5. Tipos de Redes LAN.
Hay varios criterios por los que se pueden clasificar las redes de ordenadores, según su
tecnología, su tamaño, su topología...
5.1. Por su topología.
Cuando hablamos de topología nos referimos estructura que posee la red. Sin embargo,
esa estructura puede ser física o lógica.
• Entendemos, por topología física, la distribución física del cableado y los
elementos físicos, y su forma de interconexión.
• Entendemos, por topología lógica, la forma de circulación y la regulación de la
información.
Además del cable, que es el medio físico tradicional de transmisión de datos, también
puede conseguirse la comunicación, por radio, infrarrojos o microondas, son las
comunicaciones inalámbricas. Si nos referimos a las redes locales cuyo medio de transmisión
sea el cable, las topologías físicas típicas son:
• en bus
• de anillo
• en estrella
• estrella jerárquica
• en árbol
• en malla
• de red celular.
El tipo de topología influye en:
• El coste de la red.
• El rendimiento.
• La fiabilidad.
• La complejidad del software.
• La facilidad /dificultad para las modificaciones
Cualquier aplicación; correo, almacén, nóminas, etc.; puede funcionar en unared con cualquier tipo de topología. La elección de un tipo de topología, depende de una valoración de los factores anteriores. a) Red en bus.
También llamada de Canal de distribución. Todos los dispositivos están unidos a un
cable continuo, a través de interfaces físicas, llamadas tomas de conexión, como un
bus lineal, de ahí su nombre. Hay terminales (impedancias) a cada extremo del bus
para que las señales no se reflejen y vuelvan al bus.
El cable puede ir por el piso, techo, etc., pero siempre será un segmento continuo.
Las ordenadores se unen al cable mediante unos transceptores, que pueden estar
integrados en la propia tarjeta adaptadora de red.
Características:
• Los mensajes circulan en ambas direcciones.
• No hay ningún nodo central que controle la red.
• La información se transmite por todo el bus. Por ello, todos los nodos del
bus pueden escuchar las señales (mensajes broadcast). Para evitar que varias estaciones accedan a la vez al canal o bus, con las consiguientes interferencias, se usan protocolos de cceso al bus y detección de colisiones.
Ventajas:
Su sencillez y bajo coste. Sólo se tiene que instalar un cable y los adaptadorestransceptores. Es sencillo añadir nuevos nodos. Este tipo de redes puede segmentarse mediante repetidores, aumentando su seguridad, independizando cada segmento y ampliando su longitud y número de nodos en la red, si bien tiene la limitación de la atenuación de la señal. El software de comunicaciones no necesita incluir algoritmos de routing. Inconvenientes:
La rotura del cable principal dejaría sin servicio a todos los dispositivos de la red. Típicas redes de este tipo son las primeras Ethernet; los otros dos son Thicknet (red gruesa, con cable coaxial 10Base5) y Thinnet (red delgada, utiliza 10Base2).
Analogía:
Una red en bus sería similar a una serie de piscinas unidas a un solo canal, el agua se puede mandar de una a las demás simplemente abriendo su compuerta, sin embargo si se abren dos compuertas a la vez el agua chocaría en un lugar determinado y no llegaría a su destino; igualmente, si el canal está roto se pierde al agua de todas las piscinas.
b) Red en anillo.
Características:
• La transmisión de información es por conmutación de paquetes. Circula en
una sola dirección.
• Cada nodo transmite o recibe un paquete.
• Cualquier nodo puede recibir el paquete que circula por el anillo, si es para
él, se lo queda, si no, lo pasa al siguiente.
• No hay principio ni final.
• No hay ningún nodo central que controle la red.
• Aunque eléctricamente la señal realice un bucle, recorriendo una por una todos los ordenadores de la red, en muchas implementaciones, su topología, es en estrella, pasando por un único punto centralizado antes de ir a la máquina siguiente en el anillo, lo cual permite una mas fácil administración y resolución de incidencias de la red, en caso de necesitar
introducir un nuevo nodo o aislarlo.
Ventajas:
• Localización de errores fácil.
• El software es sencillo, no necesita algoritmos de encaminamiento o routing.
Inconvenientes:
• El fallo de un enlace provoca el fallo de todo el anillo.
• Difícil adición de nodos.
• El repetidor de cada nodo ralentiza la velocidad de transmisión.
• Instalación cableado compleja.
Redes de este tipo son Token Ring (norma 802.5), que utiliza par trenzado como cable y FDDI (Fiber Distributed Data Interface) sobre fibra óptica. Una topología que derivaría de esta es la de anillo doble: Son dos anillos concéntricos, donde cada máquina está conectada a ambos anillos, aunque éstos no lo están directamente entre sí. El segundo anillo al conectar los mismos dispositivos incrementa la confiabilidad y flexibilidad de la red.
c) Red en estrella.
En este tipo de redes, está formado por un nodo central –concentrador o hub– al cual están conectadas todas las ordenadores de la red. El nodo central puede tener dos formas de funcionamiento; como mero repetidor de las tramas que le llegan ( cuando le llega una trama de cualquier estación , la retransmite a todas las demás ) , en este caso, la red funciona de forma parecida a un bus ; otra forma es repetir las tramas solamente al destino (usando la identificación de cada estación y los datos de destino que contiene la trama).
