la capa de transporte es esencialmente dividir los datos que pretende enviar la capa superior hacia la red, as como conjuntarlos en el caso de que los datos sean entrantes. Una explicacin simple del porque de esta caracterstica la vemos en el hecho de que se requiera transferir una fotografa por correo electrnico una aplicacin tpica de las redes actuales para esto se requiere que toda la fotografa sea enviada desde el disco duro de la computadora origen hasta la computadora destino, sin embargo el canal de comunicacin esta configurado para transmitir paquetes infinitamente menores al tamao real de la fotografa. Entonces es necesario dividir el archivo en pequeos paquetes manejables para los dispositivos de bajo perfil que se dedican a direccional los datos y pasarlos sin errores por medio de seales elctricas de ceros y unos. As mismo, en el otro extremo se hace necesario juntarlos de nuevo e integrar el archivo de forma ordenada de tal modo que se pueda ver de la misma forma como salio de la computadora origen. Esta es la funcin que desempean los elementos de capa cuatro, evidentemente son mayoritariamente de software y no de hardware como los elementos de las capas 1, 2 y 3.

2.3.5 Capa 5 (capa de sesin) Cambiando un poco la tnica relacionada con la forma como son transmitidos los datos desde la fuente hasta el destino; la capa de sesin se encarga de controlar el proceso de entrada y pertenencia del equipo en la red misma. Desde otro punto de vista, la funcin de la capa de sesin es la de velar por la conexin lgica del equipo en la red, establecer la red a la cual pertenece este equipo y los privilegios que le son asignados. Esta capa igual que todas las dems, interacta con su capa homloga en el equipo destino y establece desde el punto de vista lgico los mecanismos de intercambio de datos y el entendimiento entre sistemas.

2.3.6 Capa 6 (capa de presentacin) Volviendo nuevamente a la forma como se llevan los datos desde un equipo fuente hacia su destino y viceversa, la capa de presentacin toma los datos que fueron transmitidos desde el equipo fuente y les da la forma adecuada para que las aplicaciones del usuario sean capaces de interpretar estos datos de acuerdo con los modos preestablecidos en el equipo que recibe la informacin en el destino. Visto con el mismo ejemplo de la transferencia de una fotografa y considerando la diferencia que implica hacer una transferencia desde los Estados Unidos hasta Portugal. Consideremos que para Portugal hay ciertas condiciones de control de las redes locales que implican una determinada forma de presentar los datos locales, al recibir un archivo desde otro continente debe haber un modo de adecuar ese archivo al modo en que se acostumbran


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operar los datos en Portugal, ese mecanismo esta en la capa de presentacin y es bsicamente un software que adapta los contenidos de los archivos para que sean correctamente interpretados por el equipo destino.

2.3.7 Capa 7 (capa de aplicacin) Por ltimo esta la capa de aplicacin. Esta al igual que las dems capas establece una forma de interactuar al mismo nivel de la capa de aplicacin de los otros equipos conectados en la red. Lo que hace bsicamente es establecer el primer vnculo de las aplicaciones de usuario hacia las dems capas del modelo y hacia el equipo en el extremo opuesto del enlace. Esta capa contiene, por as decirlo, la traduccin de los comandos de aplicacin, como pueden ser botones de seleccin o casillas de chequeo u otros elementos de las aplicaciones que comnmente utilizamos, hacia comandos de mquina, los cuales no son apreciables al usuario promedio, sin embargo todo en el funcionamiento bsico de las computadoras y de las redes no tiene por que ser diferente, sucede en algn nivel de lenguaje de maquina durante el proceso de ejecucin de instrucciones de forma lgica.

FIGURA 21. Envo de un archivo desde la computadora A hasta la B a travs de una red

La siguiente figura permite ilustrar en forma grfica la interrelacin de las capas con el proceso de comunicacin que se establece entre dos equipos de cmputo cualquiera, conectados en una red de cualquier tipo que contiene dispositivos de enrutamiento a lo largo del trayecto, como se ilustr en la figura anterior:


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FIGURA 22. Representacin del movimiento de los datos a travs de las capas del modelo OSI

Para entender mejor el proceso que se da y el tratamiento que reciben los datos en su trayecto desde una computadora de origen, hasta la computadora del destino, podemos considerar la siguiente figura y la descripcin detallada del proceso que se brinda a continuacin.

