GUIA DEL ALUMNO CARRERA DE: Técnico en Soporte y Mantenimiento de Equipo de Cómputo MÓDULO IV Diseña E Instala Redes LAN De Acuerdo A Las Necesidades De La Organización Y Estándares Oficiales 1 Contenido Introducción ........................................................................................................................................ 3 1 CONSTRUCCIÓN DE UNA RED DE ÁREA LOCAL ................................................................................ 7 1.1 Conceptos Básicos a Considerar................................................................................................ 7 1.1.1 Definición de Redes ............................................................................................................ 7 1.1.2 Transmisión de la Información ........................................................................................... 9 1.1.3 Tipos de Redes ................................................................................................................. 14 1.1.4 Distribución Lógica de las Redes ...................................................................................... 17 1.1.5 Arquitectura de Red ......................................................................................................... 20 1.1.6 Componentes de una Red ................................................................................................ 28 1.1.7 Direccionamiento IP ......................................................................................................... 35 1.2 Instalar una Red de Área Local de Acuerdo a las Necesidades del Cliente ............................. 41 1.2.1 Diseñar una Red de Área Local......................................................................................... 42 1.2.2 Instalar una Red de Área Local ......................................................................................... 46 2 Introducción A lo largo de la historia, el hombre ha buscado la manera de comunicarse de la manera más rápida y oportuna como le sea posible. En una primera etapa el ser humano enviaba sus mensajes a través de señales visibles o sonidos, posteriormente incorpora el uso de animales y al mismo hombre como mensajeros para alcanzar mayores distancias. En la época en donde la escritura ya no es privilegio de unos pocos, el correo postal toma la fuerza de ser el principal medio de comunicación para grandes distancias. El invento de la telegrafía y el teléfono le da al hombre la posibilidad de enviar mensajes casi de manera inmediata a grandes distancias. La radio y la televisión hacen que la transmisión de mensajes sea de uso masivo e instantánea. El uso de la computadora en las telecomunicaciones ha revolucionado la forma de comunicarse del hombre; en los últimos 20 años los medios de comunicación han evolucionado más que en los últimos siglos. Actualmente, no podemos concebir nuestro planeta sin la interconexión existente en los medios de comunicación. Gracias a éstos, cada vez es más fácil que la comunicación sea rápida y oportuna y el uso de la Internet hace que la comunicación sea global. Tener el conocimiento para la instalación y administración de una red, es una competencia que debes desarrollar como estudiante de la carrera de Técnico en Informática y los conocimientos que se ofrecen en este libro tratan de ayudarte a alcanzar esta meta. En las siguientes páginas aprenderás a analizar, diseñar y construir una red y a definir los elementos necesarios para una correcta administración de la red y la gestión de los recursos de la misma. La primera parte del libro estudiarás cómo realizar la “construcción de una red de área local”, en donde aprenderás los conceptos necesarios para entender las tecnologías de las redes y los componentes básicos para poderla construir. Dentro de este mismo apartado, conocerás cómo analizar las necesidades de un cliente para diseñar e instalar la red conforme a su necesidades, dejándola “puesta a punto”. Para desarrollar este submódulo, necesitarás trabajar con una actitud positiva, siendo comprometido y responsable en las actividades que desarrollarás; requerirás de creatividad e iniciativa en tu trabajo en equipo, y a través de tu esfuerzo alcanzarás la competencia requerida en este submódulo. En la segunda parte de libro se abarca el submódulo “administración de una red”, en la cual estudiarás las características de todos los dispositivos que se conectan en una red, analizando la funcionalidad del software respecto a hardware disponible. Estudiarás cuál es la función del servidor y qué tipo de sistema operativo es el más conveniente para la administración de la red a través de éste, realizando prácticas de instalación y 3 configuración del sistema operativo, así como la administración de los usuarios y los recursos compartidos de la red. Dentro de la gestión del administrador de la red, esta la seguridad de la misma y el mantenimiento que se le debe brindar para que trabaje de manera eficiente y sin problemas de vulnerabilidad o bajo rendimiento. En esta parte del libro la responsabilidad y la colaboración en el trabajo deben ser la actitud que debes tomar para que con tu esfuerzo logres la competencia de administración de una red y la uses de manera Ética. Te invito a que te apliques y uses este material para alcanzar la competencia de construcción y administración de una red de área local. 4 SUBMÓDULO 1 Diseña La Red LAN De Acuerdo A Las Condiciones Y Requerimientos De La Organización. 5 Submódulo 1 - Diseña la red LAN de acuerdo a las condiciones y requerimientos de la organización. Lo que aprenderé Los conceptos básicos de arquitectura, distribución, topología y componentes físicos y lógicos de una red, también diseñaré e instalaré una red de área local según las necesidades del cliente; y verificaré el correcto funcionamiento de la misma. ¿Cómo lo aprenderé? A través de la investigación y conceptualización de los componentes básicos de una red; realizaré actividades para conocer el funcionamiento de los componentes de una red, investigando un caso práctico y resolviéndolo de manera real. ¿Para qué lo aprenderé? Para tener el conocimiento Teórico-Práctico sobre el diseño e instalación de una red de área local, permitiéndome desarrollar la capacidad y competencia sobre el tema, con el fin de usarlos en casos reales propuestos. A continuación con la finalidad de que recuperes información sobre conceptos importantes que te permitirán aplicarlos en la construcción del nuevo conocimiento. Responde a las siguientes cuestiones: 1.- ¿Qué es Software? 2.- ¿Qué es Hardware? 3.- Menciona al menos 3 usos que puede tener una computadora. 4.- Cita 5 ejemplos de periféricos y menciona si son de entrada o de salida. 5.- ¿Cómo obtienes las necesidades del cliente para elaborar un sistema informático? 6.- ¿En qué consiste el diseño de un sistema informático? 7.- ¿Qué es una red? 8.- ¿Qué función tiene una tarjeta de red? 9.- ¿Qué es un servidor? 10.- Menciona 3 usos aplicaciones que uses en Internet. 6 1 CONSTRUCCIÓN DE UNA RED DE ÁREA LOCAL En la actualidad es más común que cualquier organización esté interconectada por medio de una red de computadoras con el fin de aprovechar mejor los recursos informáticos con los que cuenta. En este submódulo tendrás la oportunidad de investigar las necesidades de un cliente para instalar una red, le harás su diseño y la instalarás físicamente. 1.1 Conceptos Básicos a Considerar Antes de instalar una red de área local, necesitas conocer los conceptos básicos de los componentes de una red, es por eso que iniciarás estudiando y aprendiendo todos los elementos teóricos que necesitas para que te familiarices con los términos que usaremos a lo largo del libro. 1.1.1 Definición de Redes Una Red es un conjunto de computadoras y dispositivos conectados entre sí, con programas y protocolos que permiten el intercambio de mensajes para compartir sus recursos. Cada computadora conectada a la red se conoce como nodo y cada uno de ellos debe tener un nombre y/o número único dentro de la red; con esto se asegura que cada computadora sea identificada y no entre en conflicto con otros dispositivos. La conexión física entre un nodo y otro se conoce como medio físico. Un segmento de red es una serie de nodos en la que existe continuidad lógica y física, generalmente lo limita los dispositivos de interconexión como el Router. En la figura 1.1 puedes observar diferentes elementos de una red, entre los que podemos mencionar: Nodo.- Cualquier dispositivo como computadoras, impresoras u otros periféricos que tengan la posibilidad de conectarse de manera independiente a la red. Servidor.- Computadora que tiene la función de prestar algún servicio o recurso (archivos o periféricos) al resto de los equipos conectados en la red. Cliente.- Cualquier computadora que haga uso de los recursos de la red. Medio Físico.- Es el medio (cable, fibra óptica o aire) por el cual se conectan los diferentes nodos de la red. Dispositivo de Interconexión.- Permiten la comunicación entre los diferentes nodos de la red, creando la estructura física de la misma. Hub.- Dispositivo de interconexión que permite conectar los nodos de manera local, es decir, crea una LAN. 7 Router.- Dispositivo de interconexión que conecta 2 redes diferentes; en este caso, una red LAN con la red de Internet, creando así una conexión WAN (Extensa). LAN.- Red de Área Local. Es una red que tiene una extensión relativamente pequeña, llegando a alcanzar como máximo un edificio de una organización, por ejemplo una empresa o una escuela. Generalmente la velocidad de una LAN oscila entre 100 Mbps (Megabits por segundo) ó 1 Gbps (Gigabits por segundo). WAN.- Red de Área Extensa. Es una red sin límite de extensión, es decir, se puede extender para unir a 2 ciudades; Internet es un ejemplo de una red WAN. Sus velocidades oscilan entre 256 Kbps (Kilobits por segundo) hasta 2 Mbps. En los temas subsiguientes de este submódulo ampliaremos más conceptos de cada uno de estos elementos. Figura 1.1 Una Red y sus elementos Las redes tienen como finalidad el compartir recursos que alguno de los nodos tenga disponibles; estos pueden ser archivos, programas, bases de datos, impresoras, etc. El compartir un recurso, por ejemplo una impresora, evita adquirir uno para cada computadora de la red; compartir un archivo, permite a los usuarios de la red accesar a él desde cualquier punto de la red y evitar duplicidad de información. Entre las ventajas que se pueden mencionar en las redes tenemos: Bajo Costo. Por qué se comparten recursos y se evita comparas extras. Productividad. Se aprovechan mejor los recursos de cómputo en la red. Eficiencia. Es posible el intercambio de información entre los usuarios. 8 Comodidad. Facilita el uso de herramientas de comunicación entre usuarios. Flexibilidad. Es posible conectar equipos con diferente arquitectura. Conveniencia. Incrementa la productividad y eficiencia de los usuarios. Movilidad. Las computadoras se puede cambiar de lugar y continuar usando con los recursos compartidos de la red. Rapidez. Permite el intercambio de información entre departamento o empresas. Ejemplo En la siguiente imagen tenemos un ejemplo de una red que cuenta con 1 servidor, 8 computadoras (6 de escritorio -una de ellas inalámbrica- y 2 portátiles inalámbricas), 2 impresoras y un dispositivo multifuncional. Los nodos se conectan a través de un Hub, un Switch y un WAP (Wireless Access Point). Para la conectividad a Internet, se usan un Router y un Modem. Figura 1.2 Ejemplo de una Red La imagen de la Figura 1.2 la usaremos como ejemplo durante el desarrollo de algunos temas, por lo que es conveniente que la tengas ubicada para las futuras referencias. 1.1.2 Transmisión de la Información El concepto básico de una red es muy sencillo y esta basado en el sistema de comunicación que usamos los seres humanos, existiendo los siguientes elementos: Emisor, Receptor, Medio, Mensaje, Ruido y Retroalimentación. La Comunicación La información que los seres humanos emitimos por medio del habla y percibimos a través del sentido de la vista y el oído es por medio de una Comunicación Analógica, es decir, a través de ondas. El sonido es el ejemplo más fácil de explicar, a través de la siguiente actividad. 9 Actividad Práctica Comunicación Analógica (Teléfono de Cordón) Introducción. El sonido viaja por medio de ondas que se transmiten a través de un medio de comunicación. El aire es el principal medio por el que viaja el sonido, pero tenemos otros elementos por los que se puede transmitir, por ejemplo, en cables metálicos como el usado en la telefonía convencional. Objetivo. Enviar un mensaje a través de un medio, en este caso un hilo, y así demostrar que el sonido viaja por medio de ondas. La finalidad de la práctica es comprender el concepto de transmisión analógica. Materiales. 2 tubos de cartón de rollos de papel sanitario. 2 metros de hilo delgado. 