CompTIA Network+ N10-005

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CompTIA Network+ N10-005 Dominio 3: Dispositivos de red Page | 1 Los cables forman lo que se llama el tejido de una red “LAN”, pero la única función que tiene un cable es el de llevar señales de un dispositivo a otro. En este dominio se tocarán y se aprenderá acerca de los diferentes dispositivos de red que son enlazados por los cables.

Adaptadores de interfaz de red Un adaptador de interfaz de red es una implementación de equipo del protocolo de “LAN” en el nivel de enlace de datos “data-link”. Virtualmente, cada computadora que se vende hoy día tiene un adaptador de Ethernet incorporado en su “motherboard”, pero los adaptadores de red también están disponibles en forma de tarjetas de expansión internos que se conectan en la computadora o externos que se conectan en un puerto “Universal Serial Bus” (USB). NOTA: Adaptadores de interfaz de red que son diseñadas en tarjetas de expansión son comúnmente conocidas como tarjetas de interfaz de red o más frecuentes llamadas “NICs” (Network Interface Cards). En los principios del “LAN”, antes que los adaptadores fueran incorporados en el diseño del “motherboard” una tarjeta era la única manera de añadir una adaptador de red a una computadora y el uso del término “NIC” empezó a ser tan común que muchas personas al día de hoy la utilizan, aún cuando se refiere a un adaptador integrado. Las tarjetas “NICs” tiene conectores apropiados para los “buses” de expansión en una computadora, tales como “PCI” (Peripheral Component Interconnect) y muchos de ellos en la actualidad pueden soportar otros tipos de “buses”. Adaptadores externos tienen puertos “USB” 2.0 que se usan para conectarlos a la computadora en el puerto “USB”. Adaptadores que son incorporados en el “motherboard” tiene su propia conexión PCI al sistema de “bus”.

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En los inicios de Ethernet era común para un adaptador de interfaz de red que tuviera múltiples conexiones como se puede ver en la figura de arriba. Una configuración típica tenía un conector “RJ-45” para una velocidad 10Base-T, un conector “BCN” para conexiones de Thin-Ethernet y un conector “AUI” (Attachement Unit Interface) para conectar un cable transceptor o transmisor. Esto permitía a los administradores adquirir una tarjeta adaptadora para poder utilizar cualquiera de las tres formas de red. Sin embargo, solamente se podía utilizar un tipo de conexión a la vez y no dos o tres a la vez. Además de los conectores, otros componente en una interfaz de red que es de mucha ayuda a un administrador de red es “LED” (Light emittings diode), usualmente localizada cerca de los conectores del cable. Dependiendo de sus capacidades, un adaptador puede tener uno o hasta cuatro luces “LED”, en las funciones que provee “LED” se incluyen: 

“Link”: El enlace o “link” es una señal que el adaptador de interfaz de red intercambia con otro dispositivo de red conectado directamente, indicando la presencia uno con el otro. Cuando se conecta un adaptador tal como un “hub” o un “switch”, por ejemplo, la luz “LED” en ambos dispositivos brilla constantemente, indicando que hay una conexión activa. Siempre y cuando los dos dispositivos estén conectadora a una fuente de energía, el indicador de enlace de “LED” pudiera estar funcionando, aún si la computadora estuviera apagada.



Velocidad “Speed”: Muchos adaptadores de interfaz de red (conocidos como “switches” y “hubs”) soportan múltiples velocidades de transmisión y los dispositivos que normalmente utilizan “LED” para indicar la velocidad que el dispositivo está utilizando en ese momento. En algunos casos, el indicador “LED” brillara en diferentes colores que representa diferentes velocidades. En otros casos, el indicador “LED” pudiera estar prendido para una velocidad establecida y apagado si se detecta otra velocidad.



Actividad “Activity”: Algunos adaptadores de red tienen indicadores “LED” que parpadean cuando la unidad está transmitiendo o recibiendo datos. Esto puede ser una herramienta valiosa en el momento de resolver una situación o problema. El indicador de “LED” de enlace o “link” indica que dos dispositivos están correctamente cableados entre sí, pero un indicador “LED” de actividad indica que los dispositivos están listos para enviar o recibir datos.



Colisión “Collisions”: Las colisiones ocurren cuando dos nodos en una red de Ethernet transmiten al mismo tiempo. Un cierto número de colisiones es normal y algunos adaptadores de red viejos tiene indicadores “LED” que parpadean cuando el sistema detecta una colisión en la red. Muchos adaptadores modernos no vienen con esta función.

Muchos de los adaptadores de interfaz de red también tiene direcciones de “hardware” (conocidos como “Media Access Control o MAC address) permanentemente asignadas por los fabricantes. Estas direcciones tienen un valor permanente en formato hexadecimal de 6 bytes o 48 bits almacenada en memoria de solo lectura. Los primero tres bytes de una dirección consisten en un identificador único organizacional “Organizationally Unique Identifier” (OUI) que es asignado al fabricante por el “Institute Electrical and

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Electronics Engineers” (IEEE). Los segundos tres bytes son valores únicos generados por el mismo fabricante. El protocolo de enlace de datos (data-link) utiliza estas direcciones para únicamente para identificar cada nodo en la red.