FIGURA 23. Tratamiento de los datos de acuerdo con el modelo OSI


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Consideremos el ejemplo de transferir una imagen o fotografa desde la computadora de la izquierda (A) hasta la computadora de la derecha (B). Todo comienza teniendo almacenada la fotografa en formato digital, ya sea en un medio de almacenamiento fijo o extrable de la computadora A. La accin de transferir el archivo se da por el usuario en una aplicacin apropiada para este fin, como puede ser el explorador de archivos o similar. Este paso ejemplifica lo que hace la capa de aplicacin, la cual tomo el archivo que el usuario escogi y lo dispone para ser transferido en forma de copia. Esta capa le pone un encabezado de aplicacin application heater (AH), con el cual se le posibilita a la capa de aplicacin del equipo receptor (computador B) conforme el archivo con las mismas caractersticas de aplicacin que tena el archivo original. Al pasar a la capa de presentacin se le adiciona un nuevo encabezado, en este caso el encabezado de presentacin presentation heater (PH), con el cual se agrega nueva informacin a los datos que solo ser interpretada por la capa homloga en el equipo receptor. En capa de sesin, la computadora A establece los criterios de sesin mediante los cuales se definen las condiciones de pertenencia a la red, las condiciones de usuario necesarias para que el usuario del destino pueda recibir el archivo enviado. Esta capa agrega ms informacin en forma de encabezado. Es conveniente mencionar que conforme se agregan encabezados los anteriores quedan por debajo o dentro de los datos a ser enviados, de tal forma que solamente cuando la misma capa del equipo destino descifre el encabezado de su mismo nivel quedar al descubierto para ser analizado por la capa superior. El encabezado de sesin se conoce tambin como session heater (SH), por su nombre en ingles. Pasando a capa de transporte el encabezado transport heater (TH) es adicionado a cada segmento de informacin. Como se mencion anteriormente esta capa se encarga de la divisin del mensaje o archivo en segmentos manejables de forma segura a travs de las redes. Esta funcin implica convertir el archivo en fragmentos que hacen fila y son transmitidos por partes hacia el destino. En el equipo receptor es vital volver a incorporar los segmentos en el orden adecuado para que el archivo llegue completo y en buen estado. Una vez concluidos los pasos anteriores, los cuales son generalmente realizados nicamente en los equipos terminales o computadoras de red, se pasa a las tres ltimas capas, las cuales son operadas tanto por computadoras como dispositivos de red, los cuales dependiendo de sus capacidades pueden operar en algunos de estos niveles.


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En capa de red los segmentos de informacin son nuevamente divididos en paquetes y a cada uno se le agrega no solamente el encabezado de red o network heater (NH), sino que al final de cada paquete se agrega una cola de verificacin network tail (NT), con los cuales se le da no solamente informacin de direccionamiento al inicio del paquete, sin tambin elementos de verificacin de errores, con lo cual el dispositivo siguiente puede verificar su integridad a nivel de capa 3. En esta capa se define la direccin de red de los equipos origen y destino, de tal forma que los equipos de capa tres como por ejemplo computadoras o enrutadores pueden orientar los paquetes hacia su destino por la mejor ruta a partir de las direcciones lgicas de los equipos. A un nivel inferior, en cuanto a la capacidad de interpretacin de los datos contenidos en los paquetes, se desenvuelve la capa de enlace, donde la informacin de los paquetes es convertida en tramas de datos. Estas tramas de datos constituyen la mayor cantidad de bits que pueden trasegar los dispositivos de capa uno por vez. A cada trama se le adiciona un encabezado de enlace link heater (LH) y una cola de verificacin link tail (LT), similares a las que se utilizan en capa tres, solamente que su uso se limita a los dispositivos de capa dos como las tarjetas de red de las computadoras y los conmutadores o switches de red. Por ultimo en la capa fsica, las tramas son convertidas fsicamente en seales elctricas conocidas como bits, los cuales solamente adquieren valores de cero o uno lgicos. Como se aprecia en la figura anterior, a este nivel no se observa ninguna subdivisin de los datos como en las capas anteriores, de tal forma que al transmitirse estos no se sabe que parte del mensaje o de los diferentes encabezados se esta enviando. Los dispositivos de esta capa no tienen la capacidad de definir si deben recibir o no el mensaje, solamente responden al control de los elementos que operan en las capas superiores. En el otro extremo tenemos los pasos inversos, donde cada capa toma la informacin de los encabezados que le llegan en cada transmisin y van construyendo el mensaje de una forma inversa a la que fuera utilizada por el equipo transmisor, de tal modo que cada capa recibe la informacin tal cual sali de la capa correspondiente del equipo transmisor. Los dispositivos intermedios de red, como conmutadores o enrutadores no alteran el mensaje, solamente utilizan datos de origen y destino para hacer posible el transito del mensaje a travs de la red.