2 hojas de papel cebolla. Pegamento, cinta adhesiva, tijeras. Procedimiento. Se realizará en parejas. En el extremo de cada uno de los tubos pega papel cebolla, creando una tapa en cada uno de los tubos. Haz un agujero en cada una de las tapas con un alfiler. Une ambos tubos con el hilo, atravesando los orificios de cada tapa con el hilo. Haz un pequeño nudo en cada extremo del hilo por dentro del tubo y pégalo con un poco de cinta para evitar que se suelte el hilo de las tapas. Con la ayuda de tu compañero, separa los tubos lo suficiente para que el hilo quede levemente estirado (en caso de no tener lo suficientemente estirado el hilo, la vibración no podrá transmitirse). Habla por uno de los extremos mientras que tu compañero trata de escuchar por el otro extremo. Si se habla por un extremo, describe qué sucede con el extremo contrario. Analiza y describe por qué se puede escuchar a través de este rudimentario teléfono. Experimenta qué pasa si se conecta otro “teléfono” en el hilo de la red. Anota tus observaciones y compártelo con tus compañeros. Conclusiones. Como observarás, en el extremo emisor la voz hace que vibre la tapa del tubo y esta vibración se transmite a través del hilo, causando un efecto similar de vibración en la tapa del tubo que recibe el mensaje de voz. Esta transmisión se conoce como Comunicación Analógica. Tipos de Señales Las computadoras utilizan un proceso de comunicación similar a la del ser humano, pero recuerda que solo procesan información binaria, es decir unos (1) y ceros (0). A este tipo 10 de transmisión se le conoce como Comunicación Digital y es transmitida a través de señales eléctricas; emitiendo (1) o dejando de trasmitir (0) la corriente eléctrica. Figura 1.3 Tipo de Comunicación Analógica y Digital La Señal Analógica se representa a través de ondas y estas son imperfectas porque existen factores que la afecten, tales como la distancia y el medio por el que se transmite. La variación en una señal (factor ruido en el proceso de la comunicación) no es posible detectarlo y es imposible corregirlo. En la Señal Digital, en cambio, puede tomar solo 2 valores: encendido y apagado, uno (1) y cero (0), lo que hace más fácil el poder detectar fallas en la trasmisión e inclusive, a través de un algoritmo de verificación, validar el mensaje y corregirlo en caso de ser necesario. Figura 1.4 Ejemplo de señal Analógica y Digital 1.1.2.1 Velocidad de Transmisión La información en las LAN viaja a través del medio en forma digital; es decir, en bits. La cantidad de bits que viajan en un periodo de tiempo es conocido como ancho de banda y la unidad de medida que se maneja es bps, “bit por segundo” (nota el uso de la “b” minúscula, ya que el uso de “B” mayúscula es para uso de Bytes), así tenemos que la velocidad en que se transmite la información entre nodos en una LAN es desde 5 Mbps (Megabits por segundo) hasta 1 Gbps (Gigabit por segundo). La velocidad de transmisión de Internet varía de 56 Kbps (en modems) hasta 2 Gbps, dependiendo del medio usado. Se pueden distinguir 2 maneras de transmisión: Banda Base. La señal de la transmisión se realiza en un solo canal; por ejemplo en la comunicación a Internet vía MODEM (dialup) ocupando la línea telefónica. Banda Ancha. Trasmite varias señales a la vez, en distinta frecuencia o canales; por ejemplo los sistemas de cable con convergencia digital (TV, Internet, Telefonía). Ejercicio Convierte las siguientes velocidades a Bytes por segundo, recuerda que: 1 byte=8 bits. 56 Kbps 11 512 Kbps 1 Mbps 100 Mbps 1 Gbps 1.1.2.2 Tipo de Transmisión según el Sentido La transmisión en una red puede tener 3 modalidades respecto al sentido del tráfico: Símplex. La transmisión es unidireccional, es decir, se realiza en un solo sentido. Solo uno de los dos nodos puede trasmitir y en un mismo sentido. Semidúplex (Half Duplex). La transmisión es bidireccional, es decir, se realiza en ambos sentidos pero solo uno a la vez. Los dos nodos pueden trasmitir, solo uno a la vez; cuando uno envía, el otro nada más recibe y viceversa. Dúplex (Full Duplex). La transmisión es bidireccional de manera simultánea, los dos nodos puede enviar y recibir simultáneamente. Ejemplo Simples: La señal de televisión; la estación emite y el receptor recibe la señal. Semidúplex: Los radios de comunicación; una persona habla la otra recibe y viceversa, pero solo uno a la vez. Dúplex: Los teléfonos convencionales; ambas personas pueden hablar al mismo tiempo. Figura 1.5 Ejemplos de Modos de Transmisión Ejercicio Identifica de qué tipo de Transmisión trata en los siguientes casos: 2 personas platicando: ________________ Dos celulares 2 vías, comunicándose entre sí: ________________ Televisión vía satélite: ________________ Correo postal: ________________ Juguete de radio control: ________________ 12 1.1.2.3 Tipo de Transmisión según el Tiempo En cuanto a la disposición de tiempo para estar comunicados el emisor y el receptor, la transmisión puede ser de 2 tipos: Síncrona: El emisor y el receptor tienen una comunicación en tiempo real, esto gracias a que ambos nodos tienen relojes sincronizados por medio del cual controlan la duración de la información trasmitida. Asíncrona: La comunicación entre emisor y receptor no requiere relojes sincronizados, sino que hace uso de unos bits especiales, uno al inicio de la información (bit de arranque STAR) y otro al final de la misma (bit de parada STOP), con esto el receptor sabe en qué momento inicia y termina un paquete de información de emisor. Una variación de voltaje en la señal, puede indicar el tipo de bit STAT/STOP a diferencia de los bits del mensaje enviado. La transmisión síncrona es parecida a la comunicación con el teléfono convencional en tiempo real; y la transmisión asíncrona es parecida a los mensajes 2 vías de los celulares, no es en tiempo real y puede ocurrir aun cuando el receptor no este disponible. Para que te quede más claro, vamos a imaginar a dos personas platicando, esto es una comunicación síncrona, ya que ambas personas comparten el mismo tiempo para comunicarse. En cambio una persona que se comunica con otra a través del correo postal, tendrán una comunicación asíncrona, ya que no comparten el mismo tiempo para la comunicación y ésta dependerá de la carta. Figura 1.6 Tipos de Comunicación Síncrona y Asíncrona Actividad Práctica Comunicación Síncrona y Asíncrona Introducción. Actualmente los medios de comunicación que maneja el ser humano permite estar comunicado en todo momento, este el destinatario disponible o no. La comunicación Síncrona y Asíncrona la manejamos en todo momento, pero tal vez no conocemos su concepto. Objetivo. Crear una cuenta de correo electrónico con la posibilidad de mensajería instantánea, con la finalidad de identificar los tipos de comunicación según el tiempo. Material. Computadora con conexión a Internet y un servidor que proporcione los servicios de correo electrónico y mensajería instantánea de manera gratuita. Procedimiento. De manera individual, crear una cuenta personal en un servidor de Internet que proporcione servicio gratis de Correo Electrónico y Mensajería Instantánea. Sigue 13 los pasos que te proporciona el proveedor del servicio para que tu registro sea correcto. En caso de ser necesario, configurar el correo electrónico (Comunicación Asíncrona). Algunos proveedores te permiten configurar un cliente de correo electrónico como MS Outlook; puedes investigar si el proveedor te proporciona servicio de POP3 o tendrás que consultar tu correo por medio de una página Web. En caso de ser necesario, configurar el mensajero (Comunicación Síncrona). Para este paso es posible que tengas que instalar un software que el proveedor te proporcionará. Realiza una investigación de los servicios que ofrecen las compañías de telefonía celular que son de comunicación Síncrona y Asíncrona y explica por qué lo consideras así. Envía por correo electrónico a tus compañeros de clase, la investigación de las compañías celulares. Comunícate con ellos por medio del mensajero e intercambia opiniones acerca del trabajo enviado. Entrega a tu facilitador la dirección de servidor Web en donde te registraste, el procedimiento que seguiste y qué otros beneficios tienes con el proveedor del servicio. Intercambia tu cuenta de correo con tus compañeros para seguir en comunicación. Conclusiones. Como resultado de esta actividad, tendrás una cuenta personal de correo electrónico y reconocerás los tipos de comunicación Síncrona y Asíncrona, los cuales los tendrás disponibles para comunicarte con tus compañeros y facilitador, propiciando el intercambio de opiniones o entrega de trabajos. 1.1.3 Tipos de Redes Antes de continuar definiremos los diferentes tipos de redes, según su extensión o dimensión: PAN, LAN, MAN, WAN. PAN. Redes de Área Personal, las cuales tienen un alcance de hasta 10 metros y es usada con dispositivos de uso personal: computadora portátil, impresora portátil, celular, juego de video personal, PDA. Comúnmente usan como medio físico señales de Radio Frecuencia (RF), Rayos Infrarrojos o Bluetooth. LAN. Redes de Área Local, son redes con un alcance de varios cientos de metros, esto es porque el medio usado alcanza hasta 150 metros entre el nodo y el Hub. Es usada regularmente en edificios de empresas u organismos. No usan ningún tipo de comunicación remota y la infraestructura es propia. El medio usado 14 generalmente es cable Ethernet, Fibra Óptica o Wireless. Este tipo de redes son el objeto de estudio de este libro. MAN. Redes de Área Metropolitana, estas redes tienen alcance de cientos de kilómetros y están dentro de una ciudad o una región geográfica. Los medios usados para la comunicación a kilómetros pueden ser Fibra Óptica, Líneas Conmutadas o RF. La infraestructura de comunicación puede ser propia o rentada a empresas de telecomunicaciones. WAN. Redes de Área Extensa, no tiene limitación en la distancia de la red y puede comunicar a una computadora con otra en cualquier lugar del mundo, donde los medios de comunicación lo permitan. La comunicación es generalmente a través de la renta de una empresa de telecomunicaciones, ya que la infraestructura es muy cara. El medio puede ser Fibra Óptica, Líneas Conmutadas, Señal Satelital o Internet. Figura 1.7 Alcance de los diferentes tipos de redes Las LAN o Redes de Área Local, son las redes más comunes que te encontrarás en cualquier empresa ya que éstas existen hacia adentro de la organización aun cuando tengan acceso a Internet o tengan redes WAN. Igual las encontrarás en una organización internacional, en una institución privada, una pública, un cibercafé o en una casa particular. Existe otra clasificación pero no estandarizada, la CAN, que puede tener 2 denotaciones: Campus Area Network, la cual es una red de redes interconectadas dentro de una misma organización como universidades (campus) o bases militares; o 15 Controller Area Network, es un protocolo de comunicación de procesadores en serie para un proceso distribuido en tiempo real que inicialmente fue desarrollado para aplicaciones de automóviles electrónicos. Actividad Práctica Identificar el Tipo de Redes en una Empresa Introducción. Cada día es más común y necesario el uso de redes en las empresas. Cada empresa con base en sus necesidades crea la red que le resulte de beneficio para cubrir toda la organización, pudiendo ser esta un edificio, varias sucursales en una ciudad o en otras ciudades. Objetivo. Investigar en tu localidad los tipos de redes según su extensión, vistas en el tema 1.1.3. Al finalizar la actividad, tendrás información de los diferentes componentes de una red, los cuales analizaremos más adelante. Material. Investigar en una empresa el tipo de red que tiene. Procedimiento. En equipo (el número de integrantes será según lo considere tu facilitador), investiga una empresa de tu localidad que tenga una red y contesta los siguientes puntos: ¿Qué tipo o tipos de redes tienen instalado en toda la empresa? ¿Qué beneficios les proporciona usar cada tipo de red? ¿Qué Medios Físicos usan para conectar la red en toda la empresa? ¿Qué dispositivos de interconexión utiliza en la red (Hub, Switch, Router, Modem, etc.) de toda la empresa? ¿A qué velocidad se conectan los nodos de manera local? Si usan una red MAN o WAN, ¿Qué ancho de banda utilizan? ¿La infraestructura de comunicación es propia o rentada? Explica el motivo. Realiza una lista de los conceptos que te son desconocidos. Frente al grupo, expongan los resultados obtenidos en la actividad e intercambien ideas respecto a los conceptos desconocidos. Conclusiones. Como resultado de esta actividad reconocerás los beneficios de tener una red con base en las necesidades de extensión de una empresa. Observarás que se pueden combinar diferentes tipos de redes, dependiendo del tamaño de la empresa. Podrás identificar qué tipo de redes puede beneficiar a un cliente, dependiendo de sus necesidades. Actividad Práctica Creación de una PAN Introducción. Cada vez es más común contar con dispositivos personales que te permiten conectarte con otro similares formando una PAN. Un ejemplo de estos dispositivos son los celulares que, gracias a la tecnología de Bluetooth, permiten conectarse para la transferencia de información entre celulares u otros dispositivos Bluetooth. 