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Adaptadores de interfaz de red junto con los controladores (drivers) del dispositivo permiten que la computadora tenga acceso al adaptador e implementar completamente el protocolo de enlace de datos que la computadora utiliza para comunicarse con la red LAN. Existen dispositivos de impresión disponibles con adaptadores de Ethernet incluido de fábrica o interfaz de red inalámbrica, frecuencia de diseño modular, que se conectan en la ranura de expansión apropiada. También, hay dispositivos externos, como “print servers”, que contienen adaptadores de interfaz de red, así como conexiones para dispositivos de impresión. La más reciente aplicación desarrollada para un adaptador de interfaz de red es el “Storage Area Network” (SAN), el cual se especializa en red de servidores y dispositivos de almacenaje de datos, arreglo de discos y unidades de almacenaje adjuntas a la red “Network Attached Storage” (SAN). Dispositivos en este tipo de red, típicamente, utilizan protocolos que son diferentes de aquellas redes de “LAN”, tales como, canales de fibra (Fibre Channel) o “iSCSI”, pero que utilizan el mismo principio básico de adaptadores de red.

Funciones de los Adaptadores de interfaz de Red Aunque es obvio que la función principal del adaptador de interfaz de red es proporcionar una computadora con acceso al medio de red, también realiza muchas otras funciones. En la secuencia siguiente se describen las funciones básicas de un adaptador de red cuando se conecta una computadora a una red “LAN”. Las funciones se presentan en el orden indicado para un adaptador de transmisión de datos por la red. Para los datos de red entrantes, las funciones se presentan en orden inverso:

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1. “Data Transfer”: Es la parte superior en la pila del protocolo “OSI” desde el “Application Layer” hasta “Network Layer”. Existe solo en la memoria de las computadoras. Como el sistema pasa los datos hacia abajo desde la capa de red a la capa de enlace de datos, transfiere los datos de la memoria del sistema al adaptador de interfaz de red mediante el uso de una tecnología como el sondeo, programado de “input/output” (I/O), “interrupt Page | 4 I/O”, o “direct memory Access” (DMA). 2. “Data Buffering”: Adaptadores de interfaz de red transmiten y reciben de datos de una estructura (frame) a la vez, por lo que deben contar con memoria integrada para servir como un espacio de “buffer” para las estructuras parcialmente formados. Adaptadores tienen “buffers” independientes para datos entrantes y salientes, cuyo tamaño depende del modelo de adaptador. Una estructura de Ethernet es 1500 bytes, por lo que la cantidad mínima típico de memoria intermedia es de 4 kilobytes (KB), 2 para los datos entrantes y 2 para los salientes. Adaptadores de alto rendimiento, como los utilizados en los servidores, pueden tener más memoria “buffer”. 3. “Data Encapsulation”: Para el tráfico saliente, los adaptadores de interfaz de red y sus respectivos controladores son responsables de construir la estructura en la capa de enlace de datos alrededor de la información pasada hacia abajo a las demás capas desde el protocolo de “network layer”. Para el tráfico que entra, el adaptador realiza un cálculo de una verificación con ciclos redundantes “Cyclical Redundancy Check” (CRC) utilizando el valor en la estructura del encabezado para confirmar que el paquete haya llegado intacto. Acto seguido, el adaptador corta la estructura de la capa de enlace de datos y pasa la información que se encuentra dentro al protocolo de “network layer” apropiado. 4. “Media Access Control” (MAC): El adaptador de interfaz de red implementa el mecanismo de MAC del protocolo de la capa de enlace de datos. En una red de Ethernet, el mecanismo de “MAC” es llamado “Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection” (CSMA/CD). El mecanismo de “MAC” se asegura que los nodos accedidos a la red la compartan de manera ordenada, intente prevenir una colisión de paquetes que se produzcan y detecte las colisiones de manera oportuna cuando ocurran. 5. “Parallel/Serial Conversion”: Adaptadores de interfaz de red conectada al bus de sistema de un ordenador a menudo utilizan la comunicación en paralelo para acceder al centro de la memoria del sistema, enviando y recibiendo múltiples bits a la vez. (La excepción a esto es “PCI Express”, que es un diseño de bus serie de varios carriles.) La red de “LAN Baseband” utiliza la comunicación serial. Para transmitir los datos que recibe del sistema de memoria en la red, el adaptador debe convertir cada 16, 32 ó 64 bits que recibe en un flujo paralelo de bits individuales. Para los datos entrantes de la red, el adaptador realiza la conversión a la inversa, de serial a paralelo. 6. “Signal encoding/decoding”: El adaptador de interfaz de red toma los datos binarios de la estructura de la capa de enlace de datos y los convierte mediante el uso de un esquema de codificación apropiado de la red en la capa física, utilizando voltajes eléctricos, pulsos de luz, o frecuencias de radio. Para redes Ethernet a base de cobre, por

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ejemplo, el adaptador utiliza un esquema llamado codificación Manchester. Para las señales entrantes, el adaptador realiza la misma conversión a la inversa, produciendo datos binarios que pasan al protocolo “network layer”. 7. “Data Transmission/Reception”: En el momento apropiado, de acuerdo con el mecanismo de “MAC” y el uso de señales de la amplitud adecuada, el adaptador de interfaz de red transmite los datos a través de la red. El adaptador también está dispuesto para leer las señales de entrada en cualquier momento.