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2.4 Normalizacin y estndares En el apartado anterior se explic el principio de operacin propuesto por la ISO en su modelo de Interconexin de Sistemas Abiertos o modelo OSI. Este es uno de los estndares o normas de la industria que en trminos muy generales establece los criterios que de alguna manera regulan la fabricacin de equipos de red y el software relativo a estas. Sin embargo existe una gran cantidad de normas adicionales que deben ser contempladas principalmente cuando nos referimos a las redes de rea local, las condiciones ptimas de operacin y la garanta que debe darse para las instalaciones que se realizan en cada edificio donde deban operar y enlazarse con otros equipos de la compaa por medio de Intranets, o el mundo globalizado a travs de Internet. Existen diversos organismos que dictan normas o estndares que son convencionalmente aceptados por la gran mayora de los fabricante de partes, dispositivos o consumibles que se utilizan para la construccin de las redes de computadoras. A continuacin se mencionan algunos de ellos.

2.4.1 Normas IEEE Los ms conocidos son el Instituto de Ingenieros Electricistas y en Electrnica Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE que dicta normas en muchos campos de la ingeniera elctrica y electrnica. Las aplicables a las redes LAN son las siguientes: Norma IEEE 802.1 que define sobre la administracin de las redes LAN La IEEE 802.2, la cual establece como propone este instituto deben

manejarse los protocolos de LAN, concretamente sobre los temas de enlace de datos, control de errores y control de flujo de datos.

En IEEE 802.3 encontramos las definiciones sobre capa fsica, direcciones MAC, entre otras cosas relacionadas con el ambiente fsico de las redes LAN.

La norma IEEE 802.4 establece os criterios para desarrollar Token buses, o redes en anillo virtuales.

La IEEE 802.5 define el hardware requerido para establecer buses de la norma IEEE 802.4.

2.4.2 Normas ANSI Otra de las entidades que define normativas relacionadas con las redes LAN es el Instituto Nacional Americano de Normalizacin American National Standards Institute ANSI. Esta organizacin ha generado o acogido diversas normas entre ellas las siguientes:


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Es la norma ANSI/TIA/EIA-568-A, Norma para construccin comercial de cableado de telecomunicaciones.

En ANSI/TIA/EIA-568-B tratan el cableado comercial para productos y servicios de telecomunicaciones.

ANSI/TIA/EIA-569 de Rutas y Espacios de Telecomunicaciones para Edificios Comerciales.

ANSI/TIA/EIA-606 de Administracin para la Infraestructura de Telecomunicaciones de Edificios Comerciales

En este caso anterior las siglas EIA/TIA corresponden a las entidades denominadas Asociacin de la Industria de Telecomunicaciones (TIA), y Asociacin de la Industria Electrnica, (EIA). Estas y otras normas deben ser consideradas en el diseo y construccin de las redes de computadoras y son de acatamiento obligatorio para la gran mayora de las industrias y las entidades comerciales.


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CAPITULO 3

Implementacin de redes

3.1) Elementos de cableado estructurado 3.2) Definicin de protocolo 3.3) Direccionamiento de redes


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Una vez presentados los temas que definen a grandes rasgos la teora relacionada con las redes de rea local y otras redes en general, se presentan en este capitulo los elementos integradores de las redes y los elementos que hace que las teoras presentadas anteriormente tomen forma y se aclare como operan estos equipos y como obtenemos el provecho que se conoce de los sistemas computacionales enlazados en diferentes redes.

3.1 Elementos de cableado estructurado Se conoce como cableado estructurado al conjunto de cables, soportera, ductos, terminales, estructuras de montaje y accesorios consumibles que se utilizan en el tendido de redes de telecomunicaciones para edificios comerciales, acadmicos, gubernamentales, mdicos e industriales. Para que una instalacin pueda ser denominada cableado estructurado, debe no solamente poseer muchos de los elementos anteriores, sino que debe adems, haberse desarrollado cumpliendo con las normas aplicables de los organismos internacionales correspondientes, los cuales establecen los requisitos mnimos para las diferentes aplicaciones.

FIGURA 24. Elementos de cableado estructurado.


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Para que una red opere satisfactoriamente debe tener los dispositivos de red que se presentaron en el Capitulo 1, dimensionados adecuadamente. Adems, deben estos, estar interconectados de forma adecuada para que los dispositivos de red operen satisfactoriamente. En la normativa de cableado estructurado se establecen una serie de nombres que se presentan en la figura anterior, los cuales definen la ubicacin y el uso que se les da a esos elementos.