Nota:
Dependiendo del dispositivo de interconexión una red en estrella puede ser más o menos eficaz. Si está unida mediante un concentrador, no se produce la conmutación de circuitos y se producen colisiones con más facilidad. Si empleamos un switch, para cada conexión este dispositivo crea un único circuito, evita colisiones y aumenta el
ancho de banda.
Características:
Cuando el nodo central está formado por un switch, se realizan dos funciones básicas: proceso de datos y conmutación de líneas o mensajes. La transmisión será por conmutación de circuitos. El nodo central activa y desactiva la línea con el nodo que debe enviar/recibir la información.
Ventajas:
• Fácil administración.
• Sencillo añadir/desconectar nuevos nodos.
Desventajas:
• Si se avería el nodo central, no funciona la red.
• Hay que instalar una línea para cada nodo.
• La entrada /salida del nodo central puede convertirse en un cuello de
botella.
Redes de este tipo son: 10Base-T, Fast Ethernet y GigaBit Ethernet; sobre cables
de par trenzado.
Un caso especial de este tipo de red es la red en estrella jerárquica que se produce al unir los nodos centrales de varias redes en estrella, pasando por un único nodo principal central. Los sistemas estructurados de cableado tienen una unión física de
este tipo.
d) Red en árbol.
Es un conjunto de redes formando ramas como en un árbol. Las ramas de la red parten de un nodo principal, los demás nodos se pueden ramificar a su vez formando un árbol. Cada rama puede considerarse una red en bus. Suele usarse en sistemas de control, puesto que refleja la jerarquía de los diferentes niveles de control.
Características:
Las mismas que la topología en bus.
Desventajas:
Un fallo puede aislar una rama de la red.
e) Red en malla.
Los nodos de la red tienden a conectarse con el resto, de la manera más corta posible, si es de malla completa, también las hay incompletas, es el caso de las redes de área extensa que utilizan métodos de telecomunicación como ATM (Asynchronous
Transfer Mode).
Características:
Esta topología permite que la información circule por varias rutas alternativas.
Ventajas:
Si algún enlace deja de funcionar, la información puede ir por otro camino.
Desventajas:
Es cara y compleja.
Red celular.
La red está compuesta por áreas circulares o hexagonales, llamadas celdas, cada una de las cuales tiene un nodo en el centro.Es la topología usada por las redes inalámbricas.
Características:
En esta tecnología no existen enlaces físicos, funciona por medio de ondas
electromagnéticas (radio, infrarrojos, microondas, etc...).
Ventajas:
Eliminación de los cables.
Desventajas:
Problemas típicos de las señales electromagnéticas.
Problemas de seguridad.
5.2. Por su tecnología física de conexión.
a) Introducción.
Dependiendo de la disposición física real de las máquinas y conexiones entre ellas, podemos distinguir distintos tipos de redes. Así, y estableciendo como primer criterio de clasificación el medio de conexión, obtendríamos redes de máquinas conectadas con algo habitual, como son los cables, y redes menos convencionales, de tipo inalámbricas, que utilizan ondas de radio o rayos infrarrojos para la transmisión de datos.
En este apartado es en el que vamos a comenzar a hablar de protocolos de nivel del sistema OSI. Al tratarse de redes LAN y no llegar los dispositivos de interconexión más que al nivel de enlace de datos, todos los protocolos de comunicación serán de nivel 2. b)
Redes por cable.
Ethernet.
Ethernet es la alternativa más económica y de mayor velocidad de la tecnología LAN. Son, posiblemente, las de uso mas generalizado y son todavía usadas para distancias medias-altas donde son requeridos niveles medios de fiabilidad. Podemos encontrar redes Ethernet sobre cable coaxial de distintos tipos, fibra óptica, par trenzado... El medio de transporte generalmente es el cable de par trenzado, evidentemente, la fibra óptica consigue niveles de fiabilidad y velocidad muy superiores, pero el coste es elevado. El protocolo Ethernet es característico de las redes en los que los ordenadores están conectados a un medio compartido y deben competir por su
utilización.
La arquitectura de red Ethernet se originó en la Universidad de Hawai durante los años setenta como consecuencia de la necesidad de un sistema de comunicación efectivo entra las distintas islas. Esto generó el protocolo ALOHA, empleado para redes de radio o satélite, donde los usuarios no tienen asignada una porción de la red sino que tienen que competir por ella.
El desarrollo de ethernet se le atribuye a la compañía Xerox, de hecho el nombre "Ethernet" es una marca registrada de Xerox Corporation. Esta tecnología fue depurada y una segunda generación llamada Ethernet II fue ampliamente usada.
La Ethernet de
este periodo es conocida como DIX, por sus creadores: Digital, Intel, y Xerox. Como propietario de la marca registrada, Xerox estableció y publicó los estándares. Por su tecnología, las ethernet son redes broadcast o de difusión, donde cada host envía sus datos hacia todos los demás hosts del medio de red. Las estaciones no siguen ningún orden para utilizar la red, siendo el primero que entra, el primero que se sirve. Así, las redes Ethernet son de carácter no determinista, es decir, las estaciones de una LAN de tipo CSMA/CD pueden acceder a la red en cualquier momento. Antes de enviar datos, las estaciones CSMA/CD comprueban la red para determinar si existe otra estación transmitiendo. Si lo está, entonces esperan. Si la red no se encuentra en uso, las estaciones comienzan el envío de datos.
