MODULO1 CCNA EXPLORATION CAPITULOS 7 Y 8

8/7/2019 MODULO1 CCNA EXPLORATION CAPITULOS 7 Y 8

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CAPITULO 7 Capa de enlace de datos

7.0 Introduccin del capitulo7.0.1 Introduccin del capitulo

Para sostener nuestras comunicaciones, el modelo OSI divide las funciones de una red de datos en capas.

Para resumir: La capa de aplicacin provee la interfaz al usuario. La capa de transporte es responsable de dividir y manejar las comunicaciones entre los procesos que funcionan

en los dos sistemas finales. Los protocolos de capa de red organizan nuestros datos de comunicacin para que puedan viajar a travs de

internetworks desde el host que los origina hasta el host destino.

Para que los paquetes de capa de red sean transportados desde el host origen al host destino deben recorrer diferentesredes fsicas. Estas redes fsicas pueden componerse de diferentes tipos de medios fsicos, tales como alambres decobre, microondas, fibras pticas y enlaces satelitales. Los paquetes de capas de red no tienen una manera de accederdirectamente a estos diferentes medios.

La funcin de la capa de enlace de datos de OSI es preparar los paquetes de la capa de red para ser transmitidos ycontrolar el acceso a los medios fsicos.

Este captulo presenta las funciones generales de la capa de enlace de datos y de los protocolos asociados con ella.

Objetivos de aprendizaje

Al completar este captulo, usted podr: Explicar el papel de los protocolos de capa de enlace de datos en la transmisin de datos. Describir cmo la capa de enlace de datos prepara los datos para transmitirlos sobre los medios de red. Describir los diferentes tipos de mtodos de control de acceso a los medios. Identificar varias topologas comunes de red lgica y describir cmo la topologa lgica determina el mtodo de

control de acceso a los medios para esa red. Explicar el propsito de encapsular paquetes en tramas para facilitar el acceso a los medios. Describir la estructura de trama de la Capa 2 e identificar campos genricos. Explicar el papel de los campos clave de encabezado de trama y triler, lo que incluye direccionamiento, calidad

de servicio, tipo de protocolo y secuencia de verificacin de trama.


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7.1 Capa de enlace de datos: acceso al medio7.1.1 Capa de enlace de datos: soporte y conexin a servicios de capa superior

La capa de enlace de datos proporciona un medio para intercambiar datos a travs de medios locales comunes.

La capa de enlace de datos realiza dos servicios bsicos: Permite a las capas superiores acceder a los medios usando tcnicas, como tramas. Controla cmo los datos se ubican en los medios y son recibidos desde los medios usando tcnicas como

control de acceso a los medios y deteccin de errores.

Como con cada una de las capas OSI, existen trminos especficos para esta capa:

Trama: el PDU de la capa de enlace de datos.

Nodo: la notacin de la Capa 2 para dispositivos de red conectados a un medio comn.

Medios/medio (fsico)*: los medios fsicos para la transferencia de informacin entre dos nodos.

Red (fsica)**: dos o ms nodos conectados a un medio comn.

La capa de enlace de datos es responsable del intercambio de tramas entre nodos a travs de los medios de una red

fsica.

*Es importante comprender el significado de las palabras medio y medios en el contexto de este captulo. Aqu, estaspalabras se refieren al material que realmente transporta las seales que representan los datos transmitidos. Los mediosson el cable de cobre, la fibra ptica fsicos o el entorno a travs de los cuales la seal viaja. En este captulo, medios nose refiere a programacin de contenido tal como audio, animacin, televisin y video, como se utiliza al referirse acontenidos digitales y multimedia.

**Una red fsica es diferente de una red lgica. Las redes lgicas se definen en la capa de red mediante la configuracindel esquema de direccionamiento jerrquico. Las redes fsicas representan la interconexin de dispositivos de medioscomunes. Algunas veces, una red fsica tambin es llamada segmento de red.


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Acceso al medio de la capa superior

Como hemos mencionado, un modelo de red permite que cada capa funcione con un mnimo inters por los papeles delas otras capas. La capa de enlace de datos releva a las capas superiores de la responsabilidad de colocar datos en lared y de recibir datos de la red. Esta capa proporciona servicios para soportar los procesos de comunicacin para cadamedio por el cual se transmitirn los datos.

En cualquier intercambio de paquetes de capas de red, puede haber muchas transiciones de medios y capa de enlacede datos. En cada salto a lo largo de la ruta, un dispositivo intermediario, generalmente un router, acepta las tramas deun medio, desencapsula la trama y luego enva el paquete a una nueva trama apropiada para los medios de tal

segmento de la red fsica.

Imagine una conversacin de datos entre dos hosts distantes, como una PC en Pars con un servidor de Internet enJapn. Aunque los dos hosts puedan comunicarse con sus Protocolos de capa de red par (por ejemplo, IP) es probableque numerosos Protocolos de capa de enlace de datos se estn usando para transportar paquetes IP a travs de variostipos de LAN y WAN. Este intercambio de paquetes entre dos hosts requiere una diversidad de protocolos que debeexistir en la capa de enlace de datos. Cada transicin a un router puede requerir un protocolo de capa de enlace dedatos diferente para el transporte a un medio nuevo.

Observe en la figura que cada enlace entre dispositivos utiliza un medio diferente. Entre la PC y el router puede haber unenlace Ethernet. Los routers estn conectados a travs de un enlace satelital y la computadora porttil est conectada atravs de un enlace inalmbrico al ltimo router. En este ejemplo, como un paquete IP viaja desde la PC hasta lacomputadora porttil, ser encapsulado en la trama Ethernet, desencapsulado, procesado y luego encapsulado en una

nueva trama de enlace de datos para cruzar el enlace satelital. Para el enlace final, el paquete utilizar una trama deenlace de datos inalmbrica desde el router a la computadora porttil.

La capa de enlace de datos asla de manera efectiva los procesos de comunicacin en las capas superiores desde lastransiciones de medios que pueden producirse de extremo a extremo. Un paquete se recibe de un protocolo de capasuperior y se dirige a ste, en este caso IPv4 o IPv6, que no necesita saber qu medio de comunicacin utilizar.

Sin la capa de enlace de datos, un protocolo de capa de red, tal como IP, tendra que tomar medidas para conectarsecon todos los tipos de medios que pudieran existir a lo largo de la ruta de envo. Ms an, IP debera adaptarse cada vezque se desarrolle una nueva tecnologa de red o medio. Este proceso dificultara la innovacin y desarrollo de protocolosy medios de red. ste es un motivo clave para usar un mtodo en capas en interconexin de redes.

El rango de los servicios de la capa de enlace de datos tiene que incluir todos los tipos de medios actualmente utilizadosy los mtodos para acceder a ellos. Debido a la cantidad de servicios de comunicacin provistos por la capa de enlacede datos, es difcil generalizar su papel y proporcionar ejemplos de un conjunto de servicios genricos. Por esa razn,note que cualquier protocolo dado puede o no puede soportar todos estos Servicios de capa de enlace de datos.

ISO 7498 - http://www.sigcomm.org/standards/iso_stds/OSI_MODEL/ISO_IEC_7498-1.TXT

Internetworking Basics - http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/introint.htm#wp1020777

MTU - http://www.tcpipguide.com/free/t_IPDatagramSizeMaximumTransmissionUnitMTUFragmentat.htm


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7.1.2 Capa de enlace de datos: control de la transferencia a travs de medios locales

Los protocolos de la Capa 2 especifican la encapsulacin de un paquete en una trama y las tcnicas para colocar ysacar el paquete encapsulado de cada medio. La tcnica utilizada para colocar y sacar la trama de los medios se llamamtodo de control de acceso al medio. Para que los datos se transfieran a lo largo de una cantidad de medios diferentes,puede que se requieran diferentes mtodos de control de acceso al medio durante el curso de una nica comunicacin.

Cada entorno de red que los paquetes encuentran cuando viajan desde un host local hasta un host remoto puede tenercaractersticas diferentes. Por ejemplo: un entorno de red puede componerse de muchos hosts disputando el acceso aun medio de red de forma ad hoc. Otro entorno puede componerse de una conexin directa entre slo dos dispositivossobre los cuales fluyen los datos de manera secuencial como bits de manera ordenada.

Los mtodos de control de acceso al medio descritos en los protocolos de capa de enlace de datos definen losprocesos por los cuales los dispositivos de red pueden acceder a los medios de red y transmitir marcos endiferentes entornos de red.

Un nodo que es un dispositivo final utiliza un adaptador para hacer la conexin a la red. Por ejemplo: para conectarse auna LAN, el dispositivo usara la tarjeta de interfaz de red (NIC) para conectarse a los medios LAN. El adaptadoradministra la trama y el control de acceso a los medios.

En dispositivos intermediarios, tales como un router donde los tipos de medios pueden cambiar para cada redconectada, se utilizan diferentes interfaces fsicas en el router para encapsular el paquete en la trama apropiada y seutiliza un mtodo de control de acceso a los medios adecuado para acceder a cada enlace. El router de la figura tieneuna interfaz Ethernet para conectarse a la LAN y una interfaz serial para conectarse a la WAN. A medida que el routerprocesa tramas, utilizar los servicios de la capa de enlace de datos para recibir la trama desde un medio,desencapsularlo en la PDU de la Capa 3, reencapsular la PDU en una trama nueva y colocar la trama en el medio delsiguiente enlace de la red.

7.1.3 Capa de enlace de datos: creacin de una trama

La descripcin de una trama es un elemento clave de cada protocolo de capa de enlace de datos. Los protocolos decapa de enlace de datos requieren informacin de control para permitir que los protocolos funcionen. La informacin decontrol puede indicar:

Qu nodos estn en comunicacin con otros Cundo comienza y cundo termina la comunicacin entre nodos individuales


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Qu errores se producen mientras los nodos se comunican Qu nodos se comunicarn luego

La Capa de enlace de datos prepara un paquete para transportar a travs de los medios locales encapsulndolo con unencabezado y un triler para crear una trama.