16 Objetivo. La finalidad de esta actividad es crear una PAN, es decir una Red de Área Personal, para que observes los beneficios que se obtienen al tener una red de este tipo. Material. 2 Celulares que cuenten con tecnología Bluetooth, Infrarojos o cualquier otro dispositivo que tenga esta tecnología como pueden ser impresoras, Consola de Juego Personal, PDA, etc. Manual de usuario del dispositivo. Procedimiento. En equipo (el número de integrantes será según lo considere tu facilitador), selecciona el dispositivo que será el anfitrión (servidor) y el huésped (cliente). Recuerda que debes tener el manual de ambos dispositivos. Consulta del manual de cada dispositivo, uno para configurarlos como anfitrión y otro como huésped. En el anfitrión habilita la opción para aceptar huéspedes. Realiza una tarea que te permitan los dispositivos, como por ejemplo la transferencia de un archivo o de información en los celulares y las PDA, o jugar en línea con las consolas. Contesta las siguientes preguntas: - Investiga en el manual del dispositivo, ¿Qué tipo de Tecnología usaste? - ¿Cuál es la distancia máxima a la que pueden estar separados los dispositivos para seguir conectados? - ¿Qué beneficios tienes al crear una red de este tipo? Al terminar la práctica, reconfigura los dispositivos con la seguridad más conveniente; recuerda que una mal configuración de seguridad puede ser motivo de que te roben información de tu dispositivo, consulta el manual para reconfigurarlo. Escribe un resumen de la actividad y exponla al grupo, con la finalidad de intercambiar experiencias y enriquecer el conocimiento adquirido. Conclusiones. Como resultado de la actividad, tendrás una idea más clara de qué es una PAN y qué beneficios tiene usarla. Sabrás aprovechar mejor los recursos con los que cuenta la tecnología actual y podrás utilizarla para beneficio propio. 1.1.4 Distribución Lógica de las Redes Antes de definir la distribución lógica de las redes, debemos conocer la clasificación de las computadoras en una red, esto son: Servidores y Clientes. Básicamente un Servidor es una computadora que comparte sus recursos (archivos, impresoras, programas, bases de datos, etc.) a las otras computadoras y un Cliente es aquella que usa los recursos del servidor. Servidor. Es una computadora que tiene recursos suficientes para atender las peticiones de varios clientes de manera concurrente, es decir simultáneamente. Debe contar con un Sistema Operativo de Red (NOS -Networking Operating 17 System-) el cual tiene características y herramientas para la gestión de los recursos compartidos y su seguridad, así como el monitoreo del tráfico de la red. Además, las características propias de una computadora se ven mejoradas, tales como el Procesador, Bus de Datos, Memoria y el Disco Duro. Cliente. Esta computadora requiere menos recursos que el servidor; solicita y hace uso de los archivos, carpetas, impresoras y otros periféricos compartidos por el resto de los equipos conectados a la red. Actualmente una computadora de escritorio comercial viene preparada como cliente, ya que incluye una tarjeta de red, un sistema operativo que permite la conectividad de la red y el protocolo TCP/IP preinstalado. La distribución lógica de las redes esta dada por la forma en que se conectan los nodos, principalmente las computadoras y si existe o no un administrador central de los recursos de la red, implicando con ello la seguridad de la misma. Existen 2 principales alternativas: Redes De Igual a Igual y Redes Cliente/Servidor. Redes De Igual a Igual Estas redes conocidas también como De Punto a Punto, ya que la seguridad de la red no es controlada por un servidor y todas se comunican al mismo nivel. Cada computadora gestiona sus recursos compartidos y la seguridad de los mismos. No requieren de software especial o de un NOS y todas las computadoras pueden tener funciones de servidor -si comparten recursos- o de cliente -en caso de usar recursos de otras computadoras-. Cada usuario en su computadora puede compartir los recursos propios y asignar, si él lo desea, un acceso restringido. Ventajas: Usan hardware más barato. Se administran fácilmente por el usuario. No es requerido un Sistema Operativo de Red. Desventajas: Los recursos son limitados, por lo que soportan pocos clientes concurrentes. No existe un nivel de seguridad alto. Redundancia de datos y dificultad de mantener una actualización de los mismos. Redes Cliente/Servidor En una Red Cliente/Servidor se distingue una computadora entre las demás que cumple con las características de administrar los usuarios de la red y gestionar los recursos compartidos de los diferentes dispositivos que conforman la misma. Esta computadora es conocida como servidor y tiene instalado un NOS. Por lo general en una Red Cliente/Servidor, el servidor o los servidores comparten recursos y los clientes solo los consumen. Ventajas: 18 Una Estructura de Seguridad Mayor. Mejor Desempeño. Respaldo de la Información. Redes más Robustas y Confiables Desventajas: Requieren de Personal Especializado, llamado Administrador de la Red. Usan Hardware y Software más costoso. Red De Igual a Igual Red Cliente/Servidor Costo Bajo Alto Seguridad Limitada Excelente Número de usuarios Pequeño Muy grande Facilidad de uso Sencillo Complejo Desempeño Limitado Muy bueno Tabla 1.1 Diferencias en Tipos de Redes, según la Distribución Lógica Imagina que las redes tipo Cliente/Servidor tienen una guardia (Servidor) que es la que valida el permiso (estructura de seguridad) que tiene una persona (usuario) para poder accesar a las diferentes áreas (recursos compartidos) de un edificio (red). En cambio las redes De Igual a Igual, son como una escuela (red) en donde el alumno (usuario) puede accesar a todas las áreas del plantel (recursos compartidos) a excepción de aquellas que estén cerradas con llave (acceso restringido de forma local). Figura 1.8 Tipos de Redes según la Distribución Lógica Actividad Práctica Distribución Lógica de las Redes Introducción. Cada empresa puede definir sus esquemas de seguridad dentro de la red y esto puede ser con base en la cantidad de usuarios o del tipo de información que se maneje en la red. Un factor importante al definir una distribución lógica de una red es el presupuesto económico asignado para la adquisición de licencias del sistema operativo y el personal capacitado para la administración de la red. 19 Objetivo. Al finalizar la actividad ampliaras tu conocimiento de los beneficios y desventajas de optar por alguno de las 2 distribuciones lógicas de las redes, esto con base en una investigación en una empresa de tu localidad. Material. Consulta las diferentes distribuciones lógicas vistas en el tema 1.1.4 para poder realizar la investigación de esta actividad. Procedimiento. En equipo (el número de integrantes será según lo considere tu facilitador), investiga en una empresa de tu localidad que cuente con red, respondiendo a las siguientes preguntas: - ¿Qué tipo de distribución Lógica tienen? - ¿Por qué tienen esta distribución? - ¿Qué beneficios obtienen con ella? - ¿Qué sistemas operativos usan y por qué? - ¿Existe personal especializado para administrar la red? Explica a través de un resumen el resultado de la investigación y preséntalo al grupo; intercambia opiniones para enriquecer la investigación y el conocimiento adquirido. Conclusiones. Como resultado de la investigación y el intercambio de trabajos en clase, podrás diferenciar los tipos de distribuciones, identificando los beneficios o desventajas de cada distribución. Podrás sugerir cuál es la más conveniente dependiendo de las necesidades que te presente el cliente. 1.1.5 Arquitectura de Red Considerando que el concepto de Arquitectura de Red esta definida por la Topología, el Método de Acceso al Medio y los Protocolos1 que usa una red específica, es importante definir cada uno de estos elementos para poder tomar la decisión sobre la arquitectura a implementar en una LAN. La Arquitectura de Red define el tipo de hardware que se usará, así como la instalación física de la red. 1.1.5.1 Topología Topología básicamente significa forma. La topología de una red es la forma u organización en que los nodos están interconectados, es decir, es el diseño físico y lógico de la red. La Topología Física se refiere a la conexión entre los nodos, usando el medio y existen 3 tipos básicos: Bus, Anillo y Estrella. La selección de la topología ideal esta definida a partir del costo e independencia entre los nodos. 1 Molina Robles, Francisco José. Redes de Área Local, 2ª. Edición, Alfaomega Ra-Ma, México, 2006, p. 36 20 Topología de Bus. También conocida como Topología Lineal, es la más sencilla ya que utiliza un solo cable, formado por varios segmentos pequeños que se conecta de nodo a nodo. Utiliza el cable coaxial como medio de transmisión; conectores tipo BNC para cada extremo de los segmentos pequeños; BNC tipo T, para conectar un nodo con 2 cables; y, un conector terminador de 50 ohms para cada extremo de la línea, uno de ellos debe estar conectado a tierra física. Es la más económica pero al ser una sola línea, al fallar una computadora conectada en el bus, fallará toda la red; a consecuencia de esta gran desventaja, ya no es tan usada en la actualidad. Topología de Anillo. Cumple con las mismas características que la topología de bus, pero no tiene extremos, ya que estos se unen para cerrar la línea y formar un anillo. La información viaja en un solo sentido y también se ve afectada la comunicación en la red, al momento de fallar un nodo. Puede ser más cara que la topología de bus, ya que si los nodos están dispersos aumentará la cantidad de cable a requerir para cerrar el anillo. Actualmente es usada en una tecnología llamada “Token Ring”, creada por IBM. Topología de Estrella. Es la topología más utilizada actualmente por la fiabilidad que proporciona, ya que cada nodo es independiente de los demás y no falla la red en caso de tener problemas algún nodo. El concepto básico es que cada nodo esta conectado a un dispositivo central que controla el tráfico de la red y hace independiente a cada uno de ellos. Esta topología es más costosa, ya que utiliza grandes cantidades de cable para unir toda la red. Más adelante ampliaremos la información de esta topología. Figura 1.9 Topologías Físicas Ejercicio En la siguiente representación tienes una Red de Topología Híbrida, es decir, mezcla varias topologías. Identifica las diferentes topologías que tiene la red. 21 Figura 1.10 Red Híbrida ¿Qué tipo de topología es la que tiene el siguiente diagrama? Figura 1.11 ¿Qué topología tiene esta red? Como ya comentamos existen 3 tipos de Topologías Físicas básicas: Bus, Anillo y Estrella. Nos enfocaremos a la Topología de Estrella, ya que es la de mayor difusión y uso en la actualidad por las ventajas que ofrece. Características Principales: Todos los equipos se conectan a un nodo central. El nodo central tiene funciones de distribución y control del tráfico de la red. El nodo central puede ser un Hub o un Switch. Existe un cable independiente por cada dispositivo que se conecta al nodo central. El cable que se usa es conocido como par trenzado tipo telefónico de 8 hilos. El cable más usado es el UTP Categoría 5 (100Base-T) para redes a 100Mbps. La longitud máxima de un cable puede ser hasta de 100 mts. Se usa un conector RJ-45 por cada extremo del cable. Actualmente se usa la norma 568B como estándar para la conexión del cable. Ventajas: Se implementa fácil y rápidamente. Es la topología más fiable. Añadir nodos no afecta a la red. El fallo de una computadora o de un cable, no afecta la red. 22 No existe la posibilidad de colisiones, ya que cada nodo tiene su cable de conexión al nodo central. Desventajas: La longitud del cable es máximo de 100 metros. Es muy costoso cablear toda la red, sobre todo al realizar un mal diseño. El fallo del nodo central deja inhabilitada a toda la red. En caso de tener posible interferencias eléctricas, es recomendable usar un cable apantallado (STP) el cual contiene una malla que recubre los 8 hilos para proteger la señal de la interferencia. Este cable es más costoso que el cable sin apantallar (UTP). Ejemplo Una persona piensa iniciar un negocio, para el cual piensa instalar un cibercafé con servicio de Internet de banda ancha con 6 computadoras que rentará. Él busca que sus clientes se sientan con la seguridad de poder trabajar sin que existan contratiempos de que se “caiga” la red, por lo que instalará una Topología de Estrella aprovechando que las computadoras que instalará tienen instalada una NIC que permiten usar esta topología. El siguiente es un croquis de cómo quedará el cibercafé. Nota que el Hub se encuentra al centro de todos los nodos, pero las líneas que representan al cableado solo es un esquema, ya que los cables reales deben conducirse por las paredes o el techo, debidamente protegidos. Fig. 