Ethernet permite que todos los dispositivos puedan comunicarse en el mismo medio, aunque sólo pueda haber un único emisor en cada instante. De esta forma todos los sistemas pueden ser receptores de forma simultánea, pero la información tiene que ser transmitida por turnos. El método de acceso CSMA/CD que se usa en Ethernet ejecuta tres funciones:
1. Transmitir y recibir paquetes de datos. 2. Decodificar paquetes de datos y verificar que las direcciones sean válidas antes de transferirlos a las capas superiores del modelo OSI.
3. Detectar errores dentro de los paquetes de datos o en la red. Ocurre con frecuencia que varias máquinas o host que han estado esperando, cuando aprecian que la red está libre, empiecen a transmitir tramas a la vez. Esto da lugar a que en los medios físicos se produzca un encontronazo o choque entre dos tramas diferentes que quieren pasar por el mismo sitio a la vez. Este fenómeno se denomina colisión, y la porción de los medios de red donde se producen colisiones se llama dominio de colisiones.
Para intentar solventar esta pérdida de paquetes, las estaciones CSMA/CD pueden detectar colisiones, y poseen algoritmos de postergación que determinan el momento en que las estaciones que han tenido una colisión pueden volver a transmitir. El algoritmo es distinto en cada equipo y consiste, básicamente, en un contador que retarda la nueva emisión del paquete. Al ser distinto en cada equipo, se evita que se vuelva a producir la colisión.
Nota:
Cuando hablamos de tiempos de espera debemos recordar que nos movemos en fracciones de segundo. La velocidad de transmisión es muy alta y las colisiones tienden a producirse en redes con muchos equipos y que envían tramas de datos de forma constante.
Como se ha comentado anteriormente, tanto las LAN Ethernet como su posterior evolución LAN IEEE 802.3 (dos especificaciones diferentes para un mismo tipo de red) son redes de broadcast, lo que significa que cada estación puede ver todas las tramas (mensajes) que circulan por la red, aunque una estación determinada no sea el destino propuesto para esos datos. Cada estación debe examinar las tramas que recibe para determinar si corresponden al destino. De ser así, la trama pasa a una capa de protocolo superior dentro de la estación para su adecuado procesamiento. Si la estación no es el destinatario final de la trama, ésta es ignorada.
Tanto Ethernet como IEEE 802.3 se implementan a través del hardware. Normalmente, el componente físico de estos protocolos es una tarjeta de interfaz en un computador host, denominada tarjeta de red o NIC, o son circuitos de una placa de circuito impreso dentro de un host.
Nota:
Para montar una red Ethernet deberemos comprar e instalar tarjetas adaptadoras
Ethernet con una velocidad de transmisión similar 10 Mb/s, 100 Mb/s o 10/100 Mb/s.
Formato de trama Ethernet.
Los campos de trama Ethernet e IEEE 802.3 son los siguientes:
• Preámbulo: el patrón de unos y ceros alternados les indica a las estaciones receptoras que una trama es Ethernet o IEEE 802.3. La trama Ethernet incluye un byte adicional que es el equivalente al campo Inicio de trama
(SOF) de IEEE 802.3.
Inicio de trama (SOF): el byte delimitador de IEEE 802.3 finaliza con dos bits 1 consecutivos, que sirven para sincronizar las porciones de recepción de trama de todas las estaciones de la LAN. SOF se especifica explícitamente en Ethernet.
• Direcciones destino y origen: vienen determinadas por las direcciones MAC únicas de cada tarjeta de red (6 bytes en hexadecimal). Los primeros 3 bytes de las direcciones son especificados por IEEE según el proveedor o fabricante. El proveedor de Ethernet o IEEE 802.3 especifica los últimos 3 bytes. La dirección origen siempre es una dirección de broadcast única (denodo único). La dirección destino puede ser de broadcast única, de broadcast múltiple (grupo) o de broadcast (todos los nodos).
• Tipo (Ethernet): el tipo especifica el protocolo de capa superior que recibe
los datos una vez que se ha completado el procesamiento Ethernet.
• Longitud (IEEE 802.3): la longitud indica la cantidad de bytes de datos que
sigue este campo.
• Datos (Ethernet): una vez que se ha completado el procesamiento de la
capa física y de la capa de enlace, los datos contenidos en la trama se
envían a un protocolo de capa superior, que se identifica en el campo tipo.
Aunque la versión 2 de Ethernet no especifica ningún relleno, al contrario de
lo que sucede con IEEE 802.3, Ethernet espera por lo menos 46 bytes de
datos.
• Datos (IEEE 802.3): una vez que se ha completado el procesamiento de la capa física y de la capa de enlace, los datos se envían a un protocolo de capa superior, que debe estar definido dentro de la porción de datos de la trama. Si los datos de la trama no son suficientes para llenar hasta una cantidad mínima de 64 bytes, se insertan bytes de relleno para asegurar que
por lo menos haya una trama de 64 bytes (tamaño mínimo de trama).
• Secuencia de verificación de trama (FCS): esta secuencia contiene un valor de verificación CRC (Control de Redundancia Cíclica) de 4 bytes, creado por el dispositivo emisor y recalculado por el dispositivo receptor para verificar la existencia de tramas dañadas.
Cuando un paquete es recibido por el destinatario adecuado, les retira la cabecera de Ethernet y el checksum de verificación de la trama, comprueba que los datos corresponden a un mensaje IP y entonces lo pasa a dicho protocolo (capa de red-
Internet) para que lo procese.