3.1.1 Cuarto de equipo El cuarto de equipo es el lugar del edificio donde se ubican los equipos principales de la red. Generalmente se instala en un piso intermedio del edificio, si este es vertical. Si son edificaciones dispuestas horizontalmente en el edificio que se ubique ms hacia el centro de la red. Este cuarto debe cumplir con regulaciones especiales de humedad, temperatura, niveles de suciedad y en algunos lugares es de acceso restringido y solamente cierto personal tiene acceso a l. En muchas empresas este cuarto alberga los enrutadores, servidores, conexiones de fibra ptica, entre otros. Es aqu donde la empresa proveedora de servicios de telecomunicaciones entrega los enlaces que interconectan las redes del edificio con las redes pblicas, a estas conexiones se les denomina POP punto de presencia, point of presence.

3.1.2 Cableado vertical El cableado vertical lo constituyen los cables principales que viajan desde el cuarto de equipos hacia los diferentes pisos donde se encuentran los bastidores principales. Generalmente se utilizan enlaces de fibra ptica para establecer estos tramos de cableado. Adems, utilizan un ancho de banda superior a los que se utilizan en cableado horizontal. Es importante aclarar que en edificios horizontales, este cableado se denomina igualmente cableado vertical, aun cuando sea instalado en su totalidad de forma horizontal, esto se debe a que es conveniente diferenciar este cableado del cableado denominado cableado horizontal.

3.1.3 Bastidor de distribucin principal En cada uno de los pisos se instala un bastidor de distribucin principal, este bastidor es un armario de menores dimensiones que el que se utiliza en el cuarto de equipo y que contiene generalmente el o los conmutadores que son requeridos para la operacin de los terminales del piso o del edificio si fuera en una instalacin horizontal. En pisos con pocos equipos se encuentran generalmente pequeos armarios instalados en alguna esquina del aposento.


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FIGURA 25. Bastidor de distribucin principal.

3.1.4 Cableado horizontal El cableado horizontal es el que se tiende entre los bastidores de distribucin principal y las salidas de telecomunicaciones, generalmente se instala cable UTP y se ubica en canalizaciones ocultas o por medio de bandejas. El cableado horizontal mantiene su nombre aun cuando se instale entre pisos a diferentes niveles, siempre y cuando todos los enlaces vengan desde un bastidor principal.

FIGURA 26. Cableado estructurado horizontal expuesto.


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3.1.4 Salida de telecomunicaciones Las salidas de telecomunicaciones son placas que contienen terminales hembra tipo RJ-45, las cuales estn conectadas por medio del cableado horizontal con el conmutador o enrutador de la red.

FIGURA 27. Salida de telecomunicaciones.

Las normas establecen que en cada una de las salidas debe haber dos conectores alambrados hasta el bastidor principal. Estas salidas pueden estar instaladas empotradas en las paredes o de parche como la que se observa en la figura.

3.1.5 Cable de conexin flexible Para conectar la salida de telecomunicaciones con la tarjeta adaptadora de red se debe utilizar un cable flexible con conectores macho del tipo RJ-45. Este cable se conoce tambin como Patch Cord. Es conveniente utilizar cables certificados para evitar falsos contactos o inconsistencias en la conectividad.

FIGURA 28. Cable flexible de interconexin para LAN.


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3.2 Protocolos de red Un protocolo es el conjunto de reglas que se establecen de forma conjunta o por convencin y permite establecer los criterios para hacer algo o establecer un entendimiento entre dos o ms usuarios interesados de un sistema o tecnologa. En el contexto de las redes de rea local, se conocen varios protocolos de red, los cuales han sido desarrollados a travs del tiempo y de los cuales el ms utilizado es el conocido como TCP/IP. En realidad al decir TCP/IP estamos hablando de dos protocolos, a saber: Protocolo de control de transmisin, Transmission Control Protocol (TCP) y Protocolo de Internet, Internet protocol (IP). El primero consiste en el conjunto de reglas convencionalmente aceptadas para el establecimiento de la transmisin entre un equipo conectado a la red y el equipo del destino. El TCP esta orientado a garantizar que los datos se transporten adecuadamente, a todo lo relacionado con la reconstruccin del mensaje y sobre todo se encarga de la verificacin de que los paquetes construidos en la capa de red sean ensamblados correctamente en su destino. Se puede afirmar que el TCP tambin controla la saturacin de la red, evitando que se produzca un nmero excesivo de colisiones en ella.

Capa Protocolo

APLICACIN dns, ftp, http

TRANSPORTE rtp, sctp, tcp, udp

INTERNET para tcp/ip este es el protocolo de internet (ip)

ENLACE DE DATOS

atm, ethernet, fddi, frame relay, hdlc, ieee 802.11, ppp, rdsi, token ring

FSICO medio fsico, y tcnicas de codificacin, e1 y t1,

Tabla 3. Relacin de protocolos y las capas del modelo TCP, precursor del modelo OSI.