1.12 Croquis del cibercafé del ejemplo. Nodo Central en una Topología de Estrella Para minimizar la longitud del cable entre el nodo central y los nodos más alejados se recomienda establecer el nodo central en un lugar estratégico que sea un punto intermedio entre todos o la mayoría de los nodos de la red. Debemos recordar también 23 que un factor importante para definir la ubicación del nodo central, es la distancia física y lógica entre éste y el servidor. La distancia física es la que se puede medir en metros de cable y la distancia lógica es la que se mide por la cantidad de dispositivos de interconexión entre nodo y nodo, es decir la segmentación. Entre menos segmentos de red -dispositivos de interconexión-, más cercana es la distancia lógica. Cada dispositivo de interconexión por la que pasa el paquete de información produce un retraso de tiempo en la trasmisión llamado latencia. Ejemplo Un centro de cómputo de una escuela tiene capacidad para 16 estudiantes, además del profesor. El Hub esta ubicado en la esquina derecha del aula y desde ese lugar salen los cables necesarios para conectar cada una de las computadoras del aula. Con este croquis es posible tomar en consideración la cantidad de cable a utilizar, ya que sigue la posible ruta del cableado en la red real. Figura 1.13 Ejemplo de una red en un aula escolar, usando la Topología de Estrella Ejemplo Tenemos una casa de interés social de 3 recámaras, que sirve de alojamiento a varios estudiantes. Ellos quieren tener una computadora interconectada en una LAN, en cada uno de sus cuartos con la idea de aprovechar una conexión ADSL a Internet, así como poder imprimir sus trabajos en una impresora que esta en la sala de la casa. El diseño de la red puede quedar de la siguiente manera: 24 Figura 1.14 Ejemplo de distribución de una LAN en una casa habitación Como se puede observar, la línea punteada representa el cable de la red en una topología de estrella, y se reduce la cantidad de cable a utilizar colocando el Hub en la planta alta ya que ahí es donde se conectarán más computadoras y solo un cable va a la planta baja. En caso de haber colocado el Hub en la planta baja, tendrían que subir 3 cables a la planta alta, aumentando así la cantidad de cable a usar. Otro factor que se observa es que el Hub esta cerca de un teléfono, aprovechando así la línea telefónica para accesar a la ADSL, de igual manera debe existir una conexión cercana de la instalación eléctrica para suministrar energía al Hub. Actividad Práctica Topología Física de Estrella Introducción. La mejor forma de diseñar una topología física de una red es sobre el plano de edificio en donde se instalará la red, esto con el fin de poder considerar las dimensiones del mismo y poder conocer un estimado de la cantidad de cable que se utilizará. Objetivo. Diseñar la topología de estrella para una oficina, contando con el plano de la misma, para poder obtener la cantidad de material necesario para cablear la red. Debes elegir el lugar adecuado del nodo central, para gastar la menor cantidad de cable a utilizar. Considerar que los cables que terminen en un conector macho, deben tener un mínimo de un metro más, para poderlo manipular sin problemas. Puedes considerar instalar rosetas en las paredes cerca de cada computadora. 25 Material. Plano de la oficina propuesta, lápiz y borrador. Repasar los conceptos vistos en el tema 1.1.5.1. Procedimiento. En equipo (el número de integrantes será según lo considere tu facilitador), en el plano de la oficina, dibuja la ubicación del nodo central según creas sea la mejor ubicación. Traza líneas que representen el cableado de la topología física de estrella. Ilustra en el plano, en caso de ser necesario, las rosetas que se instalarán. Contabiliza los conectores RJ-45 que se instalarán Considera la impresora como un nodo más, es decir va conectada directamente a la red. Analiza y enlista el material necesario del cableado, considerando: metros de cable, rosetas y conectores RJ-45. Comparte tu propuesta con el resto del grupo y discutan cuál es la más apropiada para utilizar la menor cantidad de cable. Figura 1.15 Ejercicio de topología física de una red en una oficina Conclusiones. Como resultado de esta actividad, podrás comprender cómo trazar y proponer el diseño de una red, en base a la topología física. Sabrás definir la cantidad de material necesario para realizar conectividad del medio físico, en este caso el cable par trenzado. La Topología Lógica se encarga de gestionar el tráfico de la red y existen varias tecnologías que pueden ser propias de una marca como Token Ring de IBM y Apple Talk de Apple o un estándar como Ethernet. Analizaremos este último por ser el estándar más utilizado 26 actualmente en las LAN y estar respaldado por el IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers). Específicamente el estándar IEEE 802 es el relativo a las Redes de Computadoras y dentro de éste existen varios apartados que definen el estándar para diferentes arquitecturas de equipo de cómputo. El Método de Acceso al Medio CSMA/CD, en el cual se basa Ethernet, esta definido en el IEEE 802.3. Ethernet. Viene del concepto Éter, sustancia que se creía ocupaba todo los espacios vacíos. Fue inventado en 1973 por Robert Matcalfe y participaron en su elaboración las compañías Digital, Intel y Xerox. Al estar basado en CSMA/CD, todos los nodos usan el medio para mandar mensajes, pero deben evitar una colisión de los paquetes de información que envían otros nodos; una vez que el mensaje esta en el medio, este se trasmite a la velocidad máxima del canal de comunicación. Realizar este algoritmo hace que la red trabaje a una velocidad nominal del 30%, lo que quiere decir que una red a 100 Mbps, realmente trasmite a 30 Mbps aproximadamente. 27 1.1.6 Componentes de una Red En una red no solo tenemos Computadoras, Servidores, e Impresoras, también existen otros componentes necesarios para realizar la interconexión entre los diferentes dispositivos. Analizaremos estos componentes clasificándolos en: Conectividad, Medios de Transmisión, Dispositivos de interconexión y Sistemas Operativos de Red (NOS). 1.1.6.1 Tarjetas de Red Toda computadora, para poderse conectar a una red requiere de una tarjeta de red, conocida como NIC (Network Interface Card), la cual contendrá el puerto necesario para realizar la conexión y ésta dependerá de la arquitectura de la red que se use. Al seleccionar una NIC, deben considerarse 3 factores: Tipo de Red (por ejemplo Ethernet) Tipo de Medio (por ejemplo Par Trenzado) Tipo de Bus del Sistema (por ejemplo PCI) En la actualidad, generalmente las computadoras de escritorio tienen incorporada una NIC con un puerto RJ-45 (Ethernet Par Trenzado), lista para usarse en una red de topología de estrella. Las computadoras portátiles además, pueden incluir conectividad inalámbrica con el estándar IEEE 802.11 b/g/n. Cada NIC tiene un número hexadecimal de identificación único de 48 bits llamado Dirección MAC (Media Access Control). Los primeros 24 bits, conocido como OUI (Organizationally Unique Identifier) identifican al fabricante de la NIC, los últimos 24 bits están determinados y configurados por la IEEE para identificar de manera única cada tarjeta. No es necesario conocer la MAC de una NIC, solo en los casos que se desea asignar una IP Dinámica Manualmente o para asignar seguridad en una red inalámbrica. Ejemplo En la figura 1.2 de la página 8, tenemos 5 computadoras que usan NIC alámbricas, al igual que la impresora conectada al switch; una computadora y 2 portátiles que usan una NIC inalámbrica. 1.1.6.2 Medios de Transmisión Para viajar la información entre los nodos necesita un soporte físico para poder trasmitir los datagramas y se pueden clasificar en 2 grandes grupos: Medios de Transmisión Guiado, que utiliza un medio físico tangible como los cables; y los Medios de Transmisión No Guiado, que por lo general se trasmiten a través del aire. Dentro de esta clasificación se ubican los tipos de medios que se puede utilizar (ver la figura 1.18). 28 Cable Basado en Cobre. Actualmente se usan 2 tipos de cables basados en cobre y la señal que se trasmite es eléctrica. Es relativamente barato y fácil de manipular. Se usa más en redes LAN. o Cable Coaxial. Es un cable con un hilo central de cobre y una malla de aluminio, separados por una aislante y protegidos por una recubierta plástica. Es usado en la topología de Bus y en la de Anillo. Es parecido al cable usado en la señal de televisión. o Cable Par Trenzado. Formado por 8 hilos de cobre recubiertos de material aislante cada uno e identificados por un código de colores. Se agrupan en 4 pares de hilos trenzados. Los pares se identifican por un color sólido y su par que es blanco con una línea del color sólido, teniendo así un par Verde, un Anaranjado, un Azul y un Café. Es el usado en la topología de Estrella. Es similar al usado en la línea del teléfono convencional. Fibra de Vidrio. El medio físico es el vidrio y la señal que se transmite es por un rayo luminoso. Con esta tecnología se pueden alcanzar grandes distancias y altas velocidades de transmisión, pero tiene el inconveniente que es muy costoso y difícil de manipular, ya que es frágil por ser vidrio. Su uso es más adecuado en redes MAN y WAN. Figura 1.21 Ejemplos de Medios de Trasmisión Dirigidos Señal Inalámbrica. En este tipo de señal se ha puesto gran atención en los últimos adelantos tecnológicos, ya que es más barata al no requerir la instalación del medio físico y no tener limitante en el ancho de banda. Existen varias tecnologías que se han desarrollado con señal inalámbrica. o Bluetooth. Es una red inalámbrica PAN, lo que quiere decir que solo tiene alcance de hasta 10 metros. Es usado en dispositivos personales más que en redes LAN, pero se puede implementar dispositivos Bluetooth en ésta. Tiene un ancho de banda de hasta 3 Mbps. 29 o Infrarrojo. Esta tecnología no es muy usada actualmente en redes pero fue de las primeras en usarse como medio inalámbrico. La señal viaja por medio de una señal luminosa (señal infrarroja) y deben estar alineados los 2 puertos de los dispositivos que se desean conectar sin ninguna interferencia a una distancia de 20 cm como máximo. Tiene un ancho de banda de hasta 11 Mbps. o WiFi. Estandarizado en la IEEE 802.11, actualmente ha tenido gran impacto para la creación de redes LAN, ya que no requiere cablear y la señal llega a tener alcances de 30 a 500 metros dependiendo de los obstáculos que se interpongan entre el nodo central llamado WAP (Wireless Access Point) y la computadora o dispositivo inalámbrico. Los estándares más usados son el IEEE 802.11b, 802.11g y 802.11n, que alcanzan hasta 11 Mbps, 54 Mbps, 200 Mbps respectivamente. La desventaja de usar redes WiFi es que, si no cuenta con un esquema de seguridad adecuado, pueden existir crackers que roben la información del dispositivo. Las LAN que usan tecnología WiFi, son conocidas como WLAN (Wireless Local Area Network). Un dispositivo que provee servicio WiFi comúnmente tiene un nombre identificativo conocido como SSID (Service Set IDentifier -Conjunto de Identificadores del Servicio-), el cual servirá a los clientes WiFi que intentan comunicarse con él. Actualmente el algoritmo más usado para la protección de WiFi, es el WEP (Wired Equivalent Privacy -Privacidad Equivalente a Cableado-), el cual solicita una clave alfanumérica para poder accesar a un dispositivo WiFi. En las WLAN existen 2 tipos de topologías físicas, dependiendo de cómo se conecten los nodos: - Modo Infraestructura. Se basan en una red Ethernet cableada a donde esta conectada un WAP y este sirve como puente entre la LAN y la WLAN, gestionando el tráfico entre ambas redes. Esta topología permite un esquema de seguridad mayor. En la figura 1.2 se ve el uso del modo Infraestrutura. - Modo Ad hoc. Estas redes están creadas solo por dispositivos inalámbricos que se conectan entre sí, sin existir un WAP; cada nodo se conecta a otro directamente sin pasar por un punto central. El esquema de seguridad es menor que le modo Infraestructura. La tecnología Bluetooth hace uso de esta topología, al igual que algunos dispositivos que almacenan música o archivos multimedia y la comparten. 