Hay que destacar que las direcciones utilizadas por Ethernet no tienen nada que ver con las direcciones de Internet. Las de Internet se le asignan a cada usuario, mientras que las de Ethernet vienen de incluidas de fábrica en la tarjeta de red (NIC).
Cableado en Ethernet.
Existen por lo menos 18 variedades de Ethernet, que han sido especificadas, o que están en proceso de especificación. Las tecnologías Ethernet más comunes y más importantes son:
• Eternet 10Base5: también llamada Ethernet gruesa, usa un cable coaxial grueso, consiguiendo una velocidad de 10 Mbps. Puede tener hasta 100 nodos conectados, con una longitud de cable de hasta 500 metros.
Las conexiones se hacen mediante la técnica denominada derivaciones vampiro. El cable generalmente es de color amarillo y posee marcas cada 2,5 metros donde se puede insertar un polo hasta la mitad del núcleo del cable coaxial. La derivación se produce en el interior de un transceiver, dispositivo que contiene la electrónica necesaria para la detección de portadores y choques. El transceiver se une al computador mediante un cable de hasta 50 metros, dándose la posibilidad de conectar varios computadores a un mismo transceiver. En los computadores hay unos controladores que se ocupan de la transferencia de datos.
• Ethernet 10Base2: usa un cable coaxial delgado, por lo que se puede doblar más fácilmente, y además es más barato y fácil de instalar, aunque los segmentos de cable no pueden exceder de 200 metros y 30 nodos. Las conexiones se hacen mediante conectores en T, más fáciles de instalar y más seguros, y el transceiver se une al computador, junto con el
controlador.
• Ethernet 10Base-T: en la que cada estación tiene una conexión con un concentrador central, y los cables usados son normalmente de par trenzado y no apantallados. Son las LAN más comunes hoy en día. Mediante este sistema se palian los conocidos defectos de las redes
10BAse2 y 10Base5, a saber, la mala detección de derivaciones no deseadas, de rupturas y de conectores flojos. Como desventaja, los cables tienen un límite de sólo 100 metros, y los concentradores pueden resultar caros.
• Ethernet 10Base-F: se basa en el uso de fibra óptica para conectar las máquinas. Esto la hace cara para un planteamiento general de toda la red, pero sin embargo resulta idónea para la conexión entre edificios, ya que los segmentos pueden tener una longitud de hasta 2000 metros, al ser la fibra óptica insensible a los ruidos e interferencias típicos de los cables de cobre. Además, su velocidad de transmisión es mucho mayor.
Nota:
La tecnología Ethernet emplea un sistema sencillo a la hora de definir sus
estándares. Cuando hablamos de 10Base2, nos referimos a una red Ethernet
que transmite a 10 Mhz en Banda Base y con un alcance máximo de 200
metros.
Fast Ethernet.
Con la idea de paliar algunos de los fallos contemplados en las redes Ethern et10Base-T y buscar una alternativa a las redes FDDI, en el mercado de las LAN, que no han sido bien aceptadas, se desarrolló el estándar 802.3u, también conocido como Fast Ethernet. Para hacerla compatible con Ethernet 10Base-T se preservan los formatos de los paquetes y las interfaces, pero se aumenta la rapidez de transmisión, con lo que el ancho de banda sube a 100 Mbps.
Para implementarla se usan cables de cuatro pares trenzados de la clase 3 o superior, uno de los cuales ve siempre al hub central, otro viene siempre desde el hub, mientras que los otros dos pares son conmutables. Se sustituye la codificación de señales de Manchester, por señalización ternaria, mediante la cual se pueden transmitir 4 bits a la vez.
En el caso de usar cable de la clase 5, Fast Ethernet puede soportar hasta 100
Mbps con transmisión full dúplex.
Token Ring.
Introducción.
IBM desarrolló la primera red Token Ring en los años setenta. Todavía sigue siendo la tecnología de LAN más importante de IBM, y desde el punto de vista de implementación, ocupa el segundo lugar después de Ethernet aunque a una gran
distancia.
Token Ring se distingue más por su método de transmitir la información que por la
forma en que se conectan las computadoras.
A diferencia de Ethernet, aquí, un Token o testigo, es pasado de computadora a computadora constantemente. Cuando una computadora desea mandar información debe de esperar a que le llegue el testigo. De esta manera no se producen colisiones, aunque el problema reside en el tiempo que debe esperar una computadora para obtener el Token.
Para implementar una red Token Ring necesitamos tarjetas y concentradores específicos de esta tecnología, aunque podemos usar los conectores y cables que utilizamos con ethernet. Cada computadora se conecta a través de cable Par Trenzado ya sea blindado o no a un concentrador llamado MSAU (Multistation Access Unit), y aunque la red queda físicamente en forma de estrella, lógicamente funciona en forma de anillo por el cual da vueltas el Token. En realidad es la MSAU la que contiene internamente el anillo y si falla una conexión automáticamente la ignora para mantener cerrado el anillo.
Un MSAU puede soportar hasta 72 computadoras conectadas y el cable del MSAU a la computadora puede ser hasta de 100 metros utilizando Par Trenzado Blindado, o 45 metros sin blindaje.