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Por otra parte el protocolo de Internet IP se encarga de hacer posible la transmisin de los datos, pero no desde el punto de vista de transporte, sino estableciendo los criterios de red, los cuales a niveles como LAN y WAN definen las direcciones o identificacin de los equipos conectados en ellas. En algunos textos se describe al TCP/IP como familia de protocolos de Internet, en sus inicios establecieron un modelo de referencia similar al modelo OSI, solo que con un nmero menor de capas como se ilustra en la figura anterior. Este modelo responde a las cualidades del los protocolos TCP e IP propiamente dichos y sirvi de base para la definicin del modelo OSI. A otros niveles existen gran cantidad de protocolos que permiten a los equipos interactuar entre s de forma segura y confiable, sin embargo no son necesariamente aplicables a los conceptos de las redes LAN, por eso solamente los mencionaremos por medio de la siguiente tabla:

Capa Protocolo

APLICACIN dns, feed, ftp, http, nfs, pop3, rtsp, scp, smtp, snmp, ssh, telnet y webcal

PRESENTACIN afp, asn.1, smb y xdr

SESIN iso 8327 / ccitt x.225, netbios, rpc, ssh, tls,

TRANSPORTE rtp, sctp, spx, tcp, udp

RED arp, bgp, clnp, ddp, eigrp, icmp, igmp, igrp, ip, ipx, ospf, rip, rarp, x.25

ENLACE DE DATOS

atm, ethernet, fddi, frame relay, hdlc, ieee, ppp, rdsi, token ring, 802.11

FISICO cable, fibra ptica, radio

Tabla 4. Relacin de protocolos y las capas del modelo OSI.

3.3 Direccionamiento de redes Las redes de computadoras tienen una serie de caractersticas fsicas que las definen, existen equipos de interconexin que se discutieron al inicio de este manual, adicionalmente se han comentado algunas de las normas que intervienen en este mundo de las telecomunicaciones y por ltimo se present una resea bsica de lo que son los protocolos y su aplicacin en las redes de


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computadoras. Sin embargo, todo este conjunto de elementos no es capaz de operar sin una definicin clara que permita dar a conocer quin es quin en la red y como hacer para identificarlo habiendo posibilidades de conexin a la red ms grande del mundo (Internet). La respuesta para esto la da el direccionamiento de las redes. Debemos entender por direccionamiento a la identificacin normalizada que se le asigna a todos y cada uno de los equipos que forman parte de las redes y que tienen capacidad tecnolgica para soportar este direccionamiento. Conviene saber que los equipos muy bsicos, como son los concentradores o HUBS no tienen la capacidad de contener una direccin de red propia, ni tampoco la inteligencia suficiente para detectar una direccin en un paquete de datos que esta siendo transmitido a travs de l. As mismo, no todos los conmutadores o switches tienen o utilizan esta capacidad para ser considerados parte de la red. El direccionamiento de red se da bsicamente a dos niveles muy importantes, uno de ellos es a partir de las direcciones de control de acceso al medio, Media Access Control (MAC). Esta es una codificacin que se le da a los dispositivos de capa 1, con un tamao de 48 bits, de los cuales 24 son asignados por IEEE y los otros 24 son propios del fabricante. Por medio de la direccin MAC los dispositivos electrnicos que operan en las capas 1 y 2 tienen la capacidad de conocer al equipo inmediatamente adyacente y transmitir tramas de datos direccionados por medio de la MAC del equipo emisor y el transmisor. Las direcciones MAC no se repiten por lo que no es posible que haya conflictos en las transmisiones que se direccionan nicamente a este nivel. Los conmutadores cuando operan en capa 2 tienen una tabla de direcciones MAC, mediante la cual hacen control del trfico de la red. Como se mencion anteriormente, ellos tienen la ventaja sobre los concentradores de que pueden discriminar hacia cual computadora va el paquete o trama de datos, mientras que los concentradores no lo hacen y difunden el paquete a todos los puertos activos que tengan en ese momento. En el caso de los conmutadores y los puentes, utilizan la tabla de direcciones MAC para discriminar y direccionar la informacin conociendo los encabezados de las tramas de datos. Este proceso de direccionamiento es til, sin embargo cuando el equipo destino no se encuentra conectado fsicamente a la misma red resulta imposible hacer el direccionamiento basado en las direcciones MAC, debido a que los equipos que operan a niveles superiores a los conmutadores no mantienen una tabla de direcciones total de los posibles equipos que haya en cada uno de sus puertos debido a que las tablas de direcciones MAC seran inmanejables.


