5. Redes Locales (Cableadas)

5.1. ¿De qué va este tema?

Entender los estándares de acceso a una red local usando especialmente los estándares Ethernet

5.2. Clases

16 sesiones de clase

5.2.1. La Capa de Enlace

1. Hay que conectar (enlazar) al menos dos equipos (lo habitual más de tres)

2. La Capa de Enlace / Capa 2 / Layer 2 / L2

   

   1. Transferencia fiable de información a través de una conexión (circuito)

      1. Gestión de los errores

      2. Gestión del flujo de datos

   2. Organiza los bits (L1) en tramas (L2)

   3. Asigna una dirección física a los equipos que se conectan

   4. Gestiona el acceso al medio (si hay más de dos equipos)

3. Arquitectura:

   1. L1. PHYsical layer (PHY): circuito físico

   2. L2.

      1. Media Access Control (MAC): control de acceso al medio (depende del medio de transmisión)

      2. Logical Link control (LLC ): control del enlace

4. Servicios orientados (CO NS) o no orientados (CL NS) a conexión (fiables vs no fiables)

5. Protocolos de enlace:

   1. High Data Link Protocol (HDLC )

      1. Protocolo ISO

      2. Enlace punto a punto confiable

   2. Point to Point Protocol (PPP )

      1. Es un estándar internet (RFC 1661)

      2. Para usar internet en enlaces punto a punto (par telefónico, enlace de radio, etc)

      3. Usado comunmente en servicios xDSL

      4. Puede incluir autenticación, compresión, y otros servicios

6. Equipos:

   1. Con 1 tarjeta de Comunicaciones (DTE)

   2. Con más de una (DCE)

Actividad: Introducción a la Capa Física

Explica, en tus propias palabras, los siguientes conceptos presentados en la clase:

1. Trama

2. LLC

3. MAC

4. PHY

5. Circuito

5.2.2. Ethernet

1. Ethernet :

   1. Estándar (de facto y luego IEEE 802.3) de uso en redes locales que incluye capa física y (parte de) la de enlace (del modelo ISO)

   2. Vinculado a la capa Acceso a Red en Internet (para redes locales, en enlaces punto a punto sería PPP lo habitual)

2. Historia de Ethernet (LAN -> WAN)

Actividad: Preguntas Ethernet

1. ¿En qué año se creó Ethernet?

2. ¿Quienes lo crearon?

3. ¿Qué es lo que querían conectar?

4. ¿Qué medio de transmisión usaba la primera red Ethernet?

5. ¿Qué topología física usa?

6. ¿Qué topología lógica?

7. ¿Un repetidor, en qué capa OSI se engloba?

8. ¿Y un switch?

9. ¿Qué equipos hay en una red ethernet?

10. ¿Qué es el dominio de colisión?

5.2.3. Acceso al Medio

1. Enlaces punto a punto y multipunto (diferente problemática)

2. Controlar el acceso al medio

   1. Una Alternativa ( multiplex): TDMA, SDMA, FDMA, CDMA

      

   2. Otra alternativa: sólo quien tiene el poder

   3. Solución Ethernet: CSMA / CD

      1. Carrier Sense. Escucho antes (detecto la portadora)

      2. Multiple Access. Envío después (si nadie más lo hace)

      3. Colision Detect. Y detecto problemas (y retransmito)

3. ¿Cómo van los bits? Ejemplo Codificación Manchester

   

4. ¿Cómo identifico al equipo? La dirección MAC

   1. ¿Cómo la obtengo?

   2. ¿ A quien pertenece?

5. ¿Cómo es una trama Ethernet 802.3?

   1. Tamaño

   2. Campos

   3. Contenido

6. Hay varios Tipos de Trama Ethernet (difieren en algún subcampo).

Actividad: Encontrar Direcciones MAC

1. ¿Cuántas direcciones MAC estás utilizando ahora mismo?

2. ¿Cuántas direcciones MAC tiene un adaptador de red?

3. ¿Puedo inventarme una dirección MAC?

4. ¿ 00:1B:44:11:3A:B7 puede ser una dirección MAC?

5. ¿Quien ha fabricado ese adaptador?

6. ¿Cual es el número de serie?

7. ¿Cuál es la dirección, pero en binario?

Actividad: Revisar Campos de Trama Ethernet

1. Analizar un ejemplo de codificación Manchester (Ethernet)

2. Analizar los diferentes campos de una trama Ethernet (Ethernet II o 802.3) ( Ethernet Frame )

5.2.4. Tecnologías Ethernet

1. Evolución de Ethernet

2. Tabla de Tecnologías Ethernet:

   1. Tecnologías

   2. Medio de Transmisión

   3. Distancias

Actividad: Tecnologías Ethernet

1. ¿Qué norma describe las tecnologías Ethernet?

2. ¿Qué velocidades de transmisión soporta?

3. Si tengo un archivo de 100 MB, y quiero enviarlo por una red 10BASET, ¿cuánto tarda en transmistirse realmente?

4. ¿En qué norma se describe una red 10BaseT? ¿Y una 10GBaseT?

5. En la red Ethernet 10BaseT , ¿qué significa el 10? ¿Qué significa la T? Base es banda base.

6. ¿Cual es la distancia máxima para una red 10BaseT? ¿Y 1000BaseTx?

7. ¿Qué medio de transmisión utiliza la red 1000BaseSX?

8. ¿Qué distancia máxima recomienda?

9. ¿Todas las normas 802.3 usan la misma topología y sentido de transmisión?