En redes de pequeñas a medianas con tráfico de datos pesado Token Ring es más eficiente que Ethernet. Por el otro lado, el ruteo directo de datos en Ethernet tiende a ser un poco mejor en redes que incluyen un gran numero de computadoras con tráfico bajo o moderado.
La especificación IEEE 802.5 (método de acceso Token Ring) se basó en la red Token Ring de IBM, es prácticamente idéntica y absolutamente compatible con ella. El término Token Ring se refiere tanto al Token Ring de IBM como a la especificación 802.5 del IEEE. En el siguiente gráfico se destacan las similitudes y diferencias principales entre los dos estándares.
Transmisión de tokens.
Token Ring e IEEE 802.5 son los principales ejemplos de redes de transmisión detokens. Estas redes transportan una pequeña trama a través de la red. La posesión del token otorga el derecho a transmitir datos. Si un nodo que recibe un token no tiene información para enviar, transfiere el token a la siguiente estación terminal. Cada estación puede mantener el token durante un período de tiempo máximo determinado, según la tecnología específica que se haya implementado.
una estación que transfiere un token tiene información para transmitir, toma el token y le modifica 1 bit, con lo que lo transforma en una secuencia de inicio de trama. A continuación, la estación agrega la información para transmitir al token y envía estos datos a la siguiente estación del anillo. No hay ningún token en la redmientras la trama de información gira alrededor del anillo, a menos que el anillo acepte envíos anticipados del token. En este momento, las otras estaciones del anillo no pueden realizar transmisiones. Deben esperar a que el token esté disponible.
Colisiones
Las redes Token Ring no tienen colisiones. Si el anillo acepta el envío anticipado del token, se puede emitir un nuevo token cuando se haya completado la transmisión de la trama.
La trama de información gira alrededor del anillo hasta que llega a la estación destino establecida, que copia la información para su procesamiento. La trama de información gira alrededor del anillo hasta que llega a la estación emisora y entonces se elimina. La estación emisora puede verificar si la trama se recibió y se copió en el
destino
A diferencia de las redes CSMA/CD como Ethernet, las redes de transmisión de tokens son deterministas. Esto significa que se puede calcular el tiempo máximo que transcurrirá antes de que cualquier estación terminal pueda realizar una transmisión. Esta característica, y varias características de confiabilidad, hacen que las redes Token Ring sean ideales para las aplicaciones en las que cualquier demora deba ser predecible y en las que el funcionamiento sólido de la red sea importante.
Sistema de prioridad.
Las redes Token Ring usan un sistema de prioridad sofisticado que permite que determinadas estaciones de alta prioridad designadas por el usuario empleen la red con mayor frecuencia. Las tramas Token Ring tienen dos campos que controlan la prioridad: el campo de prioridad y el campo de reserva.
Sólo las estaciones cuya prioridad es igual o superior al valor de prioridad que posee el token lo pueden tomar. Una vez que se ha tomado el token y éste se ha convertido en una trama de información, sólo las estaciones cuyo valor de prioridad es superior al de la estación transmisora pueden reservar el token para el siguiente paso en la red. El siguiente token generado incluye la mayor prioridad de la estación que realiza la reserva. Las estaciones que elevan el nivel de prioridad de un token deben restablecer la prioridad anterior una vez que se ha completado la transmisión.
Mecanismos de control.
Las redes Token Ring usan varios mecanismos para detectar y compensar las fallas de la red. Uno de los mecanismos consiste en seleccionar una estación de la red Token Ring como el monitor activo. Esta estación actúa como una fuente centralizada de información de temporización para otras estaciones del anillo y ejecuta varias funciones de mantenimiento del anillo. Potencialmente cualquier estación de la red puede ser la estación de monitor activo.
Una de las funciones de esta estación es la de eliminar del anillo las tramas que circulan continuamente. Cuando un dispositivo transmisor falla, su trama puede seguir circulando en el anillo e impedir que otras estaciones transmitan sus propias tramas; esto puede bloquear la red. El monitor activo puede detectar estas tramas, eliminarlas del anillo y generar un nuevo token.
La topología en estrella de la red Token Ring de IBM también contribuye a la confiabilidad general de la red. Las MSAU activas pueden ver toda la información de una red Token Ring, lo que les permite verificar si existen problemas y, de ser necesario, eliminar estaciones del anillo de forma selectiva.
Beaconing, una de las fórmulas Token Ring, detecta e intenta reparar los fallos de la red. Cuando una estación detecta la existencia de un problema grave en la red (por ejemplo, un cable roto), envía una trama de beacon. La trama de beacon define un dominio de error. Un dominio de error incluye la estación que informa acerca del error, su vecino corriente arriba activo más cercano y todo lo que se encuentra entre ellos.
Una vez enviada la trama de beacon, el beaconing inicia un proceso denominado autoreconfiguración, en el que los nodos situados dentro del dominio de errorautomáticamente ejecutan diagnósticos. Este es un intento de reconfigurar la red alrededor de las áreas en las que hay errores. Físicamente, las MSAU pueden lograrlo a través de la reconfiguración eléctrica. Tokens.
Los tokens tienen una longitud de 3 bytes y están formados por un delimitador de inicio, un byte de control de acceso y un delimitador de fin. El delimitador de inicio alerta a cada estación ante la llegada de un token o de una trama de datos/comandos. Este campo también incluye señales que distinguen al byte del resto de la trama al violar el esquema de codificación que se usa en otras partes de la trama.