30 Figura 1.22 Ejemplo de topologías en WLAN o Microondas. La información se transmite por el aire a través de señales electromagnéticas a grandes distancias. Tiene la desventaja de que las antenas de transmisión deben tener un enlace visual, lo que reduce la distancia de transmisión a unos 50 Km. como máximo. Su uso esta más destinado a redes MAN y WAN. o Vía Satélite. Usa los satélites geoestacionarios como repetidores, con el fin de alcanzar mayores distancias y librar la orografía terrestre. Tiene 2 inconvenientes: un retraso o latencia al recorrer grandes distancias y los cambios climáticos pueden afectar la transmisión. Se usa en redes WAN. Figura 1.23 Ejemplos de Medios de Trasmisión No Dirigidos Ejemplo En el caso de la red de la figura 1.2 de la página 8, se usan Medios Físicos Dirigidos (línea continua) y Medios Físicos No Dirigidos (nodos dentro del círculo con línea punteada). Los Medios Físicos entre los dispositivos de interconexión es Dirigida, a excepción del WAP. 1.1.6.3 Dispositivos de Interconexión Son dispositivos que interconectan los nodos de la red permitiendo la gestión de los mensajes que se transmiten a través de ella y permitiendo la interoperatividad con otras redes. Hub o Concentrador. Este dispositivo recibe los paquetes de información del nodo emisor y los retransmite hacia el resto de los nodos de la red. Tiene la desventaja de usar el método CSMA/CD por lo que hace más lento el tráfico de la red; 31 mientras esta reenviando un mensaje, ningún nodo puede trasmitir. Pueden llegar a ocurrir colisiones entre la información enviada por diferentes Hubs. Es la opción más barata como nodo central en una topología de estrella. Switch. Tiene funciones similares al Hub, pero reenvía los paquetes con base en las direcciones MAC, esto es gracias a que conoce la ubicación del destino y lo conecta directamente con el origen sin enviar la información a todos los nodos. Opera en la Capa 2 del Modelo OSI. Router. Conocido como Enrutador, es usado en redes más complejas ya que tiene funciones similares al Switch pero con la capacidad de elegir la ruta más adecuada para que el paquete de información llegue en el menor tiempo e intacto. Puede llegar a comprimir los datos para elevar la tasa de trasferencia del paquete en la red. Puede interconectar redes diferentes y servir de firewall (detiene los ataques potenciales de clientes fuera de la red LAN) ya que puede tener una tabla de mapeo en la que le asigne direcciones IP virtuales a los nodos de la LAN para evitar sean conocidas por otras redes que se conecten a través del Router. Opera en la Capa 3 del Modelo OSI. Bridge. También conocido como Puente ya que puede conectar dos segmentos de red como uno solo o dividir la red en segmentos. Opera en la Capa 2 del Modelo OSI. Modem. Permite la conversión de las señales Digitales a Analógicas y viceversa, aprovechando los medios de comunicación actuales como la red de telefonía analógica para transmitir información de una red a otra. Un ejemplo muy sencillo es la conexión de una computadora a Internet, usando la línea telefónica (dial-up) para poderse conectar a la red. WAP. Un WAP (Wireless Access Point -Punto de Acceso Inalámbrico-) permite la interconexión de dispositivos inalámbricos con tecnología WiFi (IEEE 802.11). Generalmente este dispositivo se conecta a una red cableada, por ejemplo con par trenzado en una LAN. Este dispositivo tiene un nombre identificativo que los dispositivos WiFi cliente usarán para conectarse a él. Las redes creadas con estos dispositivos son llamadas WLAN (Wireless Local Area Network). Firewall. Un firewall (cortafuegos o muro de fuego) no es un dispositivo de interconexión pero auxilia a que la red cumpla con políticas de seguridad requeridas permitiendo o denegando el tráfico sobre la red y principalmente desde y hacia fuera de la LAN. Los Router pueden cumplir con esta función, pero existe un hardware especializado para esta función específica; también se puede hacer a través de software o una combinación de ambos para tener un mejor control. Básicamente el Firewall inhibe o habilita puertos de comunicación del OS sobre la red para crear las políticas de seguridad. 32 Ejemplo En el ejemplo de la figura 1.2 de la página 8, se usan varios Dispositivos de Interconexión: Hub. para interconectar las computadoras. Switch. Para interconectar el servidor, la impresora, el Hub y el Router. WAP. Para interconectar los dispositivos inalámbricos. Router. Para interconectar la LAN al la red de Internet y servir de Fire Wall. Modem. Para conectarse a Internet. 1.1.6.4 Sistema Operativo de Red Un Sistema Operativo es un conjunto de programas que administran adecuadamente todos los recursos de la computadora, incluyendo rutinas para el mantenimiento del mismo. Un Sistema Operativo de Red (NOS) esta diseñado para administrar los recursos de la red, proporcionar seguridad a los usuarios, monitorear el tráfico de la red y los procesos del servidor así como rutinas y programas para ofrecer servicios propios de la red, tales como HTTP, FTP, DNS, DHCP entre otros. Será obligado usar un NOS en redes Cliente/Servidor solo para el servidor; en los clientes, al igual que en Redes De Igual a Igual, un Sistema Operativo Cliente será suficiente. El Sistema Operativo Cliente puede ser de 2 tipos: con soporte para redes y workstation. Con Soporte para Redes. El sistema operativo cuenta las herramientas indispensables para la comunicación en la red pero no tiene elementos para la seguridad y administración de los recursos del equipo. Workstation. Además de contar con herramientas necesarias para la comunicación en la red, seguridad y administración de recursos, también dispone de software para ofrecer servicios de servidor de red y tiene un número limitado de usuarios conectados de manera concurrente. 33 Tabla 1.4 Evolución y Tipos del Sistemas Operativos de Microsoft, Corp. Ejemplo En el caso de la Figura 1.2 de la página 8, tenemos un servidor que debe tener un NOS, como por ejemplo el Microsoft Windows Server 2008 y el resto de las computadoras puede tener Windows Vista Enterprise. El servidor puede tener una base de datos compartida y con esto se convierte en un Servidor de Base de Datos. Actividad Práctica Identificación de los Componentes de una Red Introducción. Una red se compone de muy diversos elementos, incluyendo el hardware y el software. Es importante que puedas identificar los componentes de una red y conozcas la función de cada uno de ellos para que, al momento de diseñar una red uses los más adecuados según las necesidades del cliente. Objetivo. Investigar en una empresa de tu localidad, los componentes de una red dentro de su organización, estudiados en el punto 1.1.6 Componentes de una Red. Material. Cuaderno y pluma. Apuntes del tema. Procedimiento. En equipo (el número de integrantes será según lo considere tu facilitador), investiga en tu comunidad una empresa que tenga una red. Identifica cada uno de los componentes que tiene la red y escribe una lista de ellos. 34 Identifica qué tipos de NIC y Medios Físicos usa, cuál es el sistema operativo que tienen instalado y por qué; qué dispositivos de interconexión utiliza y con qué finalidad. Analiza la información obtenida en la investigación y elabora un resumen de la misma y exponla al grupo. Conclusiones. Realizar esta actividad te dará una muestra real del uso de los componentes de una red en una empresa, podrás identificar cada uno de los elementos y conocerás la funcionalidad de ellos. 1.1.7 Direccionamiento IP Actualmente el direccionamiento de las computadoras esta definida por un conjunto de 4 bytes (IPv4) que proporcionan a cada computadora un identificador único a cada nodo. Con el creciente uso de las computadoras e Internet, se presume que en un futuro cercano no sea posible soportar todos los equipos interconectados en la red con el identificador de 4 bytes, por lo que ya existe IPv6. El IPv6 aprovecha 6 bytes para definir la dirección de la computadora, con lo que se asegura la asignación de direcciones a una cantidad casi ilimitada de nodos. El IPv4 soporta 232 direcciones; el IPv6 soporta 2128, teóricamente 340 trillones de direcciones por pulgada cuadrada de la superficie de la Tierra. El cambio del IPv4 a IPv6 se esta dando paulatinamente ya que no son protocolos compatibles y se deben realizar cambios en la arquitectura de las redes, tanto en hardware como en software. Nos enfocaremos al IPv4 ya que es el estándar actual y seguirá siendo por un tiempo más. Ejemplo Observa el siguiente procedimiento para obtener la dirección IP de una computadora, usando la Consola del Símbolo del Sistema de Windows. Pulsa el botón <Inicio> desde Windows. Selecciona la opción Ejecutar; se abrirá una ventana de diálogo. Escribe el comando cmd y pulsa el botón aceptar; se abrirá la consola del símbolo del sistema. Escribe el comando ipconfig y pulsa la tecla <Enter> para obtener la configuración IP de Windows; obtendrás algo similar a las siguientes líneas: C:\>ipconfig Adaptador Ethernet Conexión de área local: Dirección IP. . . . . . . . . . . : 192.168.1.66 Máscara de subred . . . . . . . . : 255.255.255.0 Puerta de enlace predeterminada : 192.168.1.254 En donde muestra la dirección IP, la máscara de subred y la puerta de enlace de la computadora en donde ejecutas el comando. Para cerrar la consola de símbolo de comandos, escribe exit y pulsa la tecla <Enter>. 35 Puedes usar el comando ping en la Consola del Símbolo del Sistema, para saber la Dirección IP de un servidor de Internet, con la siguiente sintaxis: ping www.servidor.com y pulsando <Enter>, obtendrás algo similar a esto: C:\>ping www.sems.gob.mx Haciendo ping a www.sems.gob.mx [148.208.122.252] con 32 bytes de datos: Respuesta desde 148.208.122.252: bytes=32 tiempo=55ms TTL=122 Respuesta desde 148.208.122.252: bytes=32 tiempo=54ms TTL=122 Respuesta desde 148.208.122.252: bytes=32 tiempo=56ms TTL=122 Respuesta desde 148.208.122.252: bytes=32 tiempo=49ms TTL=122 Estadísticas de ping para 148.208.122.252: Paquetes: enviados = 4, recibidos = 4, perdidos = 0 (0% perdidos), Tiempos aproximados de ida y vuelta en milisegundos: Mínimo = 49ms, Máximo = 56ms, Media = 53ms En este ejemplo verificamos que el servidor de la SEMS (Subsecretaría de Educación Media Superior) este activo por medio del comando ping y obtenemos la dirección IP del servidor web: 148.208.122.252. Como ya se comentó, la dirección IP es un conjunto de 4 bytes, escritos en forma decimal y separados por un punto cada uno de ellos, por ejemplo: 168.255.253.26. Cada número puede tener un valor entre 0 y 255, que es el valor menor y mayor que puede alcanzar un byte con todos los bits apagados o encendidos respectivamente. En realidad una dirección IP esta formada por 32 bits, es decir 4 octetos o bytes; la representación decimal separada por punto, es una manera conceptual que facilita la lectura de los 32 bits. 36 1.1.7.2 Tipos de Direcciones IP Existen diferentes tipos de direcciones IP que se pueden usar dentro de una red y escoger un tipo esta en función de la administración, seguridad y alcance que se desee dar a los usuarios de la red. En cuanto al uso de la dirección IP en Internet se clasifican en Privadas y Válidas; en cuanto a la asignación temporal o permanente ser dividen en Dinámicas y Fijas. IP Privada. Las direcciones que estén entre los rangos del 172.16.0.0 al 172.31.255.255, del 192.168.0.0 al 192.168.255.255 ó la dirección 10.x.x.x, están definidos como Direcciones Privadas, es decir estas direcciones no se pueden usar como una dirección válida de Internet y sólo se podrán usar en redes LAN, WAN o Intranets. La reservación de estos rangos esta definido por la norma RFC 1918 (Address Allocation for Private Internets). IP Válida. Las direcciones que no entran en los rangos de las IP Privadas marcadas por la norma RFC 1918 y son usadas por servidores de Internet y son posibles accesarlas a través de alguna herramienta que use el protocolo TCP/IP como los navegadores de Internet. IP Dinámica. Este tipo de IP es asignado por un Servidor DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), el cual se encarga de suministrar y administrar direcciones IP a los clientes de una red pudiendo definir la duración máxima de uso de ella; por ejemplo en hoteles que tienen servicios de Internet a los clientes, asignando la IP por periodos de 24 horas y renovándola después de este periodo. Tiene la ventaja de reducir los costos de operación y como desventajas: depende de los servicios del DHCP y por lo tanto es ilocalizable la ubicación física de un nodo dentro de la red con solo su dirección IP. Asignación de Direcciones IP Dinámicas: o Manualmente. Se asignan direcciones IP a través de una tabla de direcciones MAC (Dirección de Control de Acceso al Medio). o Automáticamente. El servidor DHCP asigna permanentemente una dirección libremente, tomando un rango predefinido. o Dinámicamente. Se asigna una dirección de manera libre y se pueden reutilizar direcciones IP asignadas a otros nodos una vez que concluye el periodo de uso. IP Fija. Este tipo de direcciones son asignadas directamente por el administrador de la red y son de uso principal en IP Válidas, ya que los servidores de Internet están obligados a tener una dirección permanente. Tiene las ventajas de permitir identificar cada nodo a través de su dirección IP y tener servicios dirigidos por la dirección IP. Como desventajas podemos mencionar que los nodos son más vulnerables a un ataque externo de la red y los costos de operación son mayores. 