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Es por esto que se desarrollaron las direcciones IP. Una direccin IP es un nmero que identifica no solo de forma fsica, sino tambin de forma lgica a los diferentes equipos de la red en un ambiente jerrquico que permite definir las rutas para llegar a determinado equipo de la red sin necesidad de conocer con exactitud el nmero de direccin IP o MAC del equipo destino. Otra condicin importante es que las direcciones IP pueden ser variadas por el administrador de la red dentro de los parmetros permitidos por la normativa correspondiente. Lo anterior porque existen direcciones IP pblicas, las cuales son asignadas por las compaas de servicio e IP privadas que pueden ser usadas indistintamente por los administradores de las redes de empresas o instituciones.

3.3.1 Direcciones IP Una direccin IP esta formada por 32 bits divididos en cuatro octetos. Cada octeto formado por 8 bits como se muestra en el siguiente ejemplo: 11111111 11110000 11110000 11110000, este nmero binario constituye la direccin IP del equipo el cual ha sido concebido en clases para su mejor distribucin y aplicacin.

3.3.2 Direcciones para red y host En telemtica se utiliza el trmino host para identificar a los equipos terminales de la red como lo son las computadoras o cualquier equipo usuario de la misma, ahora son muy usados las impresoras, scanners, equipos de fotocopiado, equipos industriales, entre otros, los cuales son considerados como hosts para efectos de direccionamiento.


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Tabla 5. Conversiones de nmeros binarios a decimales.


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Las direcciones se dividen entonces en direcciones de red para identificar las diferentes redes y direcciones de host para identificar a los equipos terminales que estn contenidos en dichas redes. Esta aclaracin es importante para comprender la siguiente tabla que resume las clases de direcciones IP y las aplicaciones de sus rangos:

CLASE DE

RED RANGO BINARIO RANGO DECIMAL

CANTIDAD DE REDES

CANTIDAD DE

HOST

A Desde 00000001.00000000.00000000.00000000Hasta 01111111.11111111.11111111.11111111

Desde 1.0.0.0 Hasta 127.255.255.255

126 16,777,214

B Desde 10000000.00000000.00000000.00000000Hasta 10111111.11111111.11111111.11111111

Desde 128.0.0.0 Hasta 191.255.255.255

16,384 65,534

C Desde 11000000.00000000.00000000.00000000Hasta 11011111.11111111.11111111.11111111

Desde 192.0.0.0 Hasta 223.255.255.255

2,097,152 254

D Desde 11100000.00000000.00000000.00000000Hasta 11101111.11111111.11111111.11111111

Desde 224.0.0.0 Hasta 239.255.255.255

E Desde 11110000.00000000.00000000.00000000Hasta 11111111.11111111.11111111.11111111

Desde 240.0.0.0 Hasta 255.255.255.255

Tabla 5. Clases de direcciones IP y sus rangos.

Los rangos por encima de 239.255.255.255 no estn considerados dentro del espectro de uso publico, solamente ciertas organizaciones pueden hacer uso de ellos para trasmitir cierta informacin de difusin o para pruebas de servicio. Podemos concluir de la tabla anterior que a mayor cantidad de redes, menor es la cantidad de equipos terminales que puede haber en cada una de ellas. Adems, debemos considerar que las entidades de estandarizacin definen que tipos de entidades pueden usar unos tipos de direcciones u otros. La siguiente figura ilustra esa condicin:


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FIGURA 29. Usos de los octetos de las direcciones IP.

3.3.3 Mscara de red Otro elemento bsico del direccionamiento IP lo constituyen las mascaras de red y de subred. Estos elementos del direccionamiento tienen por objeto enmarcar, filtrar u ordenar las redes que se ubican bajo su estructura. Tienen una relacin directa en cuanto al direccionamiento pues si no son bien empleadas la red puede no quedar bien configurada. Adicionalmente, en la siguiente tabla, se presentan adems de las mscaras de red correspondientes a las clases A, B y C, las direcciones de difusin de estas redes. Con el concepto difusin se pretende contar con una direccin que cubra todos los equipos que existen en determinado mbito, esto es necesario principalmente para control, ya que cuando se transmite un mensaje a estas direcciones de difusin o broadcast este es recibido por todos los terminales de la red.

CLASE DE RED MASCARA DE RED

DIRECCIN DE DIFUSIN

A 255.0.0.0 X. 255.255.255

B 255.255.0.0 X. X. 255.255

C 255.255.255.0 X. X. X.255

Tabla 6. Clases de direcciones IP, mascaras y difusin.


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En la tabla anterior podemos apreciar, como las direcciones de mascara de red delimitan la cantidad de redes y de hosts que se aprecian en la tabla numero cinco. Aun cuando las clases operan en rangos equivalentes en cuanto a cantidad de direcciones, las mascaras de red aumentan al llegar a clase C y la cantidad de hosts disminuye. La figura 29 es el ejemplo de esta condicin.