A diferencia de otros PDU que han sido analizados en este curso, la trama de la capa de enlace de datos incluye: Datos: El paquete desde la Capa de red Encabezado: contiene informacin de control como direccionamiento y est ubicado al comienzo del PDU Triler: contiene informacin de control agregada al final del PDU

Estos elementos de trama se analizarn detalladamente ms adelante en este captulo.

Formateo de datos para la transmisin

Cuando los datos viajan por los medios, se convierten en un stream de bits, o en 1 y 0. Si un nodo est recibiendostreams de bits largos cmo determina dnde comienza y termina la trama o qu bits representan una direccin?

El tramado rompe el stream en agrupaciones descifrables, con la informacin de control insertada en el encabezado ytriler como valores en campos diferentes. Este formato brinda a las seales fsicas una estructura que puede serrecibida por los nodos y decodificada en paquetes en el destino.

Los tipos de campos tpicos incluyen: Campos indicadores de comienzo y detencin: Lmites de comienzo y finalizacin de la trama Nombrar o direccionar campos Campo tipo: El tipo de PDU contenido en la trama Calidad: campos de control Campo de datos: Carga de tramas (Paquete de capa de red)

Campos en el extremo final de la trama desde el triler. Estos campos se utilizan para la deteccin de errores y marcanel final de la trama.

No todos los protocolos incluyen todos estos campos. Los estndares para un protocolo de enlace de datos definen elformato real de la trama. Los ejemplos de formatos de tramas se analizarn al final de este captulo.


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7.1.4 Capa de enlace de datos: conexin de servicios de capa superior a los medios

La capa de enlace de datos existe como una capa de conexin entre los procesos de software de las capas por encimade ella y la capa fsica debajo de ella. Como tal, prepara los paquetes de capa de red para la transmisin a travs dealguna forma de medio, ya sea cobre, fibra o entornos o medios inalmbricos.

En muchos casos, la Capa de enlace de datos est incorporada en una entidad fsica como tarjeta de interfaz de red(NIC) de Ethernet, que se inserta dentro del bus del sistema de una computadora y hace la conexin entre los procesosde software que se ejecutan en la computadora y los medios fsicos. Sin embargo, la NIC no es solamente una entidadfsica. El software asociado con la NIC permite que la NIC realice sus funciones de intermediara preparando los datospara la transmisin y codificando los datos como seales que deben enviarse sobre los medios asociados.


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Subcapas de enlace de datos

Para sostener una gran variedad de funciones de red, la capa de enlace de datos a menudo se divide en dos subcapas:una subcapa superior y una subcapa inferior.

La subcapa superior define los procesos de software que proveen servicios a los Protocolos de capa de red. La subcapa inferior define los procesos de acceso a los medios realizados por el hardware.

Separar la Capa de enlace de datos en subcapas permite a un tipo de trama definida por la capa superior acceder adiferentes tipos de medios definidos por la capa inferior. Tal es el caso en muchas tecnologas LAN, incluida Ethernet.

Las dos subcapas comunes de LAN son:

Control de enlace lgico

El control de enlace lgico (LLC) coloca informacin en la trama que identifica qu protocolo de capa de red est siendoutilizado por la trama. Esta informacin permite que varios protocolos de la Capa 3, tales como IP e IPX, utilicen lamisma interfaz de red y los mismos medios.

Control de acceso al medio

El control de acceso al medio (MAC) proporciona a la capa de enlace de datos el direccionamiento y la delimitacin dedatos de acuerdo con los requisitos de sealizacin fsica del medio y al tipo de protocolo de capa de enlace de datos en

uso.

7.1.5 Capa de enlace de datos: estndares

A diferencia de los protocolos de las capas superiores del conjunto TCP/IP, los protocolos de capa de enlace de datos

generalmente no estn definidos por solicitudes de comentarios (RFC). A pesar de que el Grupo de trabajo de ingenierade Internet (IETF) mantiene los protocolos y servicios funcionales para la suite de protocolos TCP/IP en las capassuperiores, la IETF no define las funciones ni la operacin de esa capa de acceso a la red del modelo. La capa deacceso de red TCP/IP es el equivalente de las capas de enlace de datos OSI y la fsica. Estas dos capas se vern encaptulos separados para un anlisis ms detallado.


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Los protocolos y servicios funcionales en la Capa de enlace de datos son descriptos por organizaciones de ingeniera(como IEEE, ANSI y ITU) y compaas en comunicaciones. Las organizaciones de ingeniera establecen estndares yprotocolos pblicos y abiertos. Las compaas de comunicaciones pueden establecer y utilizar protocolos propios paraaprovechar los nuevos avances en tecnologa u oportunidades de mercado.

Los servicios y especificaciones de la capa de enlace de datos se definen mediante varios estndares basados en unavariedad de tecnologas y medios a los cuales se aplican los protocolos. Algunos de estos estndares integran losservicios de la Capa 2 y la Capa 1.

Las organizaciones de ingeniera que definen estndares y protocolos abiertos que se aplican a la capa de enlace de

datos incluyen: Organizacin Internacional para la Estandarizacin (ISO) Instituto de Ingenieros Elctricos y Electrnicos (IEEE) Instituto Nacional Estadounidense de Estndares (ANSI) Unin Internacional de Telecomunicaciones (ITU)

A diferencia de los protocolos de la capa superior que estn implementados principalmente en el software como elsistema operativo de host o aplicaciones especficas, los procesos de la Capa de enlace de datos se producen tanto enel software como en el hardware. Los protocolos en esta capa se implementan dentro de la electrnica de losadaptadores de red con los que el dispositivo se conecta a la red fsica.

Por ejemplo: un dispositivo que implementa la capa de enlace de datos en una computadora sera la tarjeta de interfazde red (NIC). En una computadora porttil, se utiliza comnmente un adaptador PCMCIA inalmbrico. Cada uno de estosadaptadores es el hardware que cumple con los estndares y protocolos de la Capa 2.

http://www.iso.org

http://www.ieee.org

http://www.ansi.org

http://www.itu.int


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7.2 Tcnicas de control de acceso al medio7.2.1 Colocar tramas en los medios

La regulacin de la colocacin de tramas de datos en los medios es conocida como control de acceso al medio. Entre las diferentes implementaciones de los protocolos de la capa de enlace de datos, hay diferentes mtodos decontrol de acceso a los medios. Estas tcnicas de control de acceso al medio definen si los nodos comparten los mediosy de qu manera lo hacen.

El control de acceso al medio es el equivalente a las reglas de trfico que regulan la entrada de vehculos a unaautopista. La ausencia de un control de acceso al medio sera el equivalente a vehculos ignorando el resto del trfico eingresando al camino sin tener en cuenta a los otros vehculos.

Sin embargo, no todos los caminos y entradas son iguales. El trfico puede ingresar a un camino confluyendo,esperando su turno en una seal de parada o respetando el semforo. Un conductor sigue un conjunto de reglasdiferente para cada tipo de entrada.

De la misma manera, hay diferentes formas de regular la colocacin de tramas en los medios. Los protocolos en la capade enlace de datos definen las reglas de acceso a los diferentes medios. Algunos mtodos de control de acceso al medioutilizan procesos altamente controlados para asegurar que las tramas se coloquen con seguridad en los medios. Estosmtodos se definen mediante protocolos sofisticados, que requieren mecanismos que introducen sobrecargas a la red.

El mtodo de control de acceso al medio utilizado depende de: Compartir medios: si y cmo los nodos comparten los medios. Topologa: cmo la conexin entre los nodos se muestra a la capa de enlace de datos.

7.2.2 Control de acceso al medio para medios compartidos

Algunas topologas de red comparten un medio comn con varios nodos. En cualquier momento puede haber unacantidad de dispositivos que intentan enviar y recibir datos utilizando los medios de red. Hay reglas que rigen cmo esosdispositivos comparten los medios.

Hay dos mtodos bsicos de control de acceso al medio para medios compartidos: Controlado: Cada nodo tiene su propio tiempo para utilizar el medio Basado en la contencin: Todos los nodos compiten por el uso del medio

Acceso controlado para medios compartidos


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Al utilizar el mtodo de acceso controlado, los dispositivos de red toman turnos, en secuencia, para acceder al medio. Aeste mtodo se lo conoce como acceso programado o determinstico. Si un dispositivo no necesita acceder al medio, laoportunidad de utilizar el medio pasa al siguiente dispositivo en lnea. Cuando un dispositivo coloca una trama en losmedios, ningn otro dispositivo puede hacerlo hasta que la trama haya llegado al destino y haya sido procesada por eldestino.

Aunque el acceso controlado est bien ordenado y provee rendimiento predecible, los mtodos determinsticos puedenser ineficientes porque un dispositivo tiene que esperar su turno antes de poder utilizar el medio.

Acceso por contencin para medios compartidos

Estos mtodos por contencin, tambin llamados no deterministas, permiten que cualquier dispositivo intente acceder almedio siempre que haya datos para enviar. Para evitar caos completo en los medios, estos mtodos usan un proceso deAcceso mltiple por deteccin de portadora (CSMA) para detectar primero si los medios estn transportando una seal.Si se detecta una seal portadora en el medio desde otro nodo, quiere decir que otro dispositivo est transmitiendo.Cuando un dispositivo est intentando transmitir y nota que el medio est ocupado, esperar e intentar despus de unperodo de tiempo corto. Si no se detecta una seal portadora, el dispositivo transmite sus datos. Las redes Ethernet einalmbricas utilizan control de acceso al medio por contencin.

Es posible que el proceso CSMA falle si dos dispositivos transmiten al mismo tiempo. A esto se lo denomina colisin dedatos. Si esto ocurre, los datos enviados por ambos dispositivos se daarn y debern enviarse nuevamente.

Los mtodos de control de acceso al medio por contencin no tienen la sobrecarga de los mtodos de acceso

controlado. No se requiere un mecanismo para analizar quin posee el turno para acceder al medio. Sin embargo, lossistemas por contencin no escalan bien bajo un uso intensivo de los medios. A medida que el uso y el nmero de nodosaumenta, la probabilidad de acceder a los medios con xito sin una colisin disminuye. Adems, los mecanismos derecuperacin requeridos para corregir errores debidos a esas colisiones disminuyen an ms el throughput.