37 Ejercicio Con el paquete KivaNS, crea una red que tenga 5 computadoras conectadas a un switch. Asigna a cada nodo una dirección IP Privada, dentro de la red 192.168.10.0 con topología de estrella. Actividad Práctica Tipos de Direcciones IP Introducción. Cada empresa define la forma en que administrará las Direcciones IP de su red, según sus necesidades y la administración de la propia red. Es común que el trabajo de asignación se deje a un Servidor DHCP, ya sea un swith, router o por medio del servicio del NOS y con esto evitar el contratar a personal especializado. Objetivo. Tendrás un panorama de cómo se administran las direcciones IP dentro de una red en una empresa, dependiendo de sus necesidades y del personal que esta a cargo de la administración de la red. Material. Cuaderno, pluma, apuntes del tema 1.7 Direccionamiento IP. Proceso. En equipo (el número de integrantes será según lo considere tu facilitador), investiga en tu localidad, una empresa que tenga instalada una red. ¿Qué tipo de Direcciones IP utilizan? (Fija o Dinámicas, Validas o Privadas). ¿Cómo administran de las direcciones IP de la red? ¿Existe un administrador de la red? En caso de usar direcciones dinámicas, ¿Cómo se asignan las Direcciones IP de cada computadora y quién lo realiza? Analiza la información obtenida en la investigación y realiza un resumen de del mismo para compartirlo con el grupo. Discutan en el grupo cuál es el tipo de dirección más usado y explica cuál es el motivo principal del mismo. Conclusiones. En el grupo de clase habrán detectado cuál es el motivo principal de usar un tipo de direccionamiento IP, según recursos (hardware, software y personal) de la empresa. Tendrás la capacidad de elegir cual es el más adecuado en base a las necesidades del cliente. 38 Actividad para el Aprendizaje Significativo Haz concluido la primera parte del submódulo, esto te puede dar un panorama general de lo que es una red y de qué elementos se compone. La siguiente actividad es para reforzar tus conocimientos adquiridos y llevarlos a la práctica con el fin de que los asimiles y los ubiques en tu realidad como estudiante de la construcción de redes. A continuación se te presenta un caso práctico, el cual debes resolver contestado las preguntas que se piden al final de mismo. Esta actividad la debes desarrollar de manera individual para que valorices los conocimientos adquiridos y refuerces aquellos temas en los que tengas dudas. Planteamiento de Caso: Se te solicita la ayuda para proponer una red en una empresa que tiene una matriz y dos sucursales foráneas. Te piden que elabores la propuesta de la red considerando que en la matriz existe la necesidad de conectar varias computadoras y en las sucursales solo existe una computadora por oficina. En la oficina matriz se desean conectar 2 computadoras para el área de ventas, 1 para la gerencia, 1 computadora inalámbrica para el ejecutivo de ventas, 2 para el área de contabilidad y una más para el almacén. En las sucursales solo existe el área de ventas con una computadora cada sucursal. Desean instalar un esquema de seguridad de alto nivel. Con base en lo estudiado en el tema 1.1, realiza una propuesta de la red, considerando el siguiente plano de la oficina matriz. Con base en tu proyecto, responde las siguientes preguntas: ¿Qué tipo de red sería: LAN, MAN, WAN? Argumenta tu respuesta. ¿Qué topología propones? Argumenta tu respuesta. 39 Investiga: ¿Cómo se podrían conectar las oficinas foráneas con la matriz? Argumenta tu respuesta. ¿Qué tipo de Distribución Lógica propones? Argumenta tu respuesta. ¿Se requiere de un servidor? ¿Cuáles serías las características técnicas? ¿Qué tipo de sistema operativo propones para el servidor? Argumenta tu respuesta. ¿Cuantas NIC, se requieren? ¿Cuáles computadoras están obligadas tener NIC? ¿De qué tipo las propones? Argumenta tus respuestas. ¿Qué Medios de Transmisión usuarias? Argumenta tu respuesta. En caso de usar un medio dirigido, ¿Cuántos metros aproximadamente se requiere? ¿Cuántos conectores? traza la propuesta del cableado. En caso de usar un medio no dirigido, ¿Qué tecnología propones? ¿Cuál sería el esquema de seguridad de la WLAN? argumenta tu respuesta. Enlista los dispositivos de interconexión necesarios argumentando su uso dentro de la propuesta. ¿Qué tipo de asignación de Dirección IP propones? argumenta tu respuesta. 40 1.2 Instalar una Red de Área Local de Acuerdo a las Necesidades del Cliente Como estudiaste en el tema anterior, no es tan fácil definir las características de una red porque depende de una serie de factores que no son decisión única del dueño de la empresa en donde se instalará la red, sino de las necesidades básicas de la operación de la misma, así como del presupuesto planeado para invertir. Una vez que se han investigado las necesidades del cliente para implementar la red, el siguiente paso es definir los requerimientos técnicos con base en estas necesidades. Estos pueden ser tan sencillos como conectar hasta 5 computadoras en una red de igual a igual con un sistema operativo con soporte para redes; hasta instalar varias decenas de nodos con una distribución cliente/servidor con las implicaciones de seguridad y administración de recursos de alto rendimiento. Es recomendable seguir un proceso para la instalación de la red, para evitar posibles errores u omisiones durante el proceso de diseño, instalación y puesta a punto de la red. Los pasos recomendables para la instalación completa de la red son: 1. Investigar las necesidades del cliente. 2. Definir las características de la red, según las necesidades del cliente. 3. Con base en la distribución física del las computadoras y periféricos, diseñar la topología física de la red; es decir, realizar un croquis del plano del edificio en donde se instalará, se indicará en dónde se ubicará cada nodo. 4. Analizar e indicar dónde es el lugar idóneo para ubicar el MDF con los dispositivos de interconexión, tales como Hub, switch, router, servidor central, etc. 5. Analizar y en su caso realizar los cambios necesarios en la instalación eléctrica para que sea suficiente y convenga a la distribución de los nodos y los dispositivos de interconexión de la red. 6. En el caso de no tener la preparación adecuada en ductos para cableado de datos, se deben instalar rosetas y canaletas para la protección del cableado de la red. 7. Instalar el rack, el patch panels, y los dispositivos de interconexión. 8. Tendido de cables; es decir, conectar un extremo del cable a la roseta -cerca del nodo-, y el otro extremo al patch panel del rack. Por cada cable se debe realizar esta tarea. Se debe etiquetar cada cable y su roseta correspondiente evitar confusiones. En caso de ser una red pequeña no es necesario el patch panel y los cables pueden ir directo del nodo al dispositivo de interconexión. 9. Construir los cables necesarios para conectar cada nodo a la roseta y del patch panel al dispositivo de interconexión. 10. Certificación de los cables, a través de pruebas de continuidad de los mismos. 11. Instalar los NIC a cada nodo y configurar el protocolo en caso de ser necesario. 41 12. Conectar cada computadora y realizar las pruebas necesarias de conectividad de la red, para verificar el correcto funcionamiento de cables, NIC, software. 13. Configuración de los usuarios y los recursos compartidos. En el caso de una red de igual a igual esto se realiza en cada computadora; en el caso de una red cliente/servidor, se debe configurar el NOS y sus servicios que prestará a la red. Es recomendable realizar todas las pruebas necesarias en cada una de las computadoras por separado, para poder determinar si existe un error y detectar rápidamente el posible origen del mismo. También se sugiere en caso de existir varios segmentos en la red, realizar pruebas en cada segmento por separado, por si existiera algún problema. 1.2.1 Diseñar una Red de Área Local Para diseñar una red será necesario conocer la ubicación física de cada uno de los nodos que se desea instalar en la misma, esto con el fin de poder determinar qué condiciones eléctricas, ambientales o de comunicación son necesarias modificar para adecuarlas a las necesidades planteadas en el análisis de los requerimientos de la red. Como recordarán existen varias topologías físicas de conexión en redes, pero recuerda que la más recomendable y altamente usada en la actualidad es la topología de estrella, esto por los beneficios que tiene usarla. La gran desventaja de esta topología es el costo tan alto al implementarla, por las grandes cantidades de cable que se utiliza para conectar todos los nodos. 1.2.1.1 Definir las Características de una Red de Acuerdo a las Necesidades del Cliente No es fácil el definir qué necesidades tiene un cliente al momento de evaluar la implementación de una red, ya que muchos factores pueden afectar la objetividad de las necesidades reales, menospreciando aquellas de mayor importancia tales como el procesamiento de transacciones, almacenamiento de información, la seguridad de los recursos y la gestión de los usuarios. Lo más seguro es que el cliente pretenda iniciar con una red barata y sencilla de administrar pero con la meta a mediano plazo de tener una red robusta y que cubra las necesidades más apremiantes de la organización. Al evaluar las necesidades de una red, podemos considerar una serie de cuestiones que nos ayuden a definir de manera clara el alcance de la red. Preguntas básicas para definir las características de una LAN, según las necesidades del cliente: ¿Cuál es el objetivo de la red? En caso de existir aplicaciones que se usen actualmente, ¿Están preparadas para usarse en red? ¿En qué plataforma? 42 ¿Qué tipo de transacciones se realizarán? ¿Con qué periodicidad? ¿Qué volumen tendrán las transacciones? ¿Cuánto ancho de banda ocupará? ¿Cuánto espacio de almacenamiento se requiere en las bases de datos? Cantidad de computadoras a conectar y usuarios a administrar. Se pretende usar el equipo actual, para analizar las necesidades de crecimiento; o adquirir nuevo equipo. Distribución física del equipo de cómputo. ¿Qué nivel de seguridad se requiere al compartir y consumir recursos? Se pretende iniciar con una red básica y crecerla en un futuro. ¿Qué servicios de red se requieren? (DHCP, DNS, HTTP, etc.) ¿Cuál es el presupuesto asignado para el proyecto? ¿En cuánto tiempo se piensa aplicar? Es necesario realizar una entrevista con el director de la organización, con los mandos medios (jefe de departamentos) y sobre todo con el personal operativo, es decir, con los usuarios finales que manipulan la mayor parte de la información y por lo tanto conocen la operación de todos los procesos y saben la cantidad de información que puede fluir en determinados periodos de mayor trabajo. Una investigación de campo es ideal para conocer las instalaciones físicas, considerar dimensiones de los inmuebles, material del que están construidas las paredes, distancias entre los equipos y sobre todos la disposición de los toma corrientes. Estos últimos son de mucha importancia ya que son la fuente de corriente eléctrica para los nodos y dispositivos a utilizar en la red, así como para evitar posibles interferencias electromagnéticas en el medio físico de interconexión. Actividad Práctica Definir las características de una LAN, según las necesidades del cliente Introducción. Como ya te diste cuenta una red de área local (LAN) tiene una serie de elementos necesarios para que pueda funcionar. El seleccionar los elementos adecuados para un correcto funcionamiento de la red dependerá de las necesidades del cliente que solicita la instalación de la misma. Objetivo. Realizar una investigación real en alguna empresa en tu localidad que tenga la necesidad de instalar una red de área local, con la finalidad de definir el equipo, la conectividad, dispositivos y el software que se requieran para la instalación de la misma. La investigación se podrá llevar a cabo desde un cibercafé o en una casa particular, hasta una institución pública o privada. Material. Lista de preguntas del tópico 1.2.1.1 para realizar una entrevista con las personas que consideres necesario. Procedimiento. 43 En equipo (el número de integrantes será según lo considere tu facilitador), seleccionar la empresa en donde realizarás la investigación. Realizar una visita a la empresa y realizar la entrevista al personal que consideres necesario, con base en las preguntas del subtema 1.1.2. Realicen un croquis del lugar en donde se instalará la red, representando el equipo actualmente instalado y los contactos eléctricos existentes. Con base en las entrevistas y la visita realizada, enlisten los componentes que consideren necesario, definan la arquitectura y la distribución lógica que tendrá. Usen el croquis para la distribución de los equipos. Investiga los costos del Hardware y el Software que sean necesarios adquirir. Realiza un resumen de las necesidades del cliente y de cómo las investigaron, así como los subtemas que fueron necesarios repasar para poder llevar a cabo la actividad; expongan al grupo su trabajo. Conclusiones. Al finalizar la práctica obtendrán los requerimientos mínimos necesarios para la red con base en las necesidades del cliente y podrán realizar un pre-proyecto basado en el costo-beneficio de la instalación de la red. Podrán definir los componentes a adquirir y los que se pueden reutilizar. 