El byte de control de acceso contiene los campos de prioridad y de reserva, así como un bit de token y uno de monitor. El bit de token distingue un token de una trama de datos/comandos y un bit de monitor determina si una trama gira continuamente alrededor del anillo.
El delimitador de fin señala el fin del token o de una trama de datos/comandos. Contiene bits que indican si hay una trama defectuosa y una trama que es la última de una secuencia lógica.
El tamaño de las tramas de datos/comandos varía según el tamaño del campo de información. Las tramas de datos transportan información para los protocolos de capa superior, mientras que las tramas de comandos contienen información de control y no poseen datos para los protocolos de capa superior.
En las tramas de datos o instrucciones hay un byte de control de trama a continuación del byte de control de acceso. El byte de control de trama indica si la trama contiene datos o información de control. En las tramas de control, este byte especifica el tipo de información de control.
A continuación del byte de control de trama hay dos campos de dirección que identifican las estaciones destino y origen. Como en el caso de IEEE 802.5, la longitud de las direcciones es de 6 bytes. El campo de datos está ubicado a continuación del campo de dirección. La longitud de este campo está limitada por el token de anillo que mantiene el tiempo, definiendo de este modo el tiempo máximo durante el cual una estación puede retener al token.
Por último, a continuación del campo de datos se ubica el campo de secuencia de verificación de trama (FCS). La estación origen completa este campo con un valor calculado según el contenido de la trama. La estación destino vuelve a calcular el valor para determinar si la trama se ha dañado mientras estaba en tránsito. Si la trama está dañada se descarta. Como en el caso del token, el delimitador de fin completa la trama de datos/comandos.
Conexiones en Token Ring.
Las estaciones de red Token Ring de IBM (que a menudo usan STP y UTP como medios) están conectadas directamente a las MSAU y se pueden conectar entre sí por medio de cables para formar un anillo grande. Los cables de conexión unen las MSAU con otras MSAU adyacentes a ellas. Cables lobulares conectan las MSAU con las estaciones. Las MSAU incluyen relays bypass para eliminar estaciones del anillo.
c) Redes Inalámbricas.
Definición, características. Cuando se precisa movilidad en las comunicaciones el cable se convierte más en un inconveniente que en una ayuda. Depender de un enlace físico supone una seria limitación para conseguir una absoluta libertad de movimientos. Para salvar estos obstáculos las redes inalámbricas son la alternativa perfecta. Esta tecnología comenzó hace unos 5 años, pero ahora es cuando se está empezando a usar, debido al abaratamiento de los costes y a su estandarización.
Los equipos inalámbricos deberían otorgar la libertad necesaria para trabajar
prácticamente desde cualquier punto del planeta e, incluso, permitir el acceso a todo
tipo de información cuando se está de viaje. Lo relevante de esta tecnología es la
efectividad que se logra al poder mantener una conexión de datos con una red desde
cualquier remoto sitio del globo.
Las comunicaciones de radio han estado a nuestra disposición desde hace ya bastante tiempo, teniendo como principal aplicación la comunicación mediante el uso de la voz. Hoy en día, los sistemas de radio de dos vías para comunicaciones de voz punto a punto o multipunto son ampliamente usados. Sin embargo, aunque los ingenieros ya conocían las técnicas para modular una señal de radio con la cual conseguir el envío de datos binarios, sólo recientemente han podido desarrollar y desplegar servicios de datos inalámbricos a gran escala.
Como muestra del complejo campo de las redes sin cables, el mundo de los denominados datos inalámbricos incluyen enlaces fijos de microondas, redes LAN inalámbricas, datos sobre redes celulares, redes WAN inalámbricas, enlaces mediante satélites, redes de transmisión digital, redes con paginación de una y dos vías, rayos infrarrojos difusos, comunicaciones basadas en láser, sistema de Posicionamiento Global (GPS) y muchos más. Múltiples tecnologías, muchas de las cuales son utilizadas por millones de usuarios día a día sin conocer cómo la información, han llegado hasta ellos.
Las redes inalámbricas, se diferencian de las demás en que no requieren cables para transmitir señales, sino que utilizan ondas de radio o rayos infrarrojos para transmitir y recibir datos.
La ampliación de una red cableada con una red inalámbrica se conoce como topología de infraestructura. Para ello, se requiere una estación base, denominada punto de acceso, que funciona como puente entre las dos redes incorporando una tarjeta inalámbrica y otra de cable. Además el punto de acceso actúa como controlador central de la red inalámbrica.
La topología usada por este tipo de redes, es la celular.
Las principales ventajas de una red inalámbrica son:
La movilidad y libertad de movimientos de los equipos.
La conveniencia, vista como la facilidad de implementar la red en un tiempo mucho menor que el que llevaría con una red convencional y sin afectar la infraestructura existente. Se consiguen conexiones que serían inviables con otro tipo de medio por limitantes arquitectónicos o de distancias, o por estar prohibido tender cableado. La flexibilidad, porque con la misma facilidad con que se instala, se desinstala. Esto elimina la necesidad de levantar el cableado existente en el caso de un traslado.
Redes inalámbricas por infrarrojos.