CSMA es generalmente implementado junto con un mtodo para resolver la contencin del medio. Los dos mtodoscomnmente utilizados son:

CSMA/Deteccin de colisin

En CSMA/Deteccin de colisin (CSMA/CD), el dispositivo monitorea los medios para detectar la presencia de una sealde datos. Si no hay una seal de datos, que indica que el medio est libre, el dispositivo transmite los datos. Si luego sedetectan seales que muestran que otro dispositivo estaba transmitiendo al mismo tiempo, todos los dispositivos dejande enviar e intentan despus. Las formas tradicionales de Ethernet usan este mtodo.

CSMA/Prevencin de colisiones

En CSMA/Prevencin de colisiones (CSMA/CA), el dispositivo examina los medios para detectar la presencia de unaseal de datos. Si el medio est libre, el dispositivo enva una notificacin a travs del medio, sobre su intencin deutilizarlo. El dispositivo luego enva los datos. Este mtodo es utilizado por las tecnologas de redes inalmbricas 802.11.

Nota: CSMA/CD ser explicado ms detalladamente en el Captulo 9.


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7.2.3 Control de acceso al medio para medios no compartidos

Los protocolos de control de acceso al medio para medios no compartidos requieren poco o ningn control antes decolocar tramas en los medios. Estos protocolos tienen reglas y procedimientos ms simples para el control de acceso almedio. Tal es el caso de las topologas punto a punto.

En las topologas punto a punto, los medios interconectan slo dos nodos. En esta configuracin, los nodos no necesitancompartir los medios con otros hosts ni determinar si una trama est destinada para ese nodo. Por lo tanto, losprotocolos de capa de enlace de datos hacen poco para controlar el acceso a medios no compartidos.

Full Duplex y Half Duplex

En conexiones punto a punto, la Capa de enlace de datos tiene que considerar si la comunicacin es half-duplex o full-duplex.

Haga clic en las fichas de la figura para ver las diferencias entre los dos mtodos.

Comunicacin half-duplex quiere decir que los dispositivos pueden transmitir y recibir en los medios pero no puedenhacerlo simultneamente. Ethernet ha establecido reglas de arbitraje para resolver conflictos que surgen de instancias

donde ms de una estacin intenta transmitir al mismo tiempo.En la comunicacin full-duplex, los dos dispositivos pueden transmitir y recibir en los medios al mismo tiempo. La capade enlace de datos supone que los medios estn disponibles para transmitir para ambos nodos en cualquier momento.Por lo tanto, no hay necesidad de arbitraje de medios en la capa de enlace de datos.

Los detalles de una tcnica de control de acceso al medio especfica slo pueden examinarse estudiando un protocoloespecfico. Dentro de este curso, estudiaremos Ethernet tradicional, que utiliza CSMA/CD. Otras tcnicas se abarcarnen cursos posteriores.


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7.2.4 Comparacin entre la topologa lgica y la topologa fsica


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La topologa de una red es la configuracin o relacin de los dispositivos de red y las interconexiones entre ellos. Lastopologas de red pueden verse en el nivel fsico y el nivel lgico.

La topologa fsica es una configuracin de nodos y las conexiones fsicas entre ellos. La representacin de cmo seusan los medios para interconectar los dispositivos es la topologa fsica. sta se abarcar en captulos posteriores deeste curso.

Una topologa lgica es la forma en que una red transfiere tramas de un nodo al siguiente. Esta configuracin consisteen conexiones virtuales entre los nodos de una red independiente de su distribucin fsica. Los protocolos de capa deenlace de datos definen estas rutas de seales lgicas. La capa de enlace de datos "ve" la topologa lgica de una red al

controlar el acceso de datos a los medios. Es la topologa lgica la que influye en el tipo de trama de red y control deacceso a medios utilizados.

La topologa fsica o cableada de una red probablemente no sea la misma que la topologa lgica.

La topologa lgica de una red est estrechamente relacionada con el mecanismo utilizado para administrar el acceso ala red. Los mtodos de acceso proporcionan los procedimientos para administrar el acceso a la red para que todas lasestaciones tengan acceso. Cuando varias entidades comparten los mismos medios, deben estar instalados algunosmecanismos para controlar el acceso. Los mtodos de acceso son aplicados a las redes para regular este acceso a losmedios. Los mtodos de acceso se analizarn con ms detalle ms adelante.

Las topologas lgica y fsica generalmente utilizadas en redes son: Punto a Punto Multi-Acceso Anillo

Las implementaciones lgicas de estas topologas y sus mtodos asociados de control de acceso a los medios sonabordadas en las siguientes secciones.

7.2.5 Topologa punto a punto

Una topologa punto a punto conecta dos nodos directamente entre s, como se muestra en la figura. En redes de datoscon topologas punto a punto, el protocolo de control de acceso al medio puede ser muy simple. Todas las tramas en los


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medios slo pueden viajar a los dos nodos o desde stos. El nodo en un extremo coloca las tramas en los medios y elnodo en el otro extremo las saca de los medios del circuito punto a punto.

En redes punto a punto, si los datos slo pueden fluir en una direccin a la vez, est operando como un enlacehalf-duplex. Si los datos pueden fluir con xito a travs del enlace desde cada nodo simultneamente, es unenlace duplex.

Los Protocolos de capa de enlace podran proveer procesos ms sofisticados de control de acceso a los medios para lastopologas lgicas punto a punto, pero esto agregara un gasto innecesario al protocolo.

Redes punto a punto lgicas

Los nodos de los extremos que se comunican en una red punto a punto pueden estar conectados fsicamente a travsde una cantidad de dispositivos intermedios. Sin embargo, el uso de dispositivos fsicos en la red no afecta la topologa

lgica. Como se muestra en la figura, los nodos de origen y destino pueden estar conectados indirectamente entre s atravs de una distancia geogrfica. En algunos casos, la conexin lgica entre nodos forma lo que se llama circuitovirtual. Un circuito virtual es una conexin lgica creada dentro de una red entre dos dispositivos de red. Los dos nodosen cada extremo del circuito virtual intercambian las tramas entre s. Esto ocurre incluso si las tramas estn dirigidas atravs de dispositivos intermediarios. Los circuitos virtuales son construcciones de comunicacin lgicas utilizadas poralgunas tecnologas de la Capa 2.

El mtodo de acceso al medio utilizado por el protocolo de enlace de datos se determina por la topologa lgica punto apunto, no la topologa fsica. Esto significa que la conexin lgica de punto a punto entre dos nodos puede no sernecesariamente entre dos nodos fsicos en cada extremo de un enlace fsico nico.


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7.2.6 Topologa multiacceso

Una topologa lgica multiacceso permite a una cantidad de nodos comunicarse utilizando los mismos medioscompartidos. Los datos desde un slo nodo pueden colocarse en el medio en cualquier momento. Todos los nodos ventodas las tramas que estn en el medio, pero slo el nodo al cual la trama est direccionada procesa los contenidos de latrama.

Hacer que varios nodos compartan el acceso a un medio requiere un mtodo de control de acceso al medio de enlace dedatos que regule la transmisin de datos y, por lo tanto, reduzca las colisiones entre las diferentes seales.

Los mtodos de control de acceso al medio utilizado por las topologas multiacceso son generalmente CSMA/CD oCSMA/CA. Sin embargo, mtodos de paso de token pueden tambin utilizarse.

Un nmero de tcnicas de control de acceso a los medios est disponible para este tipo de topologa lgica. El protocolode capa de enlace de datos especifica el mtodo de control de acceso al medio que proporcionar el balance apropiadoentre el control de trama, la proteccin de trama y la sobrecarga de red.

7.2.6 Topologa en anillo

En una topologa lgica de anillo, cada nodo recibe una trama por turno. Si la trama no est direccionada al nodo, elnodo pasa la trama al nodo siguiente. Esto permite que un anillo utilice una tcnica de control de acceso al mediollamada paso de tokens.

Los nodos en una topologa lgica de anillo retiran la trama del anillo, examinan la direccin y la envan si no estdirigida para ese nodo. En un anillo, todos los nodos alrededor del anillo entre el nodo de origen y de destino examinanla trama.

Existen mltiples tcnicas de control de acceso a los medios que podran usarse con un anillo lgico, dependiendo delnivel de control requerido. Por ejemplo: slo una trama a la vez es generalmente transportada por el medio. Si no seestn transmitiendo datos, se colocar una seal (conocida como token) en el medio y un nodo slo puede colocar unatrama de datos en el medio cuando tiene el token.

Recuerde que la capa de enlace de datos "ve" una topologa lgica de anillo. La topologa del cableado fsico real puedeser otra topologa.


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7.3 Direccionamiento del control de acceso al medio y tramado de datos

7.3.1 Protocolos de la capa de enlaces de datos: trama

Recuerde que a pesar de que hay muchos protocolos de capa de enlace de datos diferentes que describen las tramasde la capa de enlace de datos, cada tipo de trama tiene tres partes bsicas:

Encabezado, datos, y triler.

Todos los protocolos de capa de enlace de datos encapsulan la PDU de la capa 3 dentro del campo de datos de latrama. Sin embargo, la estructura de la trama y los campos contenidos en el encabezado y triler varan de acuerdo conel protocolo.

El protocolo de capa de enlace de datos describe las caractersticas requeridas para el transporte de paquetes a travsde diferentes medios. Estas caractersticas del protocolo estn integradas en la encapsulacin de la trama. Cuando latrama llega a su destino y el protocolo de capa de enlace de datos saca la trama del medio, la informacin de tramado esleda y descartada.

No hay una estructura de trama que cumpla con las necesidades de todos los transportes de datos a travs de todos lostipos de medios. Como se muestra en la figura, segn el entorno, la cantidad de informacin de control que se necesitaen la trama vara para coincidir con los requisitos de control de acceso al medio de los medios y de la topologa lgica.


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7.3.2 Tramado: funcin del encabezado

Como se muestra en la figura, el encabezado de trama contiene la informacin de control especificada por el protocolode capa de enlace de datos para la topologa lgica especfica y los medios utilizados.

La informacin de control de trama es nica para cada tipo de protocolo. Es utilizada por el protocolo de la Capa 2 paraproporcionar las caractersticas demandadas por el entorno de comunicacin.