1.2.1.2 Valorar el Ambiente Físico Es muy importante considerar el ambiente físico al momento de diseñar e instalar una LAN en un edificio, ya que podemos encontrar elementos que aprovecharemos en la construcción de la red, al igual que encontraremos dificultades que se deben resolver antes de iniciar la instalación. Los elementos básicos a considerar son los siguientes: Instalación eléctrica. Es uno de los aspectos fundamentales que deben cuidarse cuando se va a diseñar la red, ya que si no se efectúa un buen cálculo sobre la carga de energía eléctrica que se va a utilizar, esto puede ocasionar serios problemas al utilizar el equipo. Se requiere hacer un análisis sobre el consumo de corriente eléctrica de todos los equipos y dispositivos que se vayan a utilizar como si fuesen a trabajar todos al mismo tiempo, así podremos obtener la carga máxima que se pudiera llegar a utilizar. Los equipos de cómputo son unos de los más sensibles a las variaciones de corriente eléctrica por lo tanto es necesario instalar equipos de protección, tales como reguladores o supresores de picos de corriente eléctrica; es necesario que todos los contactos cuenten con conexiones a tierra física y de ser posible que se distribuya la carga eléctrica en diferentes circuitos. Contar con un Sistema de Alimentación Ininterrumpida (SAI o UPS) ayuda a mantener la corriente eléctrica (por unos minutos) después de haberse interrumpido la línea de alimentación convencional; este dispositivo debería dar el 44 tiempo suficiente para dar de baja los servicios del servidor y apagar debidamente los dispositivos conectados a él. Se debe identificar el tipo de cableado eléctrico que ya exista o se implemente, así como indicar si los conectores eléctricos son para uso de computadoras o cualquier otro aparato eléctrico. Nunca se debe instalar el cableado de comunicación para las redes cerca de las líneas de energía eléctrica, ya que estas últimas producen ruido o interferencia en la señal de la red. Control de condiciones ambientales. Entre los aspectos que se deben tomar en consideración están los riesgos concernientes a desastres naturales (inundaciones, fuego, fallas eléctricas, polvo, etc.), así como la luz solar directa a la que se puedan exponer los equipos y tratar de evitar estos al máximo e implementar las medidas necesarias para minimizarlos en caso de presentarse. Debe existir las condiciones de iluminación adecuadas en los equipos de computo y esta debe ser de 450 luxes a 70 cm. del suelo; esto es aproximadamente la luz ambiental de la salida o puesta del sol en un día despejado. Otro factor a considerar es la climatización adecuada a través del aire acondicionado, y se debe poner especial énfasis en el MDF y los IDF para que los dispositivos de interconexión de la red funcionen adecuadamente, evitando partículas ambientales que puedan dañar los equipos tales como polvo, humo, viruta, oxido, etc. Ergonomía del ambiente físico. La Ergonomía se refiere al diseño del lugar del trabajo para que sea cómodo al usuario. En este aspecto se debe cuidar el espacio de trabajo para cada persona y la movilidad de los dispositivos en caso de ser necesario reubicarlos de lugar. La postura, los movimientos y la visibilidad del usuario son de vital importancia para que pueda trabajar sin inconvenientes y no llegue a sufrir de algún tipo de daño como agotamiento, sobrecargas, traumatismo o trastornos visuales, óseos y musculares. En el caso del MDF, éste tendrá el especio necesario para la manipulación de los dispositivos, así como el espacio de conectividad de los mismos; se debe considerar en el caso de existir servidores en el MDF, que el administrador de la red en algunos casos trabajará de pie frente al rack, por lo que la altura del teclado y el ratón, así como del monitor deben ser los adecuados para su manipulación. El acceso al MDF y los IDF es un factor importante y se debe considerar una puerta amplia que permita el libre tránsito del equipo que se debe introducir o retirar del mismo. Normas de seguridad e higiene. Podemos decir que la seguridad física de los sistemas informáticos consiste en “la aplicación de barreras físicas y procedimientos de control como medidas de prevención y contramedidas contra las amenazas a los recursos y la información confidencial”2, por lo que es necesario 2 Sue Berg et al. Glossary of Computer Security Terms. Technical Report NCSC-TG-004, National Computer Security Center, Octubre 1988 45 implementar dispositivos de seguridad, tanto físicos como lógicos al momento de diseñar e implementar una red, así como procedimientos que ayuden a prevenir posibles ataques de intrusos (cracker) o de software malintencionado a la red. Entre los dispositivos físicos se pueden implementar periféricos biométricos como el lector de huellas dactilares y en caso de los lógicos, implementar contraseñas de alto nivel de seguridad. Actualmente los NOS disponen de algoritmos que validan el nivel de seguridad de una contraseña, para indicar el nivel de dificultad de descubrirla por un intruso. En el caso de las políticas pueden ser encaminadas a quien tiene acceso y a qué recursos, por ejemplo a las conexiones a Internet o a carpetas y archivos compartidos, así como el uso adecuado del software legalmente instalado y las herramientas tales como antivirus y antispyware entre otros. En este aspecto debemos considerar también aquellas herramientas no informáticas necesarias para una seguridad adecuada, como el caso de señalamiento de qué hacer en caso de siniestros o desastres naturales, extintores manuales y automáticos, mangueras, uso de materias no inflamables en pisos, paredes y techos, temperatura y humedad controlados, adecuado respaldo de la información, restricción a personal no autorizado para evitar robos, fraudes o sabotajes. Cotizaciones de los componentes del ambiente físico. Es obligado que al momento de realizar el proyecto de la implementación de la red, se consideren todos los elementos del medio ambiente en donde se instalará la LAN, con el fin de tenerlos considerados al momento de cotizar el costo total de la red. En caso de implementar algún elemento que implique costo de compra y/o de instalación y capacitación, se debe realizar la aclaración cuál será el fin principal de este y qué repercusión tendría la red en caso de no implementarlo. Sistemas de cableado estructurado. Como ya se ha comentado, el cableado estructurado es la pieza fundamental de la red, por lo que debe ser considerado de alta importancia, recordando que al implementarlo tenemos beneficios como: una instalación segura y protegida, capacidad de integrar tecnología de voz, datos y video, fácil de administrar pudiendo detectar fallas y corrigiéndolas fácilmente, y garantiza una larga vida útil de la infraestructura de comunicación. 1.2.2 Instalar una Red de Área Local Como has visto anteriormente el sistema de cable estructurado es la médula espinal de la red, es decir, es en donde más atención debes observar para tener una red confiable y que tenga un rendimiento adecuado. Elegir el cableado adecuado es fundamental en la definición del ancho de banda que requieres, así como en la topología a utilizar. 46 Actualmente, como ya lo hemos comentado, el cable de mayor uso en las LAN es el par trenzado, por su flexibilidad y facilidad de elaboración que superan la desventaja del costo de implementación por la cantidad de cable que se requiere al conectar todos los nodos. 1.2.2.1 Diseño Físico de la Red Una vez que se han definido las necesidades del cliente y valorado el ambiente físico en donde se instalará la red, se puede proceder al diseño físico de la misma. Para proceder con el diseño físico, debes contar con el plano del edificio y trazar la red en él, según lo estudiaste en el tema 1.1.5.1 Topologías Físicas de las redes, debes considerar en dónde ubicarás el nodo central. En el caso de ser un edificio de varios pisos, debes considerar cómo cablear tu red para tener el menor gasto de cable y disponer de flexibilidad para que en un futuro pueda crecer la red sin realizar una instalación desde el principio. Un elemento muy útil para la administración de una red en un edificio, es contar con un lugar especial llamado MDF (Main Distribution Facility) para en él disponer todos los componentes de conectividad que requiera la red. El MDF, también conocido como cuarto de Telecomunicaciones, es un espacio destinado exclusivamente al equipo asociado a la conectividad de la red, incluyendo los dispositivos de interconexión, patch panel, servidores y arreglos de discos duros; todos pueden estar alojados en un Rack. La cantidad de MDF y los IDF de una empresa estará definida por el tamaño de la organización y el uso del Backbone. El tamaño del MDF y los IDF es con base en la cantidad de Racks y otros dispositivos como los SAI que se alojen en él. Un Sistema de Alimentación Ininterrumpida (SAI), también conocidos como Nobreak o UPS, proporciona un respaldo de varios minutos de energía eléctrica con el fin de suministrar energía a los dispositivos del MDF, cuando ésta se ve interrumpida. Es indispensable para que no ocurra un problema de comunicación con los dispositivos de interconexión al fallar el suministro eléctrico. El MDF debe ser un lugar estratégicamente ubicado para poder dar servicio a toda la red aun en un edificio muy grande. Cuando existen varios MDF en un edificio, deberá existir uno que será el MDF (Main Distribution Facility –Facilidad de Distribución Principal-) y el resto serán conocidos como IDF (Intermediate Distribution Facility –Facilidad de Distribución Intermedia-) que solo sirven como “puente” entre éste y los nodos que conecta. La línea que conecta a los Rack se conoce como Backbone y puede ser un Medio Físico de alta velocidad como la fibra óptica. En tu diseño físico de la red debes considerar el MDF, los IDF, el SAI y el Backbone que los conectará. 47 Pueden existir varios IDF ubicados a lo largo de un edificio y estos pueden estar ubicados en cada piso del mismo, o en áreas de mucho tráfico de la red; por ejemplo en una tienda de autoservicio se puede disponer de un IDF propio para el área de ventas. Distribuir la carga de la red en varios IDF con sus respectivos dispositivos de interconexión, permite modularidad en la red, lo que facilita el mantenimiento de la misma. 48 1.2.2.2 Estructura y Configuración de los Medios de Transmisión Física La topología física de la red define el tipo de cableado a utilizar. Recuerda que en la topología de estrella el cable a usar es el par trenzado con conectores RJ-45. Para tener una conectividad realmente confiable tenemos que hablar de un Sistema de Cableado Estructurado, el cual es la médula espinal de la red ya que por él se transportarán los mensajes desde el nodo emisor hasta el receptor, no importando la distancia a la que se encuentre uno del otro. Figura 1.26 Cableado de una red (Fundamentos de Redes, pag. 51) Un Sistema de Cable Estructurado tiene la ventaja de poder administrar fácilmente la conexión física de la red, así como la movilidad con flexibilidad y sencillez de las conexiones, los equipos y la tecnología usada. Está compuesto entre otros, por los siguientes elementos: Cableado horizontal. Son los cables entre los nodos y el nodo central, todos ellos identificados y certificados por el estándar 568. Backbone. Es el bus que conecta los diferentes dispositivos de interconexión, principalmente entre diferentes pisos en un mismo edificio. El medio de trasmisión puede ser un cable par trenzado o uno de mejor tecnología y mayor capacidad de ancho de banda, como la fibra óptica. Rack. Es un gabinete en donde se alojan los dispositivos de interconexión, y los patch panel principalmente, aunque algunos servidores, arreglos de discos duros, unidades de respaldo y otros dispositivos están preparados para colocarlos en él. Tiene una medida estándar de 19 pulgadas para ser usado por cualquier dispositivo de los antes mencionados. Cuando se aloja uno o varios servidores en 49 el Rack, se añade un monitor, un teclado y un ratón conectados a un multiplexor, para controlar los servidores ubicados en el Rack. Canaletas y Rosetas. Este elemento es un complemento al Cableado Estructurado, ya que proporciona seguridad y reduce la interferencia eléctrica en el medio de comunicación. Existen canaletas plásticas, usadas principalmente en canalizar los cables por la pared y son más estéticas, se usan en el Sistema Horizontal; y las metálicas, las cuales tienen la función de llevar una mayor cantidad de cables y por lo general están ocultos en paredes, pisos o techos falsos, usadas para el Sistema Vertical o en caso de ser grandes distancias también se usan en el Sistema Horizontal. Las Rosetas son los conectores hembras para los cables de red, en el Sistema Horizontal, y van colocados en las paredes cerca de donde se conectará el nodo. Figura 1.27 Ejemplo de Elementos del un Sistema de Cableado Estructurado (Instalación y mantenimiento de