Funciones Opcionales de un Adaptador de Red Además de las funciones básicas nombradas anteriormente, algunos adaptadores de interfaz de red realizan funciones adicionales. En la mayoría de los casos, estos adaptadores son adaptadores de alta gama destinados a servidores, computadoras de trabajo de alto desempeño o redes gestionadas. Algunos de las funciones más comunes de un adaptador se describen a continuación.

Procesador de descarga “Offloading” Muchos de los dispositivos de expansión en una computadora promedio requiere de procesar tareas especializadas y en los inicios de la computadora, la práctica de diseño típico era hacer estos dispositivo lo más simple posible y dejar que el sistema de procesador maneje todas las tareas de procesamiento. No obstante, se ha venido incrementando, en la práctica común para los fabricantes, construir adaptadores que tiene su propio procesador y que realizan tareas especializadas a bordo, aligerando la carga en el procesador del sistema. Un ejemplo de esto es un adaptador de video que incluye un procesador de gráficas que está diseñado específicamente para realizar ciertas tareas en la manipulación de imagen de manera más rápida y más eficiente que el procesador del sistema. Algunas de las tareas que normalmente descarga el adaptador son las siguientes: 

“Error Detection”: El mecanismo de detección de errores en el enlace de datos, red y protocolos de en la capa de transporte requiere de hacer una transmisión a las computadoras para realizar un cálculo de “CRC” (Cycle Redundancy Check) y guardar el valor del resultado en un encabezado o un pie de página. En computadoras que reciben, el sistema realiza el mismo cálculo y compara los resultados con los contenidos en el paquete.



“Large send Processing”: Cuando una computadora en una red de “TCP/IP” (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) transmite grandes cantidades de datos en una transacción simple de “TCP”, el protocolo de “TCP” debe dividir los datos en segmentos de tamaños apropiados y asignar una secuencia de números a cada segmento. Algunos adaptadores de interfaz de red pueden hacer este proceso por ellos mismos en lugar de forzar al procesador a que lo haga.



“IPsec Processing”: Seguridad IP (IPsec) es un conjunto de normas de seguridad que permiten a las computadoras de una red “TCP/IP” cifrar y firmar digitalmente sus transmisiones. Esto evita que cualquier persona que intercepte las transmisiones pueda descifrar su contenido. La encriptación de IPsec y el cálculo de firmas pueden colocar una pesada carga sobre el procesador

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del sistema, dependiendo de la cantidad de datos que están siendo asegurados y la longitud de las claves de cifrado del sistema está configurado para utilizar. La descarga de estos procesos en el adaptador de red puede tener un efecto notable en el rendimiento del sistema.

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Gestión de Redes (Network Management) Un sistema de gestión de red consta de una consola central y una serie de programas llamados agentes, que se incorporan en componentes de hardware y software repartidos por la red. Un agente transmite información sobre el rendimiento de un componente específico de regreso a la consola en un horario regular, mediante un protocolo especializado como “Simple Network Management Protocol” (SNMP). Algunos adaptadores de interfaz de red tienen los agentes integrados en ellos para que puedan proporcionar información sobre el rendimiento de la red de las computadoras que lo tienen instalados. Agentes “SNMP” también pueden generar mensajes llamados trampas, los cuales pueden ser enviados a la consola de manera inmediata cuando se produce una situación que requiere atención específica.

“Wake-on-LAN” “Wake-on-LAN” permite a un adaptador de red funcionar en un modo de bajo consumo, incluso cuando la computadora está apagada. Cuando el adaptador está en este modo, continúa monitoreando el tráfico que llega en la red, aunque no realiza ninguna acción a menos que recibe un paquete "mágico" especial del administrador. Cuando se recibe un paquete mágico apropiado, el adaptador envía una instrucción al "motherboard" de la computadora que hace que el "motherboard" para activar la fuente de alimentación e iniciar el sistema. Una implementación de “Wake-on-LAN” requiere que ambos, el adaptador de interfaz de red y el “motherboard” para soportar el estándar. La característica “Wake-on-LAN” es incorporada en muchos de los adaptadores de interfaz de red actuales.

Red Tolerancia a Fallos Algunos adaptadores de interfaz de red destinada a los servidores tienen una capacidad de conmutación por error que permite a un adaptador secundario hacerse cargo de todas las tareas de comunicación de red cuando falla adaptador principal del sistema. Cuando el adaptador que ha fallado vuelve al servicio, retoma su papel como adaptador principal para el equipo. Instalar de varios adaptadores en una sola computadora también puede proporcionar una ventaja de rendimiento.

