1 Sistemas Informáticos 2003/2004 Prof. Dorotea Izquierdo Sánchez. Prof. José Nieto.

2 Sistemas Informáticos Tema 1: REDES DE ÁREA LOCAL.

3 Definición y Características Es el conjunto de elementos físicos y lógicos que hacen posible la interconexión de diversos dispositivos de comunicación en una área privada poco extensa.

4 Definición y Características zAlcance: el área de conexión se extiende desde unos metros a pocos kilómetros. zPropiedad privada: la instalación de la red, tanto el cableado como todo el software de gestión, suele ser realizado para un uso exclusivo de la propia empresa (quizás un consorcio); la inversión en un primer momento es elevada pero se suele amortizar con la gran mejora del rendimiento. zVelocidad de transmisión: las velocidades suelen ser muy elevadas, entre 1 y 100 Mbps.

5 Definición y Características zFiabilidad: debido a la calidad de los medios de transmisión y a la poca distancia de las comunicaciones en las LAN, las tasas de error suelen ser muy bajas y los chequeos de error suelen ser poco complejos. zCompartición de recursos: algunos dispositivos pueden ser utilizados por varias estaciones de trabajo, con el consiguiente ahorro de inversión. zConectividad: las LAN ofrecen, por lo general, la posibilidad de conectarse con otras LAN o WAN a través de canales públicos de comunicación.

6 Definición y Características Factores que han influido en el desarrollo de las LAN: zDisminución del coste de los equipos: progresivamente el coste de los equipos físicos va siendo más asequible para cualquier empresa, con un incremento desproporcionado con las características de los mismos, tanto en microordenadores como en el medio de comunicación y enlace. zPosibilidad del tratamiento distribuido de datos: los terminales con capacidad de procesamiento con independencia de un ordenador central, pueden tener un rendimiento más óptimo al realizar operaciones administrativas y de gestión de tratamiento particular de datos.

7 Definición y Características Factores que han influido en el desarrollo de las LAN: zPosibilidad del tratamiento compartido de datos: además de poder trabajar con datos personales, las LAN ofrecen la posibilidad de compartir datos comunes y hace posible el intercambio de mensajes entre los componentes de la red. A efectos organizativos, el uso de las aplicaciones se puede realizar de manera corporativa para los usuarios, obteniéndose altos grados de operatividad y rendimiento.

8 Definición y Características Factores que han influido en el desarrollo de las LAN: zPosibilidad de tratamiento compartido de recursos: existen recursos lógicos y sobre todo físicos que no tiene sentido que estén duplicados en cada equipo de una empresa (campus, institución, etc.) ya que esto sería un gasto innecesario y con un uso desaprovechado. Las LAN ofrecen la posibilidad de compartir estos recursos (como impresoras, faxes, baterías de CD, almacenamientos magnéticos masivos, aplicaciones caras y poco frecuentemente usadas, etc.) instalados en algunos puntos de la red y con la posibilidad de ser utilizados por todos los usuarios de la red, incluso con restricciones y prioridades en su uso.

9 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS LAN Ventajas: zRecursos compartidos: los dispositivos y aplicaciones de la red pueden y suelen ser utilizados de forma conjunta por los usuarios de la red. zConectividad de equipos: existe comunicación entre todos los equipos enganchados al medio, proporcionando la posibilidad de efectuar trabajo cooperativo. zTrabajo distribuido: permite trabajar de forma independiente para tareas particulares sin necesidad de depender de otros usuarios. Esta libertad de trabajar de forma compartida o independiente es lo que le da a las LAN una optimización de uso prestaciones/precio.

10 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS LAN Ventajas: zFlexibilidad: en la mayoría de los casos, no suele ser muy difícil agregar nuevos dispositivos, aplicaciones y usuarios a la LAN, por lo que se adapta muy bien a las necesidades de trabajo. zDisponibilidad y fiabilidad: la operatividad de un sistema no centralizado es mucho mayor al no tener que depender básicamente de un ordenador principal. zCableado estructurado: las conexiones de una LAN permiten la facilidad en la movilidad de los equipos, por lo que permite la reestructuración departamental de empresa.