3.3.4 Direcciones de red Como ejemplo podemos citar que las redes que comnmente se utilizan en nuestros pases utilizan generalmente direcciones de clase C. As las cosas, cualquier red de esta categora utilizar tres octetos para direcciones de red y uno para direcciones de host. Partiendo de la direccin de red 196.168.10.0, se sabe que tenemos desde 196.168.10.1 hasta 196.168.10.254 hosts disponibles que pueden ser utilizados en esta red y que el nmero 196.168.10.255 corresponde a la direccin de difusin de esta red. Ntese que los nmeros 196.168.10.0 y 196.168.10.255 se reservan para estos usos (red y difusin) y en todos los casos de las dems 2,097,151 redes se reservan de la misma forma. Tenemos que entender que al aumentar el nmero de redes, solamente obligamos a que cada una tenga necesariamente un nmero ms reducido de hosts por cada una de ellas. El uso de las mascaras de red se da por los equipos de control de trafico, los cuales utilizan una operacin and y determinan por medio de esta si la direccin de destino est o no dentro de su mbito de red o debe descartarlo. A continuacin se ilustra con un ejemplo esta operacin

FIGURA 30. Obtencin de la direccin de red mediante la mscara de red y la direccin IP.


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La siguiente figura muestra un ejemplo de la utilizacin de direcciones IP para identificar ciertos equipos en una red de rea amplia. An cuando no es el objeto de este curso, con este ejemplo se puede apreciar una serie de redes LAN, que utilizan direcciones de red distintas, las cuales utilizan equipos de capa tres para transferir informacin.

FIGURA 31. Direccionamiento de redes IP.

Partiendo del ejemplo mostrado en la figura, se puede apreciar que en cada pas se cuenta con una red que tiene sus propias direcciones locales, sin embargo esta compaa tiene operaciones transnacionales que hacen necesaria la comunicacin entre un equipo que esta en Panam y otro que se encuentra en El Salvador. Lo que sucede cuando un equipo trata de comunicarse con el otro, es que al llegar el paquete al conmutador, este lo enva hacia el enrutador debido a que la direccin de red del destino no coincide con las direcciones de los equipos que se encuentran en su tabla de direcciones. Al llegar al enrutador, este conoce cuales redes se encuentran fsicamente conectadas a l, por lo que sabe si la direccin de destino del paquete pertenece o no a uno de sus puertos. Si el paquete tiene un destino que no puedo ser determinado por lo equipos anteriores, entonces es enviado a un nivel superior donde se realiza el proceso que se present en la figura 30, donde se obtiene la direccin de la red a la cual pertenece el equipo y de esta forma se direcciona adecuadamente. Pues cada pas tiene asignadas unas direcciones de red que para nuestro ejemplo seran las del orden 196.168.30.0 para El Salvador.


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Como podemos observar en el ejemplo anterior son los equipos de alto nivel, como enrutadores y giga-enrutadores los que realizan estas operaciones y pueden incluso determinar cual de las mltiples rutas de conexin tiene menor trafico y optimizar entonces la transmisin de los paquetes por la ruta menos congestionada.

3.3.5 Direcciones de subred Existen casos especiales en los que se hace necesario subdividir las redes en grupos ms pequeos que los que definen las clases de direcciones, siendo la de menor nmero de hosts la clase C. Para estos casos se utiliza una tcnica denominada subneting que significa hacer subredes. Estas subredes son fragmentos de red con menos hosts que los definidos por la clase, lo que nos permite segmentar la red principal, generalmente con el fin de tener mayores posibilidades de administracin, seguridad o velocidad de transmisin y recepcin. Este concepto permite mayor flexibilidad pero trae consigo ciertas limitaciones, principalmente en cuanto a la cantidad total de equipos que pueden coexistir en la red debido a la reduccin total de direcciones utilizables. Si se quiere hacer un mejor uso de las subredes es necesario utilizar enrutadores para segmentar de forma efectiva las redes y obtener sus beneficios. Citaremos el ejemplo de que se requieren tres redes de al menos 20 host cada uno pero solo disponemos de la red clase C 200.150.10.0. Como vimos anteriormente el nmero 200.150.10.0 corresponde a la direccin base de esta red y el 200.150.10.255 corresponde a la direccin de difusin hacia todos los equipos de la red. Lo que nos dice la teora de las subredes es que debemos pedir prestados bits del octeto de los hosts para poder subdividir la red en redes de menor tamao. Tomamos prestados los tres bits ms significativos del octeto de host 11111111, con esto reducimos la cantidad de host por cada subred debido a que perdimos los bits ms significativos, entonces solo tenemos 25= 32 -2 = 30 host por cada subred. Los 2 que restamos corresponden a las nuevas direcciones de subred y de difusin de la subred. Como se explic antes en el direccionamiento IP, que cada una de las redes tiene su nmero inicial como direccin de red y su nmero final como direccin de difusin, con las subredes ocurre lo mismo. Del prstamo anterior sabemos adems, que los tres bis ms significativos que prestamos corresponden a 224 (128+64+32), por lo tanto la nueva mscara de subred que debemos utilizar para estas nuevas subredes es la 255.255.255.224. Esto debido a que los bits que pedimos prestados al octeto