Puertos Múltiples Hay varias aplicaciones que requieren de varios adaptadores de red en un solo equipo, incluyendo la virtualización de servidores, la segmentación de red y la agregación de ancho de banda. Sin embargo, a menudo se da el caso de que un equipo que requiere múltiples adaptadores no tiene un número suficiente de ranuras de expansión disponibles para apoyar dos, tres, o cuatro “NICs”.

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Algunos fabricantes, sin embargo, se han comercializado “NIC” con varios adaptadores en una sola tarjeta de expansión. Estos dispositivos tienen múltiples conectores “RJ-45” y son el equivalentemente funcional que instalar múltiples “NICs” en una sola computadora.

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“The Preboot Excecution Environment” El “Preboot Excecution Environement” (PXE) es una característica que implementa un cliente “TCP/IP” limitado en la memoria del adaptador de red. Esto permite a la computadora, que no tiene sistema operativo, iniciar y obtener una dirección de “IP” de parte del servidor de “Dynamic Host Configuration Protocol” (DHCP) y localizar a un servidor desde el que se puede descargar y ejecutar un sistema operativo o archivo de inicio (boot file).

Adquiriendo Adaptadores de Interfaz de Red Hay varias razones posibles por las que podría ser necesario comprar nuevos adaptadores de red para equipos que ya los tienen, sobre todo en un entorno de grandes empresas. Algunas de estas razones son las siguientes: 

Acelerar la velocidad de la red



Utilizar un medio alternativo



Administrar y gestionar la red



Añadir múltiples adaptadores de red



Añadir funciones



Estandarizar configuraciones

Cuando se selecciona un adaptador de interfaz de red para varias computadoras, se debe no solo considerar añadir funciones requeridas, sino se debe estar seguro que los adaptadores que se escogen sean compatibles con las computadoras y con la red. Asegure se de considerar cada una de las siguientes criterios antes de ser adquiridos. 

Data-link layer Protocol



Transmission Speed

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Network Interface



System Bus Type



Driver Avalability



Price

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Instalando Adaptadores de Interfaz de Red NOTA Importante: Antes de tocar los componentes internos de la computadora o de retirar el nuevo adaptador de red de su bolsa protectora, asegúrese de estar haciendo contacto con tierra (ground) tocando la estructura metálica de la computadora o usar una pulsera o alfombrilla antiestática para proteger el equipo de daños causados por descargas electrostáticas. Para instalar tarjetas de interfaz de red en una ranura de expansión de una computadora se utiliza el siguiente procedimiento: 1.

Apagar la computadora y desconectarla de la toma de corriente.

2.

Abra o quite la tapa de la torre metálica de la computadora.

3.

Localice la ranura de expansión que esté disponible.

4.

Remover la cubierta que protege la ranura por detrás de la computadora.

5.

Inserte la tarjeta en la ranura de expansión.

6.

Asegure la tarjeta utilizando un tornillo de donde se removió la cubierta de la ranura o asegurando el pestillo.

7.

Vuelva a colocar la tapa de la computadora y fijarla con los tornillos que se removieron inicialmente.

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Solucionar problemas de un adaptador de interfaz de red Cuando una computadora u otro dispositivo no logran comunicarse con la red, el adaptador de interfaz de red podría ser el culpable, pero es mucho más probable que algún otro componente sea la causa del problema. Antes de pensar en que el problema sea la tarjeta de interfaz de red hay que verificar los siguientes problemas: 

Asegurarse de que el cable de red esté bien conectado en el conector del adaptador de la interfaz de red. Compruebe la conexión del cable en el “hub” o “switch” también. Las conexiones flojas son una causa común de problemas de comunicación.



Trate de utilizar diferentes cables que sepa que están buenos. Si se están utilizando tiradas de cables permanentes, conecte la computadora en otro receptáculo de red que sepa que está funcionando adecuadamente y utilice un cable diferente. También trate de reemplazar el cable entre el “patch panel” y el “switch” o “hub”. Uno de los cables podría estar causando el problema, aún si no hay un culpable visible.



Asegurarse de que el controlador del dispositivo esté instalado. Verifique la documentación del controlador y a través de la página oficial del fabricante del adaptador sobre posibles problemas o actualizaciones del controlador para un determinado sistema operativo antes de abrir la computadora.



Verificar que todos los componentes de “software” requeridos para la comunicación de red, tal como clientes y protocolos, estén apropiadamente instalados y configurados.

Adaptadores de interfaz de red integrados son mucho menos propensos a sufrir de fallas de hardware que las tarjetas de interfaz de red. Cuando hay un problema con un adaptador integrado, verifique los controladores o fallas en los cables antes de asumir que el adaptador no funciona correctamente. Si no puede encontrar un problema con el controlador, el cable o los parámetros de configuración de la red, busque en el adaptador de red. Antes de remover la tapa de la computadora, compruebe si el fabricante del adaptador ha proporcionado su propio software de diagnóstico. En algunos casos, el fabricante proporciona una utilidad que incluye características de diagnóstico para probar las funciones de la tarjeta. Si el programa de diagnóstico encuentra un problema con la tarjeta, es necesario abrir el ordenador y examinar físicamente el adaptador. Si el adaptador está dañado o defectuoso, no hay mucho que pueda hacer, excepto reemplazarlo. Antes de hacer esto, sin embargo, se debe comprobar que la tarjeta esté completamente insertada en la ranura, ya que esta es la causa principal de los problemas de comunicación. Si la tarjeta no está asegurado con un tornillo, presione hacia abajo firmemente en la ranura en ambos extremos y asegurarlo con el pestillo. Si el problema persiste, retire la tarjeta de la ranura, limpie la ranura con un poco de aire comprimido e instale de nuevo la tarjeta. Si todavía hay un problema, utilice otra ranura que esté disponible. Si el adaptador todavía no funciona correctamente, instale un adaptador diferente en el equipo. Puede utilizar