Los campos tpicos del encabezado de trama incluyen: Campo inicio de trama: indica el comienzo de la trama Campos de direccin de origen y destino: indica los nodos de origen y destino en los medios Prioridad/Calidad del Campo de servicio: indica un tipo particular de servicio de comunicacin para el

procesamiento Campo tipo: indica el servicio de la capa superior contenida en la trama Campo de control de conexin lgica: utilizada para establecer la conexin lgica entre nodos Campo de control de enlace fsico: utilizado para establecer el enlace a los medios Campo de control de flujo: utilizado para iniciar y detener el trfico a travs de los medios Campo de control de congestin: indica la congestin en los medios

Los nombres de los campos mencionados son campos no especficos enumerados como ejemplos. Diferentesprotocolos de capa de enlace de datos pueden utilizar diferentes campos de los mencionados. Debido a que los fines y

funciones de los protocolos de capa de enlace de datos estn relacionados a las topologas especficas y a los medios,cada protocolo debe examinarse para tener una comprensin detallada de su estructura de trama. Como los protocolosse analizan en este curso, se explicar ms informacin acerca de la estructura de la trama.

7.3.3 Direccionamiento: hacia dnde se dirige la trama

La capa de enlace de datos proporciona direccionamiento que es utilizado para transportar la trama a travs de losmedios locales compartidos. Las direcciones de dispositivo en esta capa se llaman direcciones fsicas. Eldireccionamiento de la capa de enlace de datos est contenido en el encabezado de la trama y especifica el nodo dedestino de la trama en la red local. El encabezado de la trama tambin puede contener la direccin de origen de latrama.

A diferencia de las direcciones lgicas de la Capa 3, que son jerrquicas, las direcciones fsicas no indican en qu redest ubicado el dispositivo. Si el dispositivo es transportado a otra red o subred, an funcionar con la misma direccinfsica de la Capa 2.


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Debido a que la trama slo se utiliza para transportar datos entre nodos a travs del medio local, la direccin de la capade enlace de datos slo se utiliza para entregas locales. Las direcciones en esta capa no tienen significado ms all dela red local. Compare esto con la Capa 3, donde las direcciones en el encabezado del paquete son transportadas desdeel host de origen al host de destino sin importar la cantidad de saltos de la red a lo largo de la ruta.

Si el paquete en la trama debe pasar a otro segmento de la red, el dispositivo intermediario, un router, desencapsular latrama original, crear una nueva trama para el paquete y la enviar al nuevo segmento. La nueva trama usar eldireccionamiento de origen y de destino segn sea necesario para transportar el paquete a travs del nuevo medio.

Requisitos de direccionamiento

La necesidad de direccionamiento de la capa de enlace de datos en esta capa depende de la topologa lgica.

Las topologas punto a punto, con slo dos nodos interconectados, no requieren direccionamiento. Una vez en el medio,la trama slo tiene un lugar al cual puede ir.

Debido a que las topologas de anillo y multiacceso pueden conectar muchos nodos en un medio comn, se requieredireccionamiento para esas tipologas. Cuando una trama alcanza cada nodo en la topologa, el nodo examina ladireccin de destino en el encabezado para determinar si es el destino de la trama.

7.3.4 Tramado: funcin de triler

Los protocolos de la capa de enlace de datos agregan un triler en el extremo de cada trama. El triler se utiliza paradeterminar si la trama lleg sin errores. Este proceso se denomina deteccin de errores. Observe que es diferente de lacorreccin de errores. La deteccin de errores se logra colocando un resumen lgico o matemtico de los bits quecomprenden la trama en el triler.

Secuencia de verificacin de trama

El campo secuencia de verificacin de trama (FCS) se utiliza para determinar si ocurrieron errores de transmisin yrecepcin de la trama. La deteccin de errores se agrega a la capa de enlace de datos porque es ah donde setransfieren los datos a travs de los medios. Los medios son un entorno potencialmente inseguro para los datos. Lasseales en los medios pueden estar sujetas a interferencia, distorsin o prdida que podra cambiar sustancialmente losvalores de los bits que dichas seales representan. El mecanismo de deteccin de errores provisto por el uso del campoFCS descubre la mayora de los errores causados en los medios.


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Para asegurase de que el contenido de la trama recibida en el destino combine con la trama que sali del nodo origen,un nodo de transmisin crea un resumen lgico del contenido de la trama. A esto se lo conoce como valor decomprobacin de redundancia cclica (CRC). Este valor se coloca en el campo secuencia de verificacin de la trama(FCS) para representar el contenido de la trama.

Cuando la trama llega al nodo de destino, el nodo receptor calcula su propio resumen lgico, o CRC, de la trama. Elnodo receptor compara los dos valores CRC. Si los dos valores son iguales, se considera que la trama lleg como setransmiti. Si el valor CRC en el FCS difiere del CRC calculado en el nodo receptor, la trama se descarta.

Existe siempre la pequea posibilidad de que una trama con un buen resultado de CRC est realmente corrupta. Los

errores en los bits se pueden cancelar entre s cuando se calcula el CRC. Los protocolos de capa superior entoncesdeberan detectar y corregir esta prdida de datos.

El protocolo utilizado en la capa de enlace de datos determinar si se realiza la correccin del error. La FCS se utilizapara detectar el error, pero no todos los protocolos admiten la correccin del error.

7.3.5 Protocolos de capa de enlace de datos: La trama

En una red TCP/IP, todos los protocolos de la Capa 2 OSI trabajan con el protocolo de Internet en la Capa 3. Sinembargo, el protocolo de la Capa 2 real utilizado depende de la topologa lgica de la red y de la implementacin de la

capa fsica. Debido al amplio rango de medios fsicos utilizados a travs de un rango de topologas en interconexin deredes, hay una gran cantidad correspondiente de protocolos de la Capa 2 en uso.

Los protocolos que se cubrirn en los cursos CCNA incluyen: Ethernet Protocolo Punto a Punto (PPP) Control de enlace de datos de alto nivel (HDLC) Frame Relay Modo de transferencia asincrnico (ATM)

Cada protocolo realiza control de acceso a los medios para las topologas lgicas especificadas de Capa 2. Esto significaque una cantidad de diferentes dispositivos de red puede actuar como nodos que operan en la capa de enlace de datosal implementar estos protocolos. Estos dispositivos incluyen el adaptador de red o tarjetas de interfaz de red (NIC) encomputadoras, as como las interfaces en routers y switches de la Capa 2.

El protocolo de la Capa 2 utilizado para una topologa de red particular est determinado por la tecnologa utilizada paraimplementar esa topologa. La tecnologa es, a su vez, determinada por el tamao de la red, en trminos de cantidad dehosts y alcance geogrfico y los servicios que se proveern a travs de la red.


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Tecnologa LAN

Una Red de rea local generalmente utiliza una tecnologa de ancho de banda alto que es capaz de sostener grancantidad de hosts. El rea geogrfica relativamente pequea de una LAN (un nico edificio o un campus de variosedificios) y su alta densidad de usuarios hacen que esta tecnologa sea rentable.

Tecnologa WAN

Sin embargo, utilizar una tecnologa de ancho de banda alto no es generalmente rentable para redes de rea extensaque cubren grandes reas geogrficas (varias ciudades, por ejemplo). El costo de los enlaces fsicos de larga distancia y

la tecnologa utilizada para transportar las seales a travs de esas distancias, generalmente, ocasiona una menorcapacidad de ancho de banda.

La diferencia de ancho de banda normalmente produce el uso de diferentes protocolos para las LAN y las WAN.

Protocolo Ethernet para LAN

Ethernet es una familia de tecnologas de interconexin de redes que se define en los estndares 802.2 y 802.3. Losestndares de Ethernet definen los protocolos de la Capa 2 y las tecnologas de la Capa 1. Ethernet es la tecnologaLAN ms ampliamente utilizada y soporta anchos de banda de datos de 10, 100, 1000, o 10 000 Mbps.

El formato bsico de la trama y las subcapas del IEEE de las Capas OSI 1 y 2 siguen siendo los mismos para todas lasformas de Ethernet. Sin embargo, los mtodos para detectar y colocar en los medios varan con las diferentesimplementaciones.

Ethernet proporciona servicio sin conexin y sin reconocimiento sobre un medio compartido utilizando CSMA/CD comomtodos de acceso al medio. El medio compartido requiere que el encabezado del paquete de Ethernet utilice ladireccin de la capa de enlace de datos para identificar los nodos de origen y destino. Como con la mayora de losprotocolos LAN, esta direccin se llama direccin MAC del nodo. Una direccin MAC de Ethernet es de 48 bits ygeneralmente se representa en formato hexadecimal.

La trama de Ethernet tiene muchos campos, como se muestra en la figura. En la capa de enlace de datos, la estructurade trama es casi idntica para todas las velocidades de Ethernet. Sin embargo, en la capa fsica, las diferentes versionesde Ethernet colocan los bits sobre el medio de forma diferente.

Ethernet II es el formato de trama de Ethernet utilizado en las redes TCP/IP.

Ethernet es una parte tan importante de la interconexin de redes de datos, que hemos dedicado un captulo a ella.Tambin la utilizamos en ejemplos a lo largo de esta serie de cursos.


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Protocolo punto a punto para WAN

El protocolo punto a punto (PPP) es un protocolo utilizado para entregar tramas entre dos nodos. A diferencia de muchosprotocolos de capa de enlace de datos, definidos por las organizaciones de ingeniera elctrica, el estndar PPP estdefinida por RFC. PPP fue desarrollado como un protocolo WAN y sigue siendo el protocolo elegido para implementarmuchas WAN serie. PPP se puede utilizar en diversos medios fsicos, lo que incluye cable de par trenzado, lneas defibra ptica o transmisin satelital.

PPP utiliza una arquitectura en capas. Para incluir a los diferentes tipos de medios, PPP establece conexiones lgicas,llamadas sesiones, entre dos nodos. La sesin PPP oculta el medio fsico subyacente del protocolo PPP superior. Estassesiones tambin proporcionan a PPP un mtodo para encapsular varios protocolos sobre un enlace punto a punto.Cada protocolo encapsulado en el enlace establece su propia sesin PPP.