Los rayos infrarrojos tienen una longitud de onda cercana a la de la luz, y por lo tanto, un comportamiento similar, con sus ventajas e inconvenientes: Son muy rápidos, alcanzando grandes velocidades de transmisión (algunos a 100 Mbps) y, debido a su alta frecuencia, presentan una fuerte resistencia a las interferencias electromagnéticas de otros dispositivos. Utiliza componentes sumamente económicos y de bajo consumo energético, lo que favorece en gran medida su uso en aparatos portátiles.
La transmisión por infrarrojos no requiere autorización especial en ningún país, aunque los organismos de salud limitan la potencia de la señal emitida. Esto limita la cobertura de las redes a unas decenas de metros.
Como principal freno a su capacidad de difusión está la imposibilidad de atravesar objetos sólidos como paredes, por ejemplo. Además la luz solar directa, las lámparas incandescentes, y otras fuentes de luz brillante interfieren seriamente la señal. Resumiendo, a pesar de sus grandes ventajas, no es un método ampliamente usado salvo en ordenadores portátiles, algunas impresoras y cámaras digitales.
Redes inalámbricas por ondas hertzianas.
Las características de muchas de las redes inalámbricas actuales están basadas en el protocolo IEEE 802.11, conocido como Wi-Fi, y cuyo trabajo comenzó en 1991, aunque el estándar fue aprobado en 1997, podemos decir entonces que es actualmente un mercado en pleno desarrollo y con altas expectativas. Concretamente se trabaja con la nueva especificación IEEE 802.11b, que generalmente usa la banda de frecuencias de los 2,4 GHz y que no requiere el uso de licencias tales como en los sistemas de radio y además los elementos necesarios para alcanzar dichas frecuencias son relativamente baratos.
Dentro de este campo han surgido tecnologías de última hora como son
Bluetooth,
Hyperlan/2, y HomeRF.Bluetooth.
Es una tecnología muy prometedora, y que ha generado grandes expectativas. Es un estándar para poder conectar una serie de dispositivos entre sí, como teléfonos móviles, Asistentes Personales Digitales (PDA), ordenadores, etc, utilizando radiofrecuencia y conexiones de corto alcance. Está pensado para oficinas, hogar e incluso el automóvil. Puede soportar voz, vídeo y datos a una velocidad máxima de 1
Mbps.
La implantación en los dispositivos es relativamente sencilla. Se trata de un chip capaz de transmitir y recibir información desde cualquier dispositivo. Las aplicaciones son casi infinitas y según los expertos “la implantación de la tecnología Bluetooth tendrá lugar de forma simultánea en el entorno profesional y en el doméstico”.
Los sistemas Bluetooth utilizan una señal que opera en la banda de 2,4 GHz y que realiza múltiples saltos de espectro para reducir las posibles interferencias con otros dispositivos. Además, no necesita licencia y está disponible en casi todo el mundo. Su radio de acción es de unos 10 metros, es decir, se trata de un sistema de corto alcance aunque su cobertura pueda llegar a 100 metros con repetidores.
En lo que a seguridad se refiere, las compañías afirman que no hay nada que haga más vulnerable a Bluetooth de lo que lo es cualquier otra tecnología. Además, esta nueva tecnología hace que interceptar su señal sea especialmente difícil y caro: opera en la banda de los 2,4 GHz, pudiendo cambiar la señal hasta 1.600 veces por segundo sobre 79 frecuencias distintas.
Anecdóticamente comentaremos que el ejército francés utiliza la misma banda para sus transmisiones, por lo que se negó a cambiar la frecuencia de éstas para dar paso a Bluetooth. El problema se solucionó limitando los saltos de la tecnología inalámbrica. De este modo, los dispositivos del país galo utilizan la misma frecuencia pero con saltos a 23 frecuencias,
En 1998 se formó el SIG (Bluetooth Special Interest Group), grupo que actualmente está formado por más de 1.800 empresas entre las que se encuentran compañías como Nokia, Intel, Cisco, Lucent, IBM, Sony o Microsoft. Muchos fabricantes diseñan nuevos terminales con la tecnología inalámbrica incorporada.
Algunos de las posibilidades de Bluetooth son:
• Adaptador para teléfonos móviles: se ajusta a la base del terminal para permitir su comunicación con otro terminal Bluetooth. • Tarjeta PC: necesaria para conectar el ordenador portátil a cualquier dispositivo sin hilos.
• Auriculares: permiten la comunicación manos libres sin hilos.
• Asistente de pulsera: con forma de reloj, puede tener conexión con un
ordenador.
• Disco duro portátil: su información se puede transferir a un ordenador.
• Bluetooth C Pen: este bolígrafo permite escanear texto y enviarlo a un PC.
• Kit de manos libres para el coche.
HomeRF:
La tecnología HomeRF, basada en el protocolo SWAP (Shared Wireless Access Protocol), está diseñada para la conectividad sin cables dentro del entorno doméstico: ordenadores, periféricos, teléfonos, electrodomésticos, etc. HomeRF Working Group es un grupo de compañías encargadas de establecer un cierto orden dentro del océano de las nuevas tecnologías inalámbricas, así todos los productos de los componentes del grupo tienen una absoluta interoperatividad.
SWAP soporta tanto el tráfico de voz como los servicios de datos de redes LAN
de entorno domestico y son capaces de operar con las redes públicas de telefonía e
internet.