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uno nuevo o uno de otro equipo que sabe que funciona correctamente. Si el adaptador reemplazado funciona, entonces le dejará saber que el adaptador original está defectuoso y necesita ser reemplazado.

Lo que hay al otro extremo del cable NOTA: Algunos de los dispositivos que se estarán mencionando puede ser que ya no se vean en la actualidad, pero es requisito saberlo para el examen de certificación.

Repetidores (Repeaters) Redes Ethernet siempre han tenido límites a sus longitudes de segmento de cable. Cables demasiado largos pueden causar atenuación y prevenir que el mecanismo Ethernet “MAC” funcione correctamente. En los días del Ethernet coaxial, si se tenía un segmento de cable que superaba el máximo de longitud, 185 metros para “Thin Ethernet” y 500 metros para Ethernet grueso, podría ser extendido mediante la inserción de un repetidor en algún lugar a lo largo de su longitud. Un repetidor es una simple caja con dos conectores para cable que amplifica cualquier señal que llegue a través de un conector y la transmite por medio de otro. Aunque se ha diseñado para usarse en un tipo de red en específico, como Ethernet, el repetidor es simplemente un dispositivo eléctrico que opera en la capa física. Los repetidores funcionan en redes modernas de “UTP” y fibra óptica y, de ser necesario, manejador por un “hub” o “switch”

Utilizando “Hubs” Los principios de las especificaciones de la capa física de Ethernet de cable “UTP” es conocido como “10Base-T” y requiere que las computadoras y otros nodos se conecten a un dispositivo llamado “Hub”. Aparentemente, un “hub” es una simple caja con un generador de corriente un conectores hembra para conexiones “RJ45” y, usualmente, con un conjunto de indicadores “LED” para cada conexión.

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“Hubs” pueden tener de 4 a 96 o más puertos, por lo general, en múltiplos de 8. “Hubs” pueden ser pequeños, dispositivos independientes, como los que se utilizan para el hogar y pequeñas redes de oficina, o las grandes unidades, con marco abierto que se montan en el bastidores estándar que se encuentran en centros de datos.

Repitiendo Señal Técnicamente, un "hub" es un dispositivo llamado un repetidor multi-puerto. El "hub" toma todas las señales que entran a través de cualquiera de sus puertos, las amplifica y las transmite a través de todos los otros puertos. Como resultado, los paquetes transmitidos por cualquiera de los nodos de la red se envían a todos los otros nodos de la red.

Debido a la forma en que el “hub” funciona, equipos de la red reciben una gran cantidad de paquetes que no necesitan. Estos son paquetes destinados a otro sistema y las computadoras simplemente los desechan. Esto no es nada malo, siempre y cuando los niveles de tráfico en la red no llegan al punto de saturación. Debido a que el “hub” puede funcionar como un repetidor, la distancia máxima entre dos nodos de red es extendida. Las especificaciones de Ethernet para un clave “UTP” plantea que la distancia máxima es de 100 metros, lo que significa que el cable que se conecta a la computadora debe tener un segmento máximo de 100 metros. Sin embargo, la distancia entre dos computadoras en la red puede ser de hasta 200 metros, es decir la distancia entre la computadora y el “hub” y del “hub” a otra computadora. El mecanismo de control para el acceso a Ethernet puede funcionar con estas distancias gracias a que el “hub” repite las señales.

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Al amplificar las señales los repetidores protegen contra la pérdida de señal causada por la atenuación y permiten segmentos de cable para abarcar distancias más largas. Al conectar dispositivos juntos por medio de un “hub” se crea una red compartida y, por lo tanto, un único dominio de colisión. Un dominio de colisión es un grupo de dispositivos de red conectados de tal manera que si dos dispositivos transmiten a la misma vez, ocurre una colisión.

Señal Cruzada (Signal Crossover) Otra función provista por un “hub” es la señal cruzada. Como se ha mencionado anteriormente, redes “UTP” son cableadas de manera directa, es decir “straight through”, lo que significa que el pin de transmisión de un extremo del cable está conectado al mismo pin en el otro extremo del cable. En algún punto, como quiera, se necesita un cruce, de modo que los datos que envía una computadora sobre el pin que transmite a la otra computadora puedan ser recibidos por el mismo pin. El “hub” provee ese cruce. Para poder conectar dos “hubs” juntos, se debe utilizar un puerto especial de “uplink”, el cual no incluye un circuito de cruce. Muchos de los “hubs” tiene un puerto de “uplink” y los fabricantes pueden implementarlos en una de las siguientes tres formas: 

Dedicado: Un puerto de “uplink” dedicado es uno que está permanentemente cableado sin necesidad de tener un circuito cruzado (crossover circuit). El puerto puede estar identificado con la palabra “uplink”.