11 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS LAN Desventajas: zInteroperatividad: al no existir un ordenador central que obligue a los terminales a usar el software de una manera estándar, se puede dar el caso de que aplicaciones y ficheros de diferentes equipos no se entiendan. zGestión de la red: se suelen gastar recursos (de memoria, tiempo, circuitería) en los procesos de acceso, comunicación y compartición por encontrarnos en un entorno distribuido. zProblemas con la integridad, seguridad y privacidad de la información: el sistema está expuesto a pérdidas de información y privacidad por intromisión de usuarios no deseables.

12 LAN. Medios de Transmisión zPar de cables trenzados: yHasta 100 Mbps en 100 m, precio muy asequible, fácil instalación y mantenimiento. Se usan con concentradores (hubs) que recogen las conexiones de forma centralizada. ySe utiliza de esta forma mucho cable pero no encarece, lo más caro es tirar el cableado, por eso se intenta realizarlo sólo una vez; además si los hubs tienen unas entradas de conexión determinadas, si necesitamos otro más necesitamos adquirir otro hub. yLa tendencia actual es el UTP (Unshielded Twisted Pair) Categoría 5 usando la norma Ethernet 10BASE-T.

13 LAN. Medios de Transmisión zCable coaxial: dependiendo del grosor hasta 350 Mbps. yCable caro pero muy fácil de instalar. ySe necesita poco cableado ya que los equipos se conectan en serie. Existe un cable que hace de canal de comunicación y de ahí se enganchan los diferentes terminales. yUsando topología en bus se necesitan terminadores en los extremos del cable para que "rebote" la señal.

14 LAN. Medios de Transmisión zRedes Inalámbricas: yPor infrarrojos y radiofrecuencia, con cobertura de algunos m2 con velocidad en torno a 10 Mbps. yPermite movilidad total de los equipos y de incorporación de nuevos terminales. Suelen ser muy caras pero adecuadas a entornos especiales.

15 LAN. Medios de Transmisión zFibra óptica: hasta 10 Gbps sin límite de distancia. yEs muy cara y costosa la instalación y los equipos de transmisión. ySe suele utilizar más en LAN de media extensión, con topología en estrella o anillo.

16 LAN. Topología zTopología en estrella. yLos dispositivos están conectados a un elemento central que gobierna el tráfico de comunicaciones. Este elemento es muy importante, porque de él dependerá en gran medida la velocidad de comunicación. ySe debe tirar mucho cable, ya que cada terminal está conectado directamente al equipo central. Si se satura las capacidades de enganche del elemento central, se debe invertir para ampliar el equipo. yEjemplo en la figura tres nodos de comunicaciones formando un bus y cada uno una estrella.

17 LAN. Topología zTopología en Estrella

18 LAN. Topología zTopología en anillo: Equipos conectados entre sí por un enlace simplex que forma un camino cerrado. yEl cableado es mínimo y no existen elementos electrónicos controladores de las comunicaciones, excepto los propios de cada equipo. ySuele haber un equipos que toma la iniciativa de gestor de comunicaciones. yUn fallo en cualquier de las líneas inhabilita la red.

19 LAN. Topología zTopología en Anillo

20 LAN. Topología zTopología en bus. y Existe una única línea bidireccional de transmisión llamada canal de difusión o bus, de donde acometen todos los equipos terminales, la línea posee impedancias en los extremos para que "rebote" la señal. yLa señal de transmisión llega a todas las estaciones y es recogida por la estación destino. yEl cableado es reducido pero suele ser caro. Si ocurre un error en algún equipo no afecta al funcionamiento de la red, pero si el canal de difusión tiene una avería se cae la red. yEs muy fácil incorporar nuevas conexiones sin tener que hacer casi ninguna instalación. Las gestiones de las comunicaciones suelen ser complejas, por lo que está limitado el número de estaciones que pueden estar enganchadas.

21 LAN. Topología zTopología en Bus

22 LAN. Topología zTopología en árbol: yEs una topología en bus de forma que existe un canal central de distribución o tronco desde donde parten varios buses secundarios o ramas. ySe consigue con esta configuración mayor modularidad y división de la red en subgrupos.

23 LAN. Topología zTopología en Arbol

24 LAN. Topología zTopología Ethernet: es una variante de la topología de árbol. yEn cada conexión de los canales secundarios con el canal principal se suelen instalar conectores repetidores que amplifican la señal; se consigue mayor fiabilidad y se pueden enganchar más equipos a mayores distancias. yEn la topología Ethernet se utiliza el protocolo CSMA/CD..