servicios de redes locales, Pags. 80 y 86) 1.2.2.3 Creación del Cableado Físico de la Red En el sistema de cable estructurado, el subsistema más utilizado es el cable horizontal, es decir, es el cable que se extiende desde los rack hasta las conexiones en las paredes a través de las rosetas. Ya hemos comentado varios aspectos de este cable en las redes de topología de estrella: Cable par trenzado de 8 hilos de cobre. Cat-5 o Cat-5e. Dependiendo de la atenuación, impedancia y capacidad de velocidad (bps) de línea, los cables se definen en varias categorías (Cat). La 50 categoría 5 alcanza velocidades de hasta 100 Mbps y el cable categoría 5e mejora el rendimiento disminuyendo la atenuación, alcanzado hasta 1 Gbps. STP o UTP. Cable con (apantallado) o sin blindaje, respectivamente. El cable sin blindaje es usado cuando no existe la posibilidad de interferencia eléctrica, es más barato y comúnmente usado en las LAN. 100Base-T. El “100” significa la velocidad de transferencia (100 Mbps), “Base” significa banda base (solo trasporta una señal a la vez) y “T” hace referencia a trenzado. La longitud máxima de un segmento de cable puede ser hasta de 100 mts., es decir, desde el hub hasta la computadora. Conectores RJ-45. Usa un conector RJ-45 macho en cada extremo del cable o en su caso se conecta a 2 rosetas con conectores RJ-45 hembra o su combinación. Figura 1.28 Ejemplo Conector RJ-45, Macho y Hembra Existen 4 pares de hilos que son identificados con los colores Anaranjado, Verde, Azul y Marrón. Cada par se compone de un hilo de color liso y otro de color blanco con una línea del color correspondiente Figura 1.29 Código de colores del cable Cat5e EIA/TIA 568. Es un estándar que define la configuración de los 8 hilos del cable. Existen 2 versiones: 568A y 568B, no existiendo diferencias significativas entre ellas, pero la 568B se puede usar en combinación con la combinación de señal telefónica. Cuando se construye un cable que se usará de un hub a la computadora, ambos extremos deben tener el 51 estándar T568B; en caso de querer conectar 2 computadoras para compartir recursos, sin necesidad de un hub, debe construir un cable que tenga la configuración T568A en un extremo y el otro, la configuración T568B. Este último cable se conecta de computadora a computadora. Pin Función 568A 568B 1 Output-Data (+) (Salida de Datos) Blanco/Verde Blanco/Anaranjado 2 Output-Data (-) (Salida de Datos) Verde Anaranjado 3 Input-Data (+) (Entrada de Datos) Blanco/Anaranjado Blanco/Verde 4 Reservado para Telefonía Azul Azul 5 Reservado para Telefonía Blanco/Azul Blanco/Azul 6 Input-Data (-) (Entrada de Datos) Anaranjado Verde 7 Reservado para Telefonía Blanco/Marrón Blanco/Marrón 8 Reservado para Telefonía Marrón Marrón Tabla 1.6 Configuración T568A y T568B Figura 1.30 Ubicación de los pin en un conector RJ-45 Figura 1.31 Ejemplo del Probador de Cables Multiredes Actividad Práctica 52 Construcción de un Cable de Red Introducción. El componente principal para conectar una computadora a una LAN, es el medio físico. Elegir el medio adecuado será con base en el tipo de topología que se desea implementar. Las computadoras de modelo reciente tienen incorporada la NIC con puerto RJ-45, es decir, topología de estrella. Conocer la configuración y el método de construcción del cable para este tipo de NIC es indispensable si deseas construir una red LAN. Objetivo. Podrás ser capaz de construir un cable par trenzado con la configuración del estándar T568B y que pueda ser usado para conectar una computadora a un hub. Material. 2 mts. de cable UTP Cat-5. 2 conectores RJ-45. Pinza Crimper o telefónica para RJ-45. Probador de Cables Multiredes Nivel 5 UTP, STP. Apuntes del tema 1.2.2.3 Creación del Cableado Físico de la Red. Procedimiento. Esta práctica la realizarás de manera individual. Usando las pinzas, corta uno de los extremos del cable, con el fin de tener un corte parejo en la punta (ver figura 1.32). Figura 1.32 Forma de realizar el corte parejo en un extremo del cable UTP Cat-5 Usando las pinzas, corta la cubierta protectora del cable, aproximadamente unos 2 cm. Las pinzas tienen un lugar especial para realizar el corte de la cubierta sin lastimar los hilos de cobre (ver figura 1.33). 53 Figura 1.33 Forma de cortar la cubierta del cable UTP Cat-5 Destrenza los 8 hilos del cable que han quedado a la vista y acomódalos con base en la configuración T568B; usa la tabla de configuración como referencia. Los hilos deben quedar a la misma altura, correctamente colocados. En caso de que los hilos no queden alineados o a la misma altura, recórtalos para alinearlos (ver figura 1.34). Figura 1.34 Forma de alinear los hilos del cable UTP Cat-5 Inserta los hilos del cable correctamente en el conector RJ-45 macho. Recuerda que debes tomar el conector con la pestaña hacia abajo y los pins (placas metálicas) hacia arriba y estos se leen de izquierda a derecha. Todos los hilos deben llegar hasta el fondo del conector para que este funcione correctamente una vez construido el cable. Empuja un poco la cubierta protectora del cable, con el fin de asegurar los hilos de manera más firme. La cubierta debe llegar como mínimo hasta la altura en donde se encuentra un pequeño triángulo de plástico al interior del conector RJ-45 (ver figura 1.35). 54 Figura 1.35 Forma de colocar los hilos del cable UTP Cat-5 dentro del conector RJ-45 Antes de continuar, asegúrate que la configuración de los cables es igual al estándar T568B y todos están hasta el fondo del conector. En caso de no ser así saca los hilos del conector e intenta reacomodarlos nuevamente. Una vez confirmado el paso anterior, sujeta firmemente el cable y el conector con tu mano e introdúcelos a las pinzas crimper, asegurándote de colocar correctamente el conector hasta el fondo de la pinza (ver figura 1.36). Presiona firmemente el conector con la pinza crimper, para asegurar los hilos y el cable al conector. Figura 1.36 Forma de presionar conector RJ-45 con las pinzas crimper Repite todo el procedimiento en el otro extremo del cable. Una vez que termines ambos extremos, verifica que la configuración del cable sea la correcta, esto lo puede hacer con un Probador de Cables de Multiredes. Consulta el manual del probador, para saber el resultado de la prueba (ver figura 1.37). En caso de no obtener una prueba satisfactoria, verifica visualmente en qué extremos tienes el problema, corta esa punta y repite el procedimiento. 55 Figura 1.37 Verificación del cable de red por medio del Probador de Cables Conclusiones. Una vez concluida la actividad, habrás aprendido a realizar un cable construido bajo el estándar T568B que puedes usar para conectar una computadora a un Hub o un Switch. Habrás aprendido a manejar las herramientas necesarias para la construcción y verificación del mismo. Actividad Práctica Construcción de un Cable de Red Par Trenzado Cruzado Introducción. En ocasiones tendrás la necesidad de conectar 2 computadoras sin la posibilidad de hub como dispositivo de interconexión. Este cable permite crear una red de 2 nodos de bajo costo. Un ejemplo de su uso puede ser el transferir información entre 2 computadoras y no se desea invertir en el hub. Objetivo. Podrás construir un cable par trenzado cruzado, es decir, un extremo tendrá la configuración del estándar T568B y el otro el estándar T568A; podrá ser usado para conectar dos computadora sin necesidad de un hub. Material. 2 mts. de cable UTP Cat.5. 2 conectores RJ-45. Pinza Crimper o telefónica para RJ-45. Probador de Cables Multiredes Nivel 5 UTP, STP. Apuntes del tema 1.2.2.3 Creación del Cableado Físico de la Red. Procedimiento. Esta práctica la realizarás de manera individual. Sigue el mismo procedimiento de la actividad práctica “Construcción de un Cable de Red” para construir el primer extremo del cable. Para construir el segundo extremo del cable, debes usar la configuración del estándar T568A. Verifica el correcto funcionamiento del cable. 56 Conclusiones. Al finalizar la práctica tendrás un cable de red que en un extremo tendrá el estándar T568A y en el otro el estándar T568B. Este cable te será muy útil para compartir información con las computadoras de tus compañeros sin necesidad de un hub, 1.2.2.4 Sistemas de Conmutación y Enrutamiento Al definir el diseño de la red y definir la necesidad de usar dispositivos de comunicación, es necesario seleccionar el que más se adapte a las necesidades de la red. El costo es un factor importante en la definición del equipo que servirá como nodo de comunicación, pero debemos considerar el rendimiento que proporcionará a la red, así como la seguridad y administración que puede soportar. Hub El Hub o Concentrador es la opción ideal por su bajo costo en una red de pocos nodos y que no requieran más que un solo nodo central. El Hub cuando recibe una señal, la retransmite a todos los nodos conectados a él, haciendo que el resto de los nodos a quienes no va dirigida la señal la desechen; Este tecnología baja el rendimiento de la red. Ejemplo (Caso I) - Supongamos que el nodo A desea enviar información al nodo D. El hub al recibir la señal la retransmite a todos los nodos asegurando que la reciba el nodo D, pero al llegar al resto de los nodos, estos la desechan (ver figura 1.38). Figura 1.38 Ejemplo de una red con un Hub Ejercicio En el simulador KivaNS, recrea la red del Caso I y verifica el uso del Hub del ejemplo planteado, a través de la simulación del envío de un paquete de información en la red. Ejemplo (Caso II) - En el caso de que la red cuente con 2 hubs o más, puede ocurrir que 2 equipos envíen información al mismo tiempo (recuerda el método CSMA/CD); por lo que, al reenviar la información los hub a todos los nodos, la señal puede colisionar entre estos (ver figura 1.39). 57 Figura 1.39 Ejemplo de una red con 2 Hub y una con colisión Switch Los Switch son el dispositivo de comunicación más comúnmente utilizados en las redes LAN, ya que mejoran el rendimiento de la red al encaminar los paquetes de información directamente al nodo destino sin retransmitirlos al resto de los nodos. Su costo es un poco superior al hub, pero se compensa con el beneficio que se obtiene al utilizarlo en redes medianas o grandes. Ejemplo - Supongamos el ejemplo I de dispositivo hub, pero ahora se usa un switch. El nodo A desea enviar información al nodo D; el switch recibe la señal y la retransmite al nodo D directamente, el medio queda libre para que el resto de los nodos puedan transmitir (ver figura 1.40). Figura 1.40 Ejemplo de l uso del Switch 58 Autoevaluación del Conocimiento La siguiente actividad tiene como finalidad desarrollar una práctica en donde pondrás a prueba tus conocimientos adquiridos a lo largo el submódulo. Esta Actividad la desarrollarás en equipo, según lo defina tu facilitador. Si tienes alguna duda, revisa el material de la unidad o recurre a tu facilitador. PROYECTO FINAL Introducción En la actualidad las TIC son herramientas vitales en todas las empresas del mundo, y en las empresas públicas no es la excepción. En cualquier plantel escolar es necesario contar con una red de computadoras, en donde los diversos departamentos y oficinas cuenten con una herramienta que les ayude a compartir los recursos e información relevante del ámbito educativo, tanto del la plantilla laboral, la matrícula escolar como de los procesos administrativos que se desarrollan hacia el interior de la escuela. Caso Práctico Tu proyecto final será realizar un análisis y el diseño de una red para tu plantel, considerando todos los aspectos estudiados en el submódulo, por lo que deberás presentar a tu facilitador como trabajo concluido los siguientes elementos: Metodología del análisis realizado. Resultados y conclusiones del análisis. Propuesta por escrito de las modificaciones y adaptaciones que se pueden realizar en la infraestructura del plantel y las instalaciones eléctricas. Diseño general de la red en un plano del plantel, indicando las ubicaciones del MDF y los IDF. En el mismo plano, indica en dónde se ubicarán los dispositivos de interconexión y explica que uso tendrán. Realiza los planos independientes de los edificios que sean necesarios en donde detallarás las instalaciones de la red, indicando todos los elementos necesarios del cableado estructurado. Realiza una lista de todo el material que se requiere, considerando el MDF, los IDF, el cableado estructurado y los dispositivos de interconexión; también considera las NIC que se requieran para las computadoras que no las tengan instaladas. Dentro de la propuesta por escrito, considera la necesidad del o los servidores que hagan falta y explica que uso tendrían. Diseña la red propuesta en KivaNS y entrega el archivo y una impresión del mismo. Procedimientos Para realizar esta práctica debiste seguir el método propuesto en el tema 1.2, para la realización del análisis pudiste apoyarte en el subtema 1.2.1 y todos sus tópicos. El subtema 1.2.2 te sirvió para realizar el diseño de la red. Revisa el Anexo I para la elaboración del diseño de la red en KivaNS. 59