PPP tambin permite que dos nodos negocien opciones dentro de la sesin PPP. Esto incluye la autenticacin,compresin y multienlace (el uso de varias conexiones fsicas).


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Protocolo inalmbrico para LAN

802.11 es una extensin de los estndares IEEE 802. Utiliza el mismo 802.2 LLC y esquema de direccionamiento de 48bits como otras LAN 802. Sin embargo, hay muchas diferencias en la subcapa MAC y en la capa fsica. En un entornoinalmbrico, el entorno requiere consideraciones especiales. No hay una conectividad fsica definible; por lo tanto,factores externos pueden interferir con la transferencia de datos y es difcil controlar el acceso. Para vencer estosdesafos, los estndares inalmbricos tienen controles adicionales.

El estndar IEEE 802.11, comnmente llamada Wi-Fi, es un sistema por contencin que utiliza un proceso de acceso almedio de Acceso mltiple con deteccin de portadora y prevencin de colisiones (CSMA/CA). CSMA/CA especifica un

procedimiento Postergacin aleatorio para todos los nodos que estn esperando transmitir. La oportunidad ms probablepara la contencin de medio es el momento en que el medio est disponible. Hacer el back off de los nodos para unperodo aleatorio reduce en gran medida la probabilidad de colisin.

Las redes 802.11 tambin usan Acuse de recibo de enlace de datos para confirmar que una trama se recibi con xito.Si la estacin transmisora no detecta la trama de reconocimiento, ya sea porque la trama de datos original o elreconocimiento no se recibieron intactos, se retransmite la trama. Este reconocimiento explcito supera la interferencia yotros problemas relacionados con la radio.

Otros servicios admitidos por la 802.11 son la autenticacin, asociacin (conectividad a un dispositivo inalmbrico) yprivacidad (encriptacin).

Una trama 802.11 se muestra en la figura. Contiene estos campos:

Campo de versin del protocolo: la versin de la trama 802.11 en uso

Campos tipo y subtipo: identifica una de las tres funciones y subfunciones de la trama: control, datos y administracin

Campo A DS: establecido en 1 en las tramas de datos destinadas al sistema de distribucin (dispositivos en laestructura inalmbrica)

Campo Desde DS: establecido en 1 en tramas de datos que salen del sistema de distribucin

Campo Ms fragmentos: establecido en 1 para tramas que tienen otro fragmento

Campo Reintentar: establecido en 1 si la trama es una retransmisin de una trama anterior

Campo Administracin de energa: establecido en 1 para indicar que un nodo estar en el modo ahorro de energa

Campo Ms datos: establecido en 1 para indicar a un nodo en el modo ahorro de energa que ms tramas se guardanen la memoria del bfer de ese nodo

Campo Privacidad equivalente por cable (WEP): establecido en 1 si la trama contiene informacin encriptada WEPpor seguridad

Campo Orden: establecido en 1 en una trama de tipo datos que utiliza la clase de servicio Estrictamente ordenada (norequiere reordenamiento)

Campo Duracin/ID: segn el tipo de trama, representa el tiempo, en microsegundos, requerido para transmitir la tramao una identidad de asociacin (AID) para la estacin que transmiti la trama

Campo Direccin de destino (DA): la direccin MAC del nodo de destino final en la red

Campo Direccin de origen (SA): la direccin MAC del nodo que inici la trama

Campo Direccin del receptor (RA): la direccin MAC que identifica al dispositivo inalmbrico que es el receptorinmediato de la trama

Campo Direccin del transmisor (TA): la direccin MAC que identifica al dispositivo inalmbrico que transmiti la trama

Campo Nmero de secuencia: indica el nmero de secuencia asignado a la trama; las tramas retransmitidas seidentifican por nmeros de secuencia duplicados

Campo Nmero de fragmento: indica el nmero de cada fragmento de la trama

Campo Cuerpo de la trama: contiene la informacin que se est transportando; para tramas de datos, generalmente unpaquete IP


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Campo FCS: contiene una verificacin por redundancia cclica (CRC) de 32 bits de la trama

Protocolo PPP:

http://www.ietf.org/rfc/rfc1661.txt?number=1661

Extensiones PPP del fabricante: http://www.ietf.org/rfc/rfc2153.txt?number=2153

7.4 Integracin7.4.1 Seguimiento de datos a travs de una internetwork

La figura en la siguiente pgina presenta una transferencia de datos simple entre dos hosts a travs de una internetwork.Destacamos la funcin de cada capa durante la comunicacin. Para este ejemplo mostraremos una solicitud HTTP entreun cliente y un servidor.

Para centrarnos en el proceso de transferencia de datos, omitimos muchos elementos que pueden producirse en unatransaccin real. En cada paso slo estamos llamando la atencin a los elementos principales. Por ejemplo: muchaspartes de los encabezados se ignoran.

Estamos asumiendo que todas las tablas de enrutamiento son convergentes y las tablas ARP estn completas. Adems,suponemos que ya est establecida una sesin TCP entre el cliente y el servidor. Tambin supondremos que labsqueda de DNS para el servidor WWW ya est en la cach del cliente.

En la conexin WAN entre los dos routers, suponemos que PPP ya ha establecido un circuito fsico y ha establecido unasesin PPP.

En la pgina siguiente se puede seguir paso a paso esta comunicacin. Le alentamos a leer cada explicacinatentamente y a estudiar la operacin de las capas de cada dispositivo.


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7.6 Resumen del capitulo7.6.1 Resumen y revisin

La capa de enlace de datos OSI prepara los paquetes de capa de red para ser colocados en el medio fsico quetransporta los datos.

El amplio intervalo de medios de comunicacin requiere, de forma correspondiente, un amplio intervalo de protocolos deenlace de datos para controlar el acceso a los datos de estos medios.

El acceso a los medios puede ser ordenado y controlado o puede ser por contencin. La topologa lgica y el mediofsico ayudan a determinar el mtodo de acceso al medio.

La capa de enlace de datos prepara los datos para ser colocados en el medio encapsulando el paquete de la Capa 3 en

una trama.

Una trama tiene un encabezado y una informacin final que incluye las direcciones del enlace de datos de origen y dedestino, calidad de servicio, tipo de protocolo y valores de secuencia de verificacin de tramas.


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CAPITULO 8 Capa fsica del modelo OSI

8.0 Introduccin del capitulo8.0.1 Introduccin del capitulo

Los protocolos de la capa superior de OSI preparan los datos desde la red humana para realizar la transmisin hacia su

destino. La capa fsica controla de qu manera se ubican los datos en los medios de comunicacin.

La funcin de la capa fsica de OSI es la de codificar en seales los dgitos binarios que representan las tramas de lacapa de Enlace de datos, adems de transmitir y recibir estas seales a travs de los medios fsicos (alambres de cobre,fibra ptica o medio inalmbrico) que conectan los dispositivos de la red.

Este captulo presenta las funciones generales de la capa fsica al igual que los estndares y protocolos que administranla transmisin de datos a travs de medios locales.

En este captulo, usted aprender a: Explicar la funcin de los servicios y protocolos de capa fsica en la admisin de comunicaciones a travs de las

redes de datos. Describir el propsito de la codificacin y sealizacin de la capa fsica, segn estos mtodos se utilizan en las

redes. Describir la funcin de las seales que se utilizan para representar bits mientras se transporta una trama a travs

de los medios locales. Identificar las caractersticas bsicas de los medios de cobre, de fibra y de red inalmbrica. Describir los usos comunes de los medios de cobre, de fibra y de red inalmbrica.

8.1 La capa fsica: Seales de comunicacin8.1.1 Capa fsica: Objetivo


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La capa fsica de OSI proporciona los medios de transporte para los bits que conforman la trama de la capa deEnlace de datos a travs de los medios de red. Esta capa acepta una trama completa desde la capa de Enlace dedatos y lo codifica como una secuencia de seales que se transmiten en los medios locales. Un dispositivo final o undispositivo intermedio recibe los bits codificados que componen una trama.

El envo de tramas a travs de medios de transmisin requiere los siguientes elementos de la capa fsica: Medios fsicos y conectores asociados. Una representacin de los bits en los medios. Codificacin de los datos y de la informacin de control. Sistema de circuitos del receptor y transmisor en los dispositivos de red.

En este momento del proceso de comunicacin, la capa de transporte ha segmentado los datos del usuario, la capa dered los ha colocado en paquetes y luego la capa de enlace de datos los ha encapsulado como tramas. El objetivo de lacapa fsica es crear la seal ptica, elctrica o de microondas que representa a los bits en cada trama . Luego,estas seales se envan por los medios una a la vez.

Otra funcin de la capa fsica es la de recuperar estas seales individuales desde los medios, restaurarlas para susrepresentaciones de bit y enviar los bits hacia la capa de Enlace de datos como una trama completa.

8.1.2 Capa fsica: Funcionamiento

Los medios no transportan la trama como una nica entidad. Los medios transportan seales, una por vez, pararepresentar los bits que conforman la trama.

Existen tres tipos bsicos de medios de red en los cuales se representan los datos: Cable de cobre Fibra Inalmbrico

La presentacin de los bits -es decir, el tipo de seal- depende del tipo de medio. Para los medios de cable de cobre, lasseales son patrones de pulsos elctricos. Para los medios de fibra, las seales son patrones de luz. Para los mediosinalmbricos, las seales son patrones de transmisiones de radio.


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Identificacin de una trama

Cuando la capa fsica codifica los bits en seales para un medio especfico, tambin debe distinguir dnde termina unatrama y dnde se inicia la prxima. De lo contrario, los dispositivos de los medios no reconoceran cundo se ha recibidoexitosamente una trama. En tal caso, el dispositivo de destino slo recibira una secuencia de seales y no sera capazde reconstruir la trama correctamente. Como se describi en el captulo anterior, indicar el comienzo de la trama es amenudo una funcin de la capa de Enlace de datos. Sin embargo, en muchas tecnologas, la capa fsica puede agregarsus propias seales para indicar el comienzo y el final de la trama.

Para habilitar un dispositivo receptor a fin de reconocer de manera clara el lmite de una trama, el dispositivo transmisor

agrega seales para designar el comienzo y el final de una trama. Estas seales representan patrones especficos debits que slo se utilizan para indicar el comienzo y el final de una trama.