Alternado (Toggled): Con un puerto de “uplink” alternado se puede activar o desactivar un circuito de señal cruzada según sea necesario, utilizando un tipo de “switch”. Esto activa el uso del puerto para una conexión de computadora si no se quiere que funcione como un puerto de “uplink”.



Automático: Un puerto automático puede discernir si lo que está conectado es una computadora o un “hub”, de ser un “hub”, activa el circuito cruzado. Los “hubs” con este tipo de tecnología frecuentemente ofrecen esta característica en todos sus puertos.

Para poder conectar dos “hubs” juntos, se utiliza un cable estándar para conectar el puerto “uplink” a otro “hub”. Nunca se debe conectar un puerto de “uplink” a otro puerto “uplink”, de lo contrario se terminará creando un circuito son estar cruzado.

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Si se tienen dos “hubs” y ninguno de ellos provee puertos de “uplink”, se pueden conectar por medio de un cable cruzado (crossover patch cable). Un cable cruzado crea el circuito de cruce en el cable en lugar de crearse en el “hub”. El cable cruzado también se puede utilizar para conectar dos computadoras sin necesidad de un “hub”. Lo único que no se puede hacer con un cable cruzado es conectar un “hub” con una computadora. Cuando se tienen más de dos “hubs” se quieren conectar juntos, se puede hacer en forma de cadena (como se muestra en la ilustración de abajo). Con el hecho de conectar un “hub” con el otro, se mantiene la configuración de cruce apropiada entre dos o más computadora en la red.

Utilizando Puentes “Bridges” Una red saturada es una en la cual hay muchos paquetes que están siendo transmitidos, que los nodos tratan de enviar y experimenta retrasos en la obtención de datos de acceso en la red. Estos retrasos se conocen como Latencia. Cuando una red alcanza un punto en donde no puede manejar más tráfico, la única solución es dividir de alguna manera el tráfico entre dos puertos. El primer destello de la inteligencia en los equipos de redes Ethernet estuvo en un dispositivo llamado un puente “Bridge”, que fue diseñado para hacer frente a este tipo de problema de tráfico. A diferencia de los repetidores y los “hubs”, que son dispositivos de capa física, puentes operan en la capa de enlace de datos, lo que significa que son capaces de abrir los paquetes y leer la información del encabezado del protocolo de enlace de datos que se encuentran ahí. Un puente divide el “LAN” por la mitad, muy parecido a un repetidor, excepto que el repetido siempre reenvía cada paquete que recibe, mientras que los puentes son selectivos con relación a los paquetes que envían. Cuando un paquete llega a través de un interfaz de puente, el puente lee la dirección del equipo de destino del encabezado de Ethernet. Si el paquete está destinado para una computadora en el otro lado del puente, el puente reenvía el paquete hasta el otro lado de la interfaz.

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Si el paquete está destinado para una computadora en el mismo lado del puente donde se recibe, el puente entonces simplemente lo descarta. El puente en algunas ocasiones actúa como un filtrador de paquetes, permitiendo paquetes destinados solamente al otro lado de la red. Esto reduce la cantidad de tráfico en ambos lados del puente, permitiendo que la red funciones de manera más eficiente. Un puente divide una red de “LAN” en dos dominios de colisión, pero preserva un dominio de difusión es decir, “broadcast domain”. Un dominio de difusión de una red es el grupo de computadoras que recibirán un mensaje de difusión transmitido por cualquiera de sus miembros. La emisión es un elemento esencial en una red Ethernet y los puentes siempre reenviaran todos los mensajes de “broadcast” al otro lado de la red. Esto es el fundamento principal entre un puente “bridge” y un “router”. El “router” divide la red de “LAN” en dos dominios de colisión separados y dos dominios de difusión separados. Un puente crea dos dominios de colisión pero mantiene un solo dominio de difusión, el cual permite que muchos de los protocolos de “LAN” sigan funcionando. En el mundo real de Ethernet, casi todos los dispositivos de puente están obsoletos, debido a que la gran mayoría de las redes hoy en día utilizan “switches” en lugar de “hubs”, lo cual elimina la necesidad de utilizarlos. Sin embargo, todavía se utilizan en redes de “LAN” inalámbrica.

Utilizando Enrutadores “Routers” Los “routers” conectan redes juntas formando un “internetwork”. Debido a que el “LAN” creció grandemente, redes de Ethernet empezaron a crecer grandemente, incluso para los puentes, que los hacia manejables. Por lo tanto, grandes organizaciones empezaron a construir lo que se conoce hoy en día como redes empresariales. “Internetworks” privados consiste en múltiples redes de “LAN” juntas que están conectadas por “routers” En la forma original de una red empresarial, los administradores utilizaron “routers” para poder conectar redes horizontales hacia un cable de troncal. Los cuartos de telecomunicaciones en cada piso del edificio tenían un “router” que era conectado a ambos, la trocal y la red horizontal del piso Es posible conectar dos redes de LAN juntas utilizando diferentes configuraciones, tal como, una simple cadena en donde la haya una sucesión de “routers” conectando cada red de “LAN” con otra, pero esto sería una solución poco eficiente. Debido a que requiere que los paquetes pasen a través de más “routers” hasta llegar a su destino. Es más común hoy en día utilizar “switches” de capa 3 en lugar de utilizar

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“routers”. Los “switches” de capa 3 proveen una mejor eficiencia y un método de enrutamiento más económico.