10. Para conectar el IES Leliadoura con el IES Número 1, ¿qué red ethernet podría utilizar?

5.2.5. Elementos de una red

1. En una red pueden intervenir muchos equipos

2. Equipo Terminal: Tarjeta de Red (NIC):

   1. Todos los equipos tendrán una (o más de una)

   2. Depende del tipo de red (o enlace) al que se conecten. Cada NIC

      

      Tarjeta de Red PCI y Coaxial (no RJ45)

3. Equipos de comunicaciones:

   1. Equipo Pasivo /L1: Repetidor / Concentrador

      

   2. Puente de Red (bridge). Casos muy específicos

      

   3. El conmutador (Switch)

      

4. Arquitectura Ethernet (habitual):

   1. Topología física en estrella: todos los equipos conectados a un switch

   2. El switch conecta (conmuta) uno a uno los equipos simulando una topología en bus (ethernet)

Actividad: Buscar Modelos y Precios

1. ¿Me puedes decir un modelo de tarjeta de red Gigabit para conectar el PC del aula?

2. Tengo un portátil que quiero conectar a una red Gigabit Ethernet, ¿cómo lo podría conectar? (no tengo puerto RJ45)

3. ¿Qué tarjeta de red necesitaría comprar para conectar el PC del aula a una red de fibra?

4. ¿Quién fabricó la tarjeta de red de tu PC del aula?

5. Me quiero comprar un switch para casa (menos de 100 EUR), ¿algún ejemplo?

6. Me quiero comprar un switch para la empresa, ¿algún ejemplo? ¿cuánto me tendré que gastar?

7. ¿Cuánto cuesta el switch que hay en el aula?

5.2.6. Switch (Especificaciones Técnicas)

1. Especificaciones de un switch (profundizamos en Switches y VLAN):

   1. Puertos y tipo de conectores

   2. Gestión: gestionables vs no gestionables

   3. Funcionalidad (Básica / Avanzada / Multicapa)

2. Power Over Ethernet/ Explicación

   1. Dispositivos y Clase (0-4)

   2. Estándares:

      1. 802.3af (PoE)

      2. 802.3at (PoE+)

3. Cuatro ejemplos de especificaciones técnicas. Son de la web de TP Link pero valdría cualquier otro.

1. TL-SF1008D

2. TL-SF1005D V14

3. TL-SX3008F

4. TL-SG2210MP V1

Actividad: Revisar Especificaciones Técnicas

Para cualquiera de los ejemplos anteriores (4 switches diferentes)

1. ¿Cuántos puertos tiene?

2. ¿De qué tipo?

3. ¿Acepta conectores SFP? ¿Y RJ49?

4. ¿Es gestionable en remoto?

5. ¿Acepta el estándar 802.3z?

6. ¿Acepta el estándar Gigabit?

7. ¿Acepta el estándar IEEE 802.3af?

8. ¿Cual es su máxima capacidad de conmutación?

9. ¿Tiene alguna funcionalidad superior a la capa de enlace (L2)?

10. ¿Cual es su consumo máximo (pico)? (en W)

5.2.7. Encapsulamiento de Protocolos

1. Técnica de Encapsulado entre Capas (Entenderlo bien). Típicamente en Internet:

   1. L4. segmento TCP ->

   2. L3. datagrama IP ->

   3. L2. trama Ethernet

2. Tipo de información:

   1. La Carga útil (payload)

   2. Protocol Overhead

3. Concepto de MTU

Actividad: Conceptos de encapsulamiento

1. Revisar con detalle el ejemplo de encapsulamiento

2. Hacer ejercicio de carga útil vs carga total en un protocolo

3. ¿Qué tiene que ver la carga útil con el concepto de encapsulamiento?

4. Si quiero enviar 3000 bytes en una red Ethernet, ¿cuantas tramas necesito?

5. ¿Cual es el MTU del protocolo Ethernet?

6. ¿Cual es el MTU del protocolo PPP?

7. Y si hay varios enlaces, con diferentes MTUs, ¿qué crees que pasará?

5.2.8. Detección de Errores y Control de Flujo

1. Técnicas específicas (se pueden usar en diferentes niveles/capas)

2. Detección de Errores:

   1. ¿Para qué? Ver si ha llegado con error

   2. Necesidad de campo FCS (uso de CRC)

   3. Ejemplos de Técnicas

      1. Paridad (par o impar). Sencillo, posibles falsos positivos.

      2. Algoritmos CRC . Complejo, pero robusto y eficiente ( Avanzado )

3. Corrección de Errores

   1. En el receptor ( FEC )

   2. Repetir la transmisión ( ARQ ):

      1. Todo: Parada y Espera

      2. Algunos: Reenvío Selectivo

4. Control de flujo

   1. ¿Para qué? Ajustar velocidades emisor/receptor. Emisor ≠ Receptor

   2. Ventana Deslizante (para TCP)

5. En Internet, TCP (Capa de Transporte (TCP y UDP)) es quien hace fiable el sistema

Actividad: Errores y Control de Flujo

1. ¿Qué técnica de detección de errores usa Ethernet?

2. Si hay un error, ¿es capaz de corregirlo?

3. Si tienes un equipo A y uno B, en modo half duplex, donde B es el doble de rápido (en envío y recepción) que A. ¿Cómo podrías gestionar su comunicación (en contexto de diseño del protocolo de comunicación)

4. ¿Qué estrategia usa la técnica de control de errores FEC?

5. ¿El reenvío selectivo, cómo se usa?

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