En las siguientes secciones de este captulo, se analizarn detalladamente el proceso de codificacin de una trama dedatos de bits lgicos a seales fsicas en los medios y las caractersticas de los medios fsicos especficos.

8.1.3 Capa fsica: Estndares

La capa fsica consiste en un hardware creado por ingenieros en forma de conectores, medios y circuitos electrnicos.Por lo tanto, es necesario que las principales organizaciones especializadas en ingeniera elctrica y en comunicacionesdefinan los estndares que rigen este hardware.

Por el contrario, las operaciones y los protocolos de las capas superiores de OSI se llevan a cabo mediante un softwarey estn diseados por especialistas informticos e ingenieros de software. Como vimos en el captulo anterior, el grupode trabajo de ingeniera de Internet (IETF) define los servicios y protocolos del conjunto TCP/IP en las RFC.

Al igual que otras tecnologas asociadas con la capa de Enlace de datos, las tecnologas de la capa fsica se definen pordiferentes organizaciones, tales como:

La Organizacin Internacional para la Estandarizacin (ISO) El Instituto de Ingenieros Elctricos y Electrnicos (IEEE) El Instituto Nacional Estadounidense de Estndares (ANSI) La Unin Internacional de Telecomunicaciones (ITU) La Asociacin de Industrias Electrnicas/Asociacin de la Industria de las Telecomunicaciones (EIA/TIA) Autoridades de las telecomunicaciones nacionales, como la Comisin Federal de Comunicaciones (FCC) en

EE.UU.


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Hardware y tecnologas de la Capa fsica

Las tecnologas definidas por estas organizaciones incluyen cuatro reas de estndares de la capa fsica: Propiedades fsicas y elctricas de los medios Propiedades mecnicas (materiales, dimensiones, diagrama de pines) de los conectores Representacin de los bits por medio de las seales (codificacin) Definicin de las seales de la informacin de control

Todos los componentes de hardware, como adaptadores de red (NIC, Tarjeta de interfaz de red), interfaces yconectores, material y diseo de los cables, se especifican en los estndares asociados con la capa fsica.


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8.1.4 Principios fundamentales de la capa fsica

Las tres funciones esenciales de la capa fsica son: Los componentes fsicos Codificacin de datos Sealizacin


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Los elementos fsicos son los dispositivos electrnicos de hardware, medios y conectores que transmiten y transportanlas seales para representar los bits.

Codificacin

La codificacin es un mtodo utilizado para convertir un stream de bits de datos en un cdigo predefinido. Los cdigosson grupos de bits utilizados para ofrecer un patrn predecible que pueda reconocer tanto el emisor como el receptor. Lautilizacin de patrones predecibles permite distinguir los bits de datos de los bits de control y ofrece una mejor deteccinde errores en los medios.

Adems de crear cdigos para los datos, los mtodos de codificacin en la capa fsica tambin pueden proporcionarcdigos para control, como la identificacin del comienzo y el final de una trama. El host que realiza la transmisintransmitir el patrn especfico de bits o un cdigo para identificar el comienzo y el final de la trama.

Sealizacin

La capa fsica debe generar las seales inalmbricas, pticas o elctricas que representan el "1" y el "0" en los medios.El mtodo de representacin de bits se denomina mtodo de sealizacin. Los estndares de capa fsica deben definirqu tipo de seal representa un "1" y un "0". Esto puede ser tan sencillo como un cambio en el nivel de una sealelctrica, un impulso ptico o un mtodo de sealizacin ms complejo.

En las siguientes secciones, se examinarn diferentes mtodos de sealizacin y codificacin.

8.2 Sealizacin y codificacin fsica: Representacin de bits8.2.1 Sealizacin de bits para los medios

Eventualmente, todas las comunicaciones desde la red humana se convierten en dgitos binarios que setransportan individualmente a travs de los medios fsicos.

Si bien todos los bits que conforman una trama se presentan ante la capa fsica como una unidad, la transmisin de latrama a travs de los medios se realiza mediante un stream de bits enviados uno por vez. La capa fsica representa cadauno de los bits de la trama como una seal. Cada seal ubicada en los medios cuenta con un plazo especfico de tiempo

para ocupar los medios. Esto se denomina tiempo de bit. Las seales se procesan mediante el dispositivo receptor y sevuelven a enviar para representarlas como bits.

En la capa fsica del nodo receptor, las seales se vuelven a convertir en bits. Luego se examinan los bits para lospatrones de bits del comienzo y el final de la trama con el objetivo de determinar si se ha recibido una trama completa.Luego la capa fsica enva todos los bits de una trama a la capa de Enlace de datos.


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El envo exitoso de bits requiere de algn mtodo de sincronizacin entre el transmisor y el receptor. Se deben examinarlas seales que representan bits en momentos especficos durante el tiempo de bit, para determinar correctamente si laseal representa un "1" o un "0". La sincronizacin se logra mediante el uso de un reloj. En las LAN, cada extremo de latransmisin mantiene su propio reloj. Muchos mtodos de sealizacin utilizan transiciones predecibles en la seal paraproporcionar sincronizacin entre los relojes de los dispositivos receptores y transmisores.

Mtodos de sealizacin

Los bits se representan en el medio al cambiar una o ms de las siguientes caractersticas de una seal: Amplitud Frecuencia Fase

La naturaleza de las seales reales que representan los bits en los medios depender del mtodo de sealizacin quese utilice. Algunos mtodos pueden utilizar un atributo de seal para representar un nico 0 y utilizar otro atributo deseal para representar un nico 1.

Por ejemplo, con el mtodo sin retorno a cero (NRZ), un 0 puede representarse mediante un nivel de voltaje en losmedios durante el tiempo de bit y un 1 puede representarse mediante un voltaje diferente en los medios durante eltiempo de bit.

Tambin existen mtodos de sealizacin que utilizan transiciones, o la ausencia de las mismas, para indicar un nivellgico. Por ejemplo, la codificacin Manchester indica un 0 mediante una transicin de alto a bajo voltaje en el medio deltiempo de bit. Para un 1, existe una transicin de bajo a alto voltaje en el medio del tiempo de bit.

El mtodo de sealizacin utilizado debe ser compatible con un estndar para que el receptor pueda detectar las sealesy decodificarlas. El estndar incluye un acuerdo entre el transmisor y el receptor sobre cmo representar los 1 y los 0. Sino existe un acuerdo de sealizacin, es decir, si se utilizan diferentes estndares en cada extremo de la transmisin, lacomunicacin a travs del medio fsico no se podr llevar a cabo.

Los mtodos de sealizacin para representar bits en los medios pueden ser complejos. Observaremos dos de lastcnicas ms simples para ejemplificar el concepto.

Sealizacin NRZ

Como primer ejemplo, examinaremos un mtodo simple de sealizacin: sin retorno a cero (NRZ). En NRZ, el stream debits se transmite como una secuencia de valores de voltaje, tal como se muestra en la figura.

Un valor de bajo voltaje representa un 0 lgico y un valor de alto voltaje representa un 1 lgico. El intervalo de voltaje

depende del estndar especfico de capa fsica utilizado.

Este mtodo simple de sealizacin slo es adecuado para enlaces de datos de velocidad lenta . La sealizacinNRZ no utiliza el ancho de banda de manera eficiente y es susceptible a la interferencia electromagntica. Adems, loslmites entre bits individuales pueden perderse al transmitir en forma consecutiva secuencias largas de 1 0. En dicho


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caso, no se detectan transiciones de voltaje en los medios. Por lo tanto, los nodos receptores no tienen una transicinpara utilizar al resincronizar tiempos de bit con el nodo transmisor.

Codificacin Manchester

En lugar de representar bits como impulsos de valores simples de voltaje, en el esquema de codificacin Manchester, losvalores de bit se representan como transiciones de voltaje.

Por ejemplo, una transicin desde un voltaje bajo a un voltaje alto representa un valor de bit de 1. Una transicin desdeun voltaje alto a un voltaje bajo representa un valor de bit de 0.

Como se muestra en la figura, se debe realizar una transicin de voltaje en el medio de cada tiempo de bit. Estatransicin puede utilizarse para asegurar que los tiempos de bit en los nodos receptores se encuentren sincronizadoscon el nodo transmisor.

la transicin a la mitad del tiempo de bit ser en direccin ascendente o descendete para cada unidad de tiempo en lacual se transmite un bit. Para los valores de bit consecutivos, una transicin en el lmite del bit "configura" la transicinadecuada de tiempo medio de bit que representa el valor del bit.

Si bien no es lo suficientemente eficiente como para ser utilizada en velocidades de sealizacin superiores, lacodificacin Manchester constituye el mtodo de sealizacin empleado por Ethernet 10BaseT (Ethernet seejecuta a 10 megabits por segundo).


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8.2.2 Codificacin. Agrupacion de bits

En la seccin anterior, describimos el proceso de sealizacin segn la forma en la que se representan los bits en losmedios fsicos. En esta seccin, utilizamos la palabra codificacin para representar una agrupacin simblica de bitsantes de ser presentados a los medios. Al utilizar el paso de codificacin antes de ubicar las seales en los medios,mejoramos la eficiencia mediante una transmisin de datos de mayor velocidad.

A medida que utilizamos mayores velocidades en los medios, existe la posibilidad de que se corrompan los datos. Alutilizar los grupos de codificacin, podemos detectar errores de manera ms eficiente. Adems, a medida que aumentala demanda de velocidades de datos, buscamos formas de representar ms datos a travs de los medios mediante latransmisin de menos bits. Los grupos de codificacin proporcionan un mtodo para realizar esta representacin dedatos.

La capa fsica del dispositivo de red debe ser capaz de detectar seales legtimas de datos e ignorar seales aleatoriassin datos que tambin pueden encontrarse en el medio fsico. El stream de seales que se transmite necesita iniciarsede tal forma que el receptor reconozca el comienzo y el final de la trama.

Patrones de seales

Una forma de detectar tramas es iniciar cada trama con un patrn de seales que represente los bits que la capa fsicareconoce como indicador del comienzo de una trama. Otro patrn de bits sealizar el final de la trama. Los bits de

seales que no se entraman de esta manera son ignorados por la capa fsica estndar que se utiliza.Los bits de datos vlidos deben agruparse en una trama. De lo contrario, los bits de datos se recibirn sin ningncontexto para darle significado a las capas superiores del modelo de red. La capa de Enlace de datos, la capa fsica oambas pueden proporcionar este mtodo de tramado.