Enrutando Paquetes (Packet Routing)

Page | 15 Un “router” es un dispositivo de la capa de “Network” con dos interfaces, las cuales le permite conectar dos redes separadas. Esto es crucial para poder entender dispositivos tales como, “hubs”, “switches” y “routers” tienen la forma de poder expandir una red de “LAN”. Cuando se conectan dos redes de Ethernet por medio de “router”, como quiera se tienen dos redes de Ethernet separadas con dos dominios de colisión separados y dos dominios de difusión. Con sus dos interfaces de red, un “router” puede conectar dos redes al mismo tiempo. Los paquetes llegan a una de las interfaces viajando a través del protocolo de pila (stacks) tan alto como la capa de “network”. Los “routers” algunas veces son llamados sistemas intermediarios porque su función es retransmitir los paquetes a diferentes redes hasta llegar a su destino. En este viaje desde el destino, un paquete puede pasar a través de varios “routers”, pero nunca ir más alto que la capa de “network” en un sistema intermedio. Los datos de la aplicación actual que están dentro del paquete permanecen intactos hasta que el paquete llegue a su destino final en el sistema.

Enrutamiento Empresarial Los “routers” son más selectivos que los “hubs”, “bridges” y “switches” con relación a los paquetes que reenvían a otras redes. Debido a que operan en los límites del “LAN”, los “routers” no reenvían mensajes de difusión, excepto en algunos casos específicos. Cuando un “router” reenvía un paquete basado en la dirección de destino dentro del encabezado del protocolo de la capa de “Network”, consulta una tabla interna llamada tabla de enrutamiento (Routing Table) que contiene información relacionada a redes locales y adyacentes. El “router” utiliza esta tabla para determinar a donde va a enviar cada paquete. Si el paquete es dirigido a su destino en una de las redes en la cual el “router” está conectado, el “router” puede transmitir el paquete directamente al sistema. Si el paquete está dirigido al sistema en una red distante, el “router” transmite el paquete a través de una de las redes adyacentes a otro “router”. Cuando un paquete tiene que pasar a través de múltiples redes en su camino hasta su destino final, cada “router” que procesa es conocido como salto o “Hop”. Los “routers” a menudo miden la eficiencia de una ruta dada a través de la red por el número de saltos requeridos para llegar a su destino. Uno de las funciones primarias de un “router” es seleccionar la ruta más eficiente, basado en los datos en su tabla de enrutamiento.

“Routers” y WANs Los “routers” pueden conectar cualquier dos redes juntas de cualquier tipo, no solamente “LANs”. Debido al incremento de la popularidad de los “switches” para conexiones de “LAN-to-LAN”, la aplicación más común para los “routers” en la actualidad es conectar una red de “LAN” a un “Wide Area Network” (WAN). Lo que significa que cada conexión de “WAN” debe tener un “router” al final de su extremo.

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Como se ha visto anteriormente, los “routers” complejos, grandes, etc., que son diseñados para su uso en redes empresariales usualmente toman la forma de un dispositivo de red abierto que se puede montar o colocar en armarios centrales estándares. Algunos de esos “routers” tienen grandes cubiertas modulares en las cuales se pueden conectar módulos que pueden acomodar varias tecnologías de “WANs” y “LANs”.

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Para conectar este tipo de dispositivo a la red se requiere de un “router”. Comúnmente se pueden conseguir en una tienda de equipos electrónicos. Estos equipos conectan tanto el IPS y la red, como el tráfico de los “routers” que hay entre ellos.

Utilizando “Switches” El “switch” es el próximo paso en la evolución de la inteligencia de una red. Mientras los puentes (bridges) mantenga una lista de direcciones de equipos físicos que se encuentran en cada segmento de red, los “switches” retransmiten más información detallada acerca de cuáles nodos están conectados a que puertos. Un “switch” es muy similar a un “hub”, de hecho, algunos fabricantes tiene líneas de productos idénticos de “hubs” y “switch” que prácticamente no se pueden diferenciar a simple vista, excepto por sus marcas. Al igual que un puente, un “switch” puede leer los encabezados de los fragmentos de entrada del protocolo en la capa de enlace de datos. La primera cosa que un “switch” hace cuando se conecta a una computadora es leer los paquetes que entran desde la computadora y añade la dirección de la computadora a una tabla asociándola con un puerto del “switch” en particular. Cuando el “switch” sabe qué computadora está conectada a cada uno de sus puertos, empieza el proceso de entrada de paquetes. El “switch” lee la dirección del equipo de destino en cada paquete que recibe y en lugar de reenviarlo a todos los puertos, o dividirlo en la red, envía los paquetes a través del puerto asociado con la dirección de destino solamente a ese puerto.