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del host deben ponerse en uno como sucede con los dems bits de la mascara de clase C que ahora hemos modificado segn nuestra necesidad. Esta nueva mscara ser utilizada por los enrutadores para direccionar el trfico entrante que proviene de otras redes. Al hacer estos prstamos obtenemos las siguientes subredes y rangos que se exponen a continuacin:

SUBRED

RANGO DECIMAL DIRECCIN DE RED DIRECCIN DE DIFUSIN

0 Desde 200.150.10.0 Hasta 200.150.10.31

NO ES POSIBLE UTILIZARLAS*

1 Desde 200.150.10.32 Hasta 200.150.10.63

200.150.10.32 200.150.10.63

2 Desde 200.150.10.64 Hasta 200.150.10.95

200.150.10.64 200.150.10.95

3 Desde 200.150.10.96 Hasta 200.150.10.127

200.150.10.96 200.150.10.127

4 Desde 200.150.10.128 Hasta 200.150.10.159

200.150.10.128 200.150.10.159

5 Desde 200.150.10.160 Hasta 200.150.10.191

200.150.10.160 200.150.10.191

6 Desde 200.150.10.192 Hasta 200.150.10.223

200.150.10.192 200.150.10.223

7 Desde 200.150.10.224 Hasta 200.150.10.255

NO ES POSIBLE UTILIZARLAS*

Tabla 7. Subredes clase C.


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* Como vemos, las direcciones comprendidas entre la 200.150.10.0 y la 200.150.10.31, as como las 200.150.10.224 y la 200.150.10.255 no se pueden utilizar para subredes, debido a que las primeras contienen la direccin de red que facilit la existencia de las subredes y las ltimas contienen la direccin de difusin de esta misma red, y si se utilizaran para algn host los equipos de direccionamiento no los ubicaran.


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CAPITULO 4

Ejercicios prcticos

4.1) Prctica 1 (Componentes de cableado estructurado) 4.2) Prctica 2 (Conexiones de los equipos) 4.3) Prctica 3 (Verificacin de la red) 4.4) Prctica 4 (Configuracin de redes VLAN)


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4.1 Actividad N 1: Identificacin de los componentes de cableado para una red LAN. Introduccin: En la siguiente prctica se desarrollarn las actividades necesarias para comprender cuales son los elementos bsicos con que debe contar un sistema de cableado estructurado sobre el cual opera una red de rea local. Duracin en horas: Para este modulo prctico se requiere un mnimo de dos horas. Recursos necesarios: Bsicamente se requiere una exploracin del laboratorio de redes donde el instructor le ayudar a identificar cada uno de los siguientes componentes: Bastidor principal de la red Elementos de cableado horizontal Terminales o salidas de red Concentrador o conmutador de red Tarjeta de interfase Cable de conexin flexible Adicionalmente, en caso de que el instructor cuente con otros materiales, como cable UTP, STP, fibra ptica, cable coaxial entre otros, este ser utilizado como referencia por los estudiantes durante este proceso. Actividades psicomotoras: Se tiene por objetivo que el estudiante se familiarice con los equipos y materiales que conforman una red de rea local, para esto se recomienda hacer grupos de trabajo y en cada uno de ellos discutir los siguientes tpicos para cada tipo de elemento.

1. Qu es?, Descripcin del elemento 2. Para qu sirve?, usos tpicos y aplicaciones 3. Qu tipos se pueden encontrar? y Cules variantes existe entre ellos? 4. Discuta un ejemplo de aplicacin real donde se utilice 5. Investigue como trabajo extra clase cuales son algunos precios

aproximados Los elementos a considerar son los siguientes:


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Bastidor principal. Panel de conexiones (Patch Panel). Conductos para el ordenamiento de cables. Canaleta. Canasta o bandeja porta-cables. Conmutadores. Concentradores. Cable UTP. Conectores hembra RJ-45. Cable de conexin flexible (Patch Cord

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Manual Del Estudiante-Redes LAN

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