La figura describe algunos de los objetivos de la sealizacin de patrones. Los patrones de seales pueden indicar: elcomienzo, el final o el contenido de una trama. Estos patrones de seales pueden codificarse en bits. Los bits seinterpretan como cdigos. Los cdigos indican la ubicacin donde comienzan y finalizan las tramas.

Grupos de cdigos


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Las tcnicas de codificacin utilizan patrones de bits denominados smbolos. Es posible que la capa fsica utilice unconjunto de smbolos codificados, denominado grupos de cdigos, para representar la informacin de control o datoscodificados. Un grupo de cdigos es una secuencia consecutiva de bits de cdigo que se interpretan y asignancomo patrones de bits de datos. Por ejemplo, los bits de cdigo 10101 pueden representar los bits de datos 0011.

Como se muestra en la figura, los grupos de cdigos a menudo se utilizan como una tcnica de codificacinintermediaria para tecnologas LAN de mayor velocidad. Este paso se realiza en la capa fsica antes de generar sealesde voltaje, impulsos de luz o radiofrecuencias. La transmisin de smbolos mejora la capacidad para detectar errores y lasincronizacin de los tiempos entre los dispositivos receptores y transmisores. Estas consideraciones son importantes aladmitir una transmisin de velocidad alta a travs de los medios.

Si bien la utilizacin de grupos de cdigos genera sobrecarga debido a los bits adicionales que se transmiten, se logramejorar la solidez de un enlace de comunicaciones. Esta caracterstica se aplica especialmente a la transmisin de datosde mayor velocidad.

Entre las ventajas de utilizar grupos de cdigos se incluyen: Reduccin del nivel de error en los bits Limitacin de la energa efectiva transmitida a los medios Ayuda para distinguir los bits de datos de los bits de control Mejoras en la deteccin de errores en los medios

Reduccin de los errores en el nivel de bits

Para detectar correctamente un bit individual como un 0 o un 1, el receptor debe saber cmo y cundo probar la seal enlos medios. Este paso requiere la sincronizacin de los tiempos entre el receptor y el transmisor. En muchas tecnologasde la capa fsica, las transiciones en los medios se utilizan para esta sincronizacin. Si los patrones de bit que setransmiten en los medios no crean transiciones frecuentes, esta sincronizacin puede perderse y ocasionar un errorbinario individual. Los grupos de cdigos se disean para que los smbolos obliguen la introduccin de un amplio nmerode transacciones de bits en los medios para sincronizar estos tiempos. Esto se logra utilizando smbolos para asegurarque no se utilicen demasiados 1 0 en forma consecutiva.

Limitacin de la energa transmitida

En muchos grupos de cdigos, los smbolos garantizan el equilibrio entre la cantidad de 1 y 0 en una secuencia desmbolos. El proceso de equilibrar la cantidad de nmeros 1 y 0 transmitidos se denomina equilibrio DC. Este mtodo

evita que se incluyan cantidades excesivas de energa en los medios durante una transmisin. De esta manera, sereduce la interferencia generada desde los medios. En muchos mtodos de sealizacin de medios, un nivel lgico, porejemplo un 1, se representa mediante la presencia de energa que se enva a los medios, mientras que el nivel lgicoopuesto, un 0, se representa como la ausencia de esta energa. La transmisin de una secuencia larga de nmeros 1podra recalentar el lser transmisor y los fotodiodos en el receptor, lo que podra causar elevados ndices de error.

Distincin entre datos y control

Los grupos de cdigos incluyen tres tipos de smbolos: Smbolos de datos: Smbolos que representan los datos de la trama cuando sta se transmite a la capa fsica. Smbolos de control: Cdigos especiales introducidos por la capa fsica que se utiliza para controlar la

transmisin. Entre ellos se incluyen los smbolos de fin de la trama y de medios inactivos. Smbolos no vlidos: Smbolos cuyos patrones no estn permitidos en los medios. El receptor de un smbolo no

vlido indica un error de trama.

Todos los smbolos codificados en los medios son exclusivos. Los smbolos que representan datos que se envan atravs de la red tienen diferentes patrones de bit de los smbolos utilizados para control. Estas diferencias permiten quela capa fsica en el nodo receptor identifique inmediatamente datos desde la informacin de control.

Mejoras en la deteccin de errores en los medios

Adems de los smbolos de datos y de control, los grupos de cdigos incluyen smbolos invlidos. stos son lossmbolos que pueden crear secuencias largas de 1 0 en los medios. Por lo tanto, no son utilizados por el nodotransmisor. Si un nodo receptor recibe uno de estos patrones, la capa fsica puede determinar que se ha producido unerror en la recepcin de datos.


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4B/5B

Como ejemplo, examinaremos un grupo de cdigos simple denominado 4B/5B. Los grupos de cdigos que se utilizanactualmente en las redes modernas son, por lo general, ms complejos.

En esta tcnica, 4 bits de datos se convierten en smbolos de un cdigo de 5 bits para la transmisin a travs del sistemade medios. En 4B/5B, cada byte que se transmitir se divide en parte de cuatro bits o cuartetos y se codifica comovalores de cinco bits denominados smbolos. Estos smbolos representan los datos que deben transmitirse al igual que elconjunto de cdigos que permite controlar la transmisin en los medios. Los cdigos incluyen smbolos que indican elcomienzo y el final de la transmisin de una trama. Si bien este proceso genera una sobrecarga en las transmisiones debits, tambin incorpora caractersticas que ayudan a la transmisin de datos a velocidades superiores.

4B/5B garantiza la aplicacin de al menos un cambio de nivel por cdigo para proporcionar sincronizacin. La mayorade los cdigos utilizados en 4B/5B equilibran la cantidad de nmeros 1 y 0 utilizados en cada smbolo.

Como se muestra en la figura, se asignan 16 de las 32 combinaciones posibles de grupos de cdigos para los bits dedatos. Los grupos de cdigos restantes se utilizan para los smbolos invlidos y los smbolos de control. Seis de lossmbolos se utilizan para ejecutar funciones especiales que identifican la transicin desde datos de espera a datos detrama y el delimitador de final del stream. Los 10 smbolos restantes indican cdigos invlidos.


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8.2.3 Capacidad para transportar datos

Los diferentes medios fsicos admiten la transferencia de bits a distintas velocidades. La transferencia de datos puedemedirse de tres formas:

Ancho de banda Rendimiento Capacidad de transferencia til

Ancho de banda

La capacidad que posee un medio de transportar datos se describe como el ancho de banda de los datos sin procesarde los medios. El ancho de banda digital mide la cantidad de informacin que puede fluir desde un lugar haciaotro en un perodo de tiempo determinado. El ancho de banda generalmente se mide en kilobits por segundo (kbps) omegabits por segundo (Mbps).

El ancho de banda prctico de una red se determina mediante una combinacin de factores: las propiedades de lastecnologas y los medios fsicos elegidos para sealizar y detectar seales de red.

Las propiedades de los medios fsicos, las tecnologas actuales y las leyes de la fsica desempean una funcin almomento de determinar el ancho de banda disponible.

La figura muestra las unidades de ancho de banda de uso ms frecuente.

Rendimiento

El rendimiento es la medida de transferencia de bits a travs de los medios durante un perodo de tiempodeterminado. Debido a diferentes factores, el rendimiento generalmente no coincide con el ancho de bandaespecificado en las implementaciones de la capa fsica, como Ethernet.

Muchos factores influyen en el rendimiento. Entre estos factores se incluye la cantidad y el tipo de trfico adems de lacantidad de dispositivos de red que se encuentran en la red que se est midiendo. En una topologa multiacceso comoEthernet, los nodos compiten por el acceso y la utilizacin de medios. Por lo tanto, el rendimiento de cada nodo sedegrada a medida que aumenta el uso de los medios.

En una internetwork o una red con mltiples segmentos, el rendimiento no puede ser ms rpido que el enlace ms lentode la ruta de origen a destino. Incluso si todos los segmentos o gran parte de ellos tienen un ancho de banda elevado,slo se necesita un segmento en la ruta con un rendimiento inferior para crear un cuello de botella en el rendimiento detoda la red.

Capacidad de transferencia til

Se ha creado una tercera medida para evaluar la transferencia de datos utilizables. Dicha medicin se denominacapacidad de transferencia til. La capacidad de transferencia til es la medida de datos utilizables transferidosdurante un perodo de tiempo determinado. Por lo tanto, es la medida de mayor inters para los usuarios de lared.Como se muestra en la figura, la capacidad de transferencia til mide la transferencia efectiva de los datos del usuarioentre las entidades de la capa de aplicacin, por ejemplo entre el proceso de un servidor Web de origen y un dispositivocon explorador Web de destino.


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A diferencia del rendimiento, que mide la transferencia de bits y no la transferencia de datos utilizables, la capacidad detransferencia til considera los bits que generan la sobrecarga del protocolo. Esta capacidad representa el rendimientosin la sobrecarga de trfico para establecer sesiones, acuses de recibo y encapsulaciones.

Por ejemplo, considere dos hosts en una LAN que transfiere un archivo. El ancho de banda de la LAN es de 100 Mbps.Debido al uso compartido y al encabezado de los medios, el rendimiento entre los equipos es solamente de 60 mbps.Con una sobrecarga del proceso de encapsulacin de stack TCP/IP, la velocidad real de los datos recibidos por lacomputadora de destino, es decir la capacidad de transferencia til, es slo de 40 Mbps.

8.3 Medios fsicos: Conexin de la comunicacin8.3.1 Tipos de medios fsicos

La capa fsica se ocupa de la sealizacin y los medios de red. Esta capa produce la representacin y agrupacin de bitsen voltajes, radiofrecuencia e impulsos de luz. Muchas organizaciones que establecen estndares han contribuido con ladefinicin de las propiedades mecnicas, elctricas y fsicas de los medios disponibles para diferentes comunicacionesde datos. Estas especificaciones garantizan que los cables y conectores funcionen segn lo previsto mediante diferentesimplementaciones de la capa de Enlace de datos.