Expandiendo Redes con “Switches” Al igual que los “hubs” se puede expandir una red con “switches” conectando múltiples “switches” juntos para poder añadir más puertos. Los “switches” tienen sus ventajas frente a los “hubs” y es que se puede conectar varios “switches” juntos como se desee, ya sea en una cadena sencilla o en una topología de estrella, según sea necesario. Debido a que los “switches” eliminan la necesidad de un control de acceso

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media y detección de colisión, se pueden conectar “switches” juntos utilizando cualquier configuración que se quiera.

“Bridges Loops”

Page | 17 Uno de los problemas potenciales que un administrador puede encontrar cuando reemplaze “hubs” y “souters” por “switches” puede ocurrir cuando hay múltiples rutas a través de los “switches” a un destino determinado. Instalar varios “switches” en una red provee tolerancia a fallos si un “switch” falla. No obstante, también es posible para el “switch” el poder empezar a reenviar tráfico en un ciclo interminable, esta condición es llamada “Bridge Loop”. Este nombre es debido a que solo ocurre con los puentes). Para resolver el problema de “bridge loop”, los “switches” y puentes usan una técnica que se llama protocolo de árbol “Spanning tree protocol” (STP). “STP” es un protocolo en la capa de enlace de datos que seleccionar un subconjunto de “switches” no redundantes para formar el protocolo de árbol, desactivando los otros. Los datos circulan a través de la red usando solo el “switch” en el árbol a menos que el “switch” falle, en cuyo caso, el protocolo activa uno de los “switches” inactivo para reemplazarlo.

“Switches” y “Broadcast” Existe una gran preocupación como resultado de la creación de una red grande de “switches”. Cada par de computadoras podrían separar un dominio de colisión, pero la red seguiría funcionando como un gran dominio de difusión. Los “routers” no reenvían mensajes de difusión (broadcast), pero los “switches” sí. Antes bien, cuando una computadora en la red genera un mensaje de “broadcast”, todas las demás computadoras lo reciben y lo procesan. En una red con cientos de computadoras puede resultar en un gran problema de tráfico como consecuencia. Hay varias tecnologías que los fabricantes de “switches” han introducido dentro de sus productos para resolver este problema, de los cuales se mencionan los siguientes: 

Redes Virtuales “Virtual LANs” (VLANs): Con un “VLAN” se pueden crear subredes en una red con “switches” que existe solamente en los mismos “switches”. La red física permanece con “switches” pero se puede especificar la dirección de los sistemas que pertenecen a una subred específica. Estos sistemas pueden ser ubicados en cualquier lugar porque la subred es virtual y no es afectada por la disposición física de la red. Cuando una computadora en particular de la subred transmite mensajes de “broadcast”, los paquetes van solamente a la computadora de la subred, en lugar de propagarse a través de la red completa.



“Layer 3 Switching”: Es una variación del concepto de un “VLAN” que minimiza la cantidad de necesidad de enrutamiento entre los “VLANs”. Cuando un sistema en un diferente “VLAN” necesita comunicarse, un “router” establece una conexión entre ambos sistemas y el “switch” toma posesión, un proceso que algunas veces es llamado “Route once, Switch many”. El enrutamiento ocurre solo cuando es absolutamente necesario. Los “switches” de capa 3 pueden leer la dirección en el encabezado del protocolo de la capa de “Network” también.

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Utilizando dispositivos Multifuncionales Los llamados “routers” de banda ancha que muchas personas utilizan para conectar hogares o redes de pequeños negocios al Internet son usualmente más que solamente “routers”. Mejor correctamente llamados dispositivos multifunción, entre los que se encuentran: 

Router: Su principal función es proveer una interfaz de “WAN” a un proveedor de servicios de internet y enrutar el tráfico entre una red de “LAN” y el proveedor de servicios de Internet.



Conexión WAN o Modem: Dispositivo multifunciones que típicamente tiene un puerto para conexión a cable o modem “DSL”.



Switch: Dispositivo que contiene varios puertos y que permite conectar varias computadoras o dispositivos directamente a un “LAN”.



Wireless Access Point: Permite a los clientes la conexión a una red con adaptadores de red tipo IEEE 802.11.



Servidor DHCP: Permite que las computadoras en una red puedan solicitar y recibir direcciones de “IP” y otros parámetros con configuración de “TCP/IP”.



NAT Router: “Network Address Translation” (NAT) es una tecnología de la capa de “Network” que permite que todas las computadoras de la red compartan una dirección de IP registrada, protegiéndose así de un intruso de Internet.



Firewall: Dispositivo de multifunciones que en ocasiones incluye una variedad de características de funcionalidad, tal como, “Port forwarding” y “Packet filtering”.



Web Server: Dispositivos multifunciones típicamente tienen “web servers” o servidores de red, pero no para hacer “hosting” en el mismo servidor. Estos dispositivos utilizan “web Server” para proveer una interfaz de configuración que los usuarios puedan acceder desde Internet.

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