Al igual que Bluetooth, opera en la banda de los 2,4 GHz, pero combinando elementos de los estándares IEEE 802.11 para las especificaciones de su capa física y DECT (Digital Enhaced Cordless Telecommunications) para las especificaciones de su capa de enlace. Como resultado, la capa de enlace (MAC) es capaz de soportar servicios orientados a datos, como TCP/IP, y protocolos de voz. La capacidad de transmisión de 10 Mbps permite agregar servicios para video y audio, así como el soporte de hasta ocho líneas telefónicas inalámbricas.
Hyperlan/2:
Es un proyecto del Instituto de Estándares de Telecomunicaciones Europeo (ETSI), cuyo objetivo es mejorar las prestaciones ofrecidas por el estándar IEEE 802.11, el estándar Hyperlan/1 trabaja con una velocidad de transmisión de 23,5
Mbps, mientras que 802.11 ofrecía como máximo 11 Mbps. Actualmente se dispone de la especificación Hyperlan/2, que mejora notablemente a sus antecesoras y ofrece una velocidad de transmisión de 54 Mbps. Para ello, emplea el sofisticado método de modulación OFDM (Orthogonal Frecuency
Digital Multiplexing) para la transmisión de las señales analógicas. Asimismo, y por encima de la capa física, el protocolo de acceso al medio (MAC) es totalmente nuevo y presenta un método duplex de división dinámica del tiempo para permitir una mayor eficiencia en la utilización de los recursos de radio.
Evidentemente las velocidades y características conseguidas sobrepasan ampliamente las ofrecidas por el resto de sus rivales en el sector del mercado inalámbrico. Sin embargo, este novedoso estándar se encuentra en una fase de evolución demasiado prematura, lo que puede influir en su consolidación en el mercado.Ejemplos.
En resumen podemos decir que las redes inalámbricas, no sustituirán, en principio, a las convencionales de cable, dado que las prestaciones de éstas todavía son superiores, pero sí se intuye un panorama en el que conviven ambos tipos de redes, en unas redes híbridas, según el tipo de necesidades. En el futuro, irá en aumento el uso de los componentes inalámbricos, por su comodidad y su adaptación a ambientes móviles y cambiantes.
Dos edificios A y B, interconectados entre sí por comunicación inalámbrica:
Un edificio de varios pisos
5.3. Intranet y Extranet.
a) Intranet.
¿Qué es una intranet? :
Una Intranet es una red privada que utiliza los estándares de Internet. Podríamos decir que se trata, básicamente, de una LAN implementada con la misma tecnología que se utiliza en Internet: protocolos, mecanismos de interconexión, servidores web, de correo, etc. Intranet es un sitio web al público, con la diferencia que sólo puede ser usado por los usuarios (profesores, alumnos, etc.) de un centro y por personas externas autorizadas. Su uso es, básicamente, privado, y debe resultar tan completa como lo es Internet para los usuarios comunes.
Al igual que en Internet, la pieza clave de la Intranet es el World Wide Web, por tanto, los usuarios disponen de navegadores WWW para acceder a las páginas o recursos disponibles en la Intranet.
Una herramienta esencial, es el correo electrónico (e-mail), pero éste es interno, es decir, no sale del ámbito de la empresa. Igualmente, se utilizan el resto de herramientas de Internet: boletines de noticias, listas de distribución, transferencia de ficheros (FTP), acceso remoto, charlas interactivas (chat), videoconferencia...
Beneficios:
Desde el punto de vista del usuario, la intranet es un magnífico regalo; pero es aún
mejor para el centro porque:
• Elimina el costo de imprimir, distribuir y archivar documentos estándares.
• Permite reciclar documentos como calendarios y listas de clases, notas, etc.
• Tanto el profesor como el alumno tienen acceso inmediato a información
necesaria, lo cual se traduce en menos tiempo desperdiciado y mayor nivel de
comunicación.
b) Extranet.
Es una extensión de la intranet privada y que usa la tecnología World Wide Web para mejorar la comunicación con sus otros centros. Una extranet permite tener acceso limitado a la información que necesitan de su intranet, con la intención de aumentar la velocidad y la eficiencia de su relación de negocio o centro.
La comunicación entre los equipos distantes se realiza mediante redes públicas de trasnmisión de datos y emplean métodos de encriptamiento que evitan que se puedan descifrar las comunicaciones.
Estos sistemas son el siguiente elemento a incorporar por los centros en su transición tecnológica (después de los sitios en Internet y las intranets), ya que permiten obtener beneficios tangibles de un sitio web. Ya no se trata únicamente de un sitio informativo que explica la misión, historia e infraestructura de un centro, o expone la forma de contactar con ella, o enviar correo electrónico; sino de un espacio en línea donde se pueden incorporar aplicaciones y herramientas tecnológicas para acelerar los procesos diarios de trabajo. Por ejemplo, se pueden crear aplicaciones para realizar órdenes de compra en forma automatizada, o bien crear reportes de venta. Además, las extranets ayudan a disminuir los costos de operación, debido a que reducen los gastos administrativos, los de telefonía y papel.
La Extranet, implica la integración de todos los agentes educativos, con un mayor intercambio de información. La información, puede fluir en tiempo real, tomándola de la misma fuente de donde se genera. El grado de colaboración, podría llegar hasta que varios centros compartieran información.
Además, cualquier profesor, alumno, padre, etc. puede conectarse a la Intranet desde casa mediante un nombre de usuario y contraseña y acceder a toda la información y documentos en función de las políticas de seguridad y acceso que se hayan establecido para cada tipo de usuario.