Por ejemplo, los estndares para los medios de cobre se definen segn lo siguiente: Tipo de cableado de cobre utilizado. Ancho de banda de la comunicacin. Tipo de conectores utilizados. Diagrama de pines y cdigos de colores de las conexiones a los medios. Distancia mxima de los medios.

La figura muestra algunas de las caractersticas de los medios de networking.

Esta seccin tambin describir algunas de las caractersticas importantes de los medios inalmbricos, pticos y decobre comnmente utilizados.


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8.3.2 Medios de cobre

El medio ms utilizado para las comunicaciones de datos es el cableado que utiliza alambres de cobre para sealizarbits de control y datos entre los dispositivos de red. El cableado utilizado para las comunicaciones de datosgeneralmente consiste en una secuencia de alambres individuales de cobre que forman circuitos que cumplen objetivosespecficos de sealizacin.

Otros tipos de cableado de cobre, conocidos como cables coaxiales, tienen un conductor simple que circula por el centrodel cable envuelto por el otro blindaje, pero est aislado de ste. El tipo de medio de cobre elegido se especificamediante el estndar de la capa fsica necesario para enlazar las capas de Enlace de datos de dos o ms dispositivos dered.

Estos cables pueden utilizarse para conectar los nodos de una LAN a los dispositivos intermedios, como routers oswitches. Los cables tambin se utilizan para conectar dispositivos WAN a un proveedor de servicios de datos, como unacompaa telefnica. Cada tipo de conexin y sus dispositivos complementarios incluyen requisitos de cableadoestipulados por los estndares de la capa fsica.

Los medios de red generalmente utilizan conectores y tomas. Estos elementos ofrecen conexin y desconexinsencillas. Adems, puede utilizarse un nico tipo de conector fsico para diferentes tipos de conexiones. Por ejemplo, elconector RJ-45 se utiliza ampliamente en las LAN con un tipo de medio y en algunas WAN con otro tipo.

La figura muestra algunos conectores y medios de cobre de uso comn.


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8.3.3 Cable de par trenzado no blindado (UTP)

El cableado de par trenzado no blindado (UTP), como se utiliza en las LAN Ethernet, consiste en cuatro pares dealambres codificados por color que han sido trenzados y cubiertos por un revestimiento de plstico flexible. Como semuestra en la figura, los cdigos de color identifican los pares individuales con sus alambres y sirven de ayuda para laterminacin de cables.

El trenzado cancela las seales no deseadas. Cuando dos alambres de un circuito elctrico se colocan uno cerca delotro, los campos electromagnticos externos crean la misma interferencia en cada alambre. Los pares se trenzan paramantener los alambres lo ms cerca posible. Cuando esta interferencia comn se encuentra en los alambres del partrenzado, el receptor los procesa de la misma manera pero en forma opuesta. Como resultado, las seales provocadaspor la interferencia electromagntica desde fuentes externas se cancelan de manera efectiva.

Este efecto de cancelacin ayuda adems a evitar la interferencia proveniente de fuentes internas denominada crosstalk.Crosstalk es la interferencia ocasionada por campos magnticos alrededor de los pares adyacentes de alambres en uncable. Cuando la corriente elctrica fluye a travs de un alambre, se crea un campo magntico circular a su alrededor.Cuando la corriente fluye en direcciones opuestas en los dos alambres de un par, los campos magnticos, como fuerzasequivalentes pero opuestas, producen un efecto de cancelacin mutua. Adems, los distintos pares de cables que setrenzan en el cable utilizan una cantidad diferente de vueltas por metro para ayudar a proteger el cable de la crosstalkentre los pares.

Estndares de cableado UTP

El cableado UTP que se encuentra comnmente en el trabajo, las escuelas y los hogares cumple con los estndaresestipulados en conjunto por la Asociacin de las Industrias de las Telecomunicaciones (TIA) y la Asociacin de IndustriasElectrnicas (EIA). TIA/EIA-568A estipula los estndares comerciales de cableado para las instalaciones LAN y es elestndar de mayor uso en entornos de cableado LAN. Algunos de los elementos definidos son:

Tipos de cables Longitudes de los cables Conectores Terminacin de los cables Mtodos para realizar pruebas de cable

El Instituto de Ingenieros Elctricos y Electrnicos (IEEE) define las caractersticas elctricas del cableado de cobre.

IEEE califica el cableado UTP segn su rendimiento. Los cables se dividen en categoras segn su capacidad paratransportar datos de ancho de banda a velocidades mayores. Por ejemplo, el cable de Categora 5 (Cat5) se utilizacomnmente en las instalaciones de FastEthernet 100BASE-TX. Otras categoras incluyen el cable de Categora 5mejorado (Cat5e) y el de Categora 6 (Cat6).

Los cables de categoras superiores se disean y fabrican para admitir velocidades superiores de transmisin de datos.A medida que se desarrollan y adoptan nuevas tecnologas Ethernet de velocidades en gigabits, Cat5e es el tipo decable mnimamente aceptable en la actualidad. Cat6 es el tipo de cable recomendado para nuevas instalacionesedilicias.

Algunas personas conectan redes de datos utilizando los sistemas telefnicos existentes. Generalmente, el cableado deestos sistemas es algn tipo de UTP de categora inferior en comparacin con los estndares actuales de Cat5+.

La instalacin de cableado menos costoso pero de calificacin inferior resulta poco til y limitada. Si se decide adoptarposteriormente una tecnologa LAN ms rpida, es posible que se requiera el reemplazo total de la infraestructura delcableado instalado.


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Tipos de cable UTP

El cableado UTP, con una terminacin de conectores RJ-45, es un medio comn basado en cobre para interconectardispositivos de red, como computadoras, y dispositivos intermedios, como routers y switches de red.

Segn las diferentes situaciones, es posible que los cables UTP necesiten armarse segn las diferentes convencionespara los cableados. Esto significa que los alambres individuales del cable deben conectarse en diferentes rdenes paradistintos grupos de pins en los conectores RJ-45. A continuacin se mencionan los principales tipos de cables que seobtienen al utilizar convenciones especficas de cableado:

Cable directo de Ethernet Cruzado de Ethernet Consola

La figura muestra la aplicacin tpica de estos cables, como as tambin una comparacin de estos tres tipos de cable.

Es posible que la utilizacin de un cable de conexin cruzada o de conexin directa en forma incorrecta entre losdispositivos no dae los dispositivos pero no se producir la conectividad y la comunicacin entre los dispositivos. stees un error comn de laboratorio. Si no se logra la conectividad, la primera medida para resolver este problema esverificar que las conexiones de los dispositivos sean correctas.


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8.3.4 Otros cables de cobre

Se utilizan otros dos tipos de cable de cobre:

1. Coaxial

2. Par trenzado blindado (STP)

Cable coaxialEl cable coaxial consiste en un conductor de cobre rodeado de una capa de aislante flexible, como se muestra en lafigura.

Sobre este material aislante hay una malla de cobre tejida o una hoja metlica que acta como segundo alambre delcircuito y como blindaje para el conductor interno. La segunda capa o blindaje reduce la cantidad de interferenciaelectromagntica externa. La envoltura del cable recubre el blindaje.

Todos los elementos del cable coaxial rodean el conductor central. Esta construccin se denomina coaxial (o coax comoabreviatura) ya que todos comparten el mismo eje.

Usos del cable coaxial

El diseo del cable coaxial ha sido adaptado para diferentes necesidades. El coaxial es un tipo de cable importante quese utiliza en tecnologas de acceso inalmbrico o por cable. Estos cables se utilizan para colocar antenas en losdispositivos inalmbricos. Tambin transportan energa de radiofrecuencia (RF) entre las antenas y el equipo de radio.

Es el medio de uso ms frecuente para transportar seales elevadas de radiofrecuencia mediante cableado,especialmente seales de televisin por cable. La televisin por cable tradicional, con transmisin exclusiva en unadireccin, estaba totalmente compuesta por cable coaxial.

Actualmente, los proveedores de servicio de cable estn convirtiendo sistemas de una a dos vas para suministrarconectividad de Internet a sus clientes. Para ofrecer estos servicios, las partes de cable coaxial y los elementos deamplificacin compatibles se reemplazan por cables de fibra ptica multimodo. Sin embargo, la conexin final hacia laubicacin del cliente y el cableado dentro de sus instalaciones an sigue siendo de cable coaxial. Este uso combinado

de fibra y coaxial se denomina fibra coaxial hbrida (HFC).

En el pasado, el cable coaxial se utilizaba para las instalaciones Ethernet. Hoy en da, el UTP (Par trenzado no blindado)ofrece costos ms bajos y un ancho de banda mayor que el coaxial y lo ha reemplazado como estndar para todas lasinstalaciones Ethernet.

Existen diferentes tipos de conectores con cable coaxial. La figura muestra algunos de estos tipos de conectores.


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8.3.6 Medios de fibra

El cableado de fibra ptica utiliza fibras de plstico o de vidrio para guiar los impulsos de luz desde el origen hacia eldestino. Los bits se codifican en la fibra como impulsos de luz. El cableado de fibra ptica puede generar velocidadesmuy superiores de ancho de banda para transmitir datos sin procesar. La mayora de los estndares actuales detransmisin an necesitan analizar el ancho de banda potencial de este medio.

Comparacin entre cableado de cobre y de fibra ptica

Teniendo en cuenta que las fibras utilizadas en los medios de fibra ptica no son conductores elctricos, este medio esinmune a la interferencia electromagntica y no conduce corriente elctrica no deseada cuando existe un problema deconexin a tierra. Las fibras pticas pueden utilizarse en longitudes mucho mayores que los medios de cobre sin lanecesidad de regenerar la seal, ya que son finas y tienen una prdida de seal relativamente baja. Algunasespecificaciones de la capa fsica de fibra ptica admiten longitudes que pueden alcanzar varios kilmetros.

Algunos de los problemas de implementacin de medios de fibra ptica: Ms costoso (comnmente) que los medios de cobre en la misma distancia (pero para una capacidad mayor) Se

MODULO1 CCNA EXPLORATION CAPITULOS 7 Y 8

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