25 LAN. Topología zTopología en Ethernet

26 LAN. Métodos de acceso Los dispositivos de una LAN comparten la capacidad de transmisión de la red. Para ello es necesario gobernar la forma en la que deben acceder todos los emisores. El protocolo de acceso al medio es el factor que va a caracterizar el rendimiento y la fiabilidad de la red.

27 LAN. Métodos de acceso zTipo de control de acceso dependiendo de dónde se haga: yControl centralizado: una estación es la gestora de la red. Las estaciones que deseen transmitir deben ser autorizadas por la estación maestra. yControl de acceso distribuido: dinámicamente todas las estaciones gestionan el control de acceso de la red.

28 LAN. Métodos de acceso zVentajas y desventajas de control centralizado frente a distribuido: yMayor control de acceso al medio. yFacilidad en la gestión y resolución de conflictos. yLas estaciones secundarias tienen usan una lógica de acceso sencilla. yDesventaja de dependencia de la estación central (por riesgo de uso y rendimiento).

29 LAN. Métodos de acceso zTécnicas de control de acceso dependiendo de la forma de acceso: yControl síncrono: capacidad fija a cada conexión. yControl asíncrono: capacidad de conexión dinámica dependiendo de las necesidades de las conexiones.

30 LAN. TIPOS DE ACCESO AL MEDIO zTécnicas controladas (Round Robin): dan a cada estación una oportunidad de transmitir, pasando el turno cuando expire el tiempo. zTécnicas de reserva: las estaciones solicitan una reserva antes de efectuar la transmisión. No se producen colisiones en la transmisión pero si al solicitar la reserva.

31 LAN. TIPOS DE ACCESO AL MEDIO zTécnicas aleatorias: cada estación envía sus mensajes en cualquier momento. Se producen colisiones al ocupar el mismo canal; se desencadena los procesos de contienda. zControl centralizado (Sondeo o Polling): se basa en la relación maestro-esclavo entre el nodo central y las demás estaciones. En topología en anillo un nodo central pasa el testigo con la petición de autorización de envío. En bus, cada estación es sondeada por la estación central, por lo que no se producen conflictos. En ambas, pueden darse tiempos de espera muy largos, por lo que es útil sólo para redes pequeñas.

32 LAN. TIPOS DE ACCESO AL MEDIO zFiguras

33 LAN. TIPOS DE ACCESO AL MEDIO zFiguras

34 LAN. TIPOS DE ACCESO AL MEDIO zControl distribuido (Pase de testigo o Token-Pass): todas las estaciones intervienen en el acceso a la red mediante un paquete especial de información denominado testigo, que le indica a la estación que lo tiene que tiene a su disposición el medio de transmisión. zPase de testigo en anillo (Token-Ring): usada en topologías de anillo con circulación unidireccional. Aquí el testigo es transmitido de una estación a la adyacente en sentido circular. Cuando una estación desea transmitir un mensaje, marca el testigo y envía detrás información de la estación receptora junto con el mensaje que quiere transmitir. La información pasa de una estación a otra hasta llegar al destino, que volverá a liberar al testigo.

35 LAN. TIPOS DE ACCESO AL MEDIO zPase de testigo en bus (Token-Bus): funcionando en una topología de bus o árbol, el funcionamiento consiste en el paso de una señal de permiso para poder transmitir, llamada testigo (token). yEntre las estaciones de la red que deseen transmitir se pasa el testigo de permiso, cuando una estación quiere transmitir y le llega el testigo, retiene el testigo y manda su mensaje, cuando termina reanuda el tránsito para que el anillo siga circulando yLa secuencia ordenada de paso de testigo es lógica, es decir que no depende de la ubicación física de las estaciones, y el protocolo permite añadir y eliminar estaciones de la secuencia.

36 LAN. TIPOS DE ACCESO AL MEDIO zPase de testigo en bus (Token-Bus): yLas estaciones que no quieran transmitir quedan excluidas temporalmente de anillo lógico; requiere ciertas funciones de mantenimiento: xIniciar el anillo: alguna estación debe arrancar la secuencia al arrancar o ante fallo. xAñadir estación: se debe dejar la oportuna en algún momento de incorporarse nuevas estaciones. xEliminar del anillo: poder retirarse una estación del anillo. xRecuperación de errores: ante un error (e.g. por caída de una estación del anillo), alguna estación debe tomar el control de decisión.

37 LAN. TIPOS DE ACCESO AL MEDIO zCSMA: (Carrier Sense Multiple Access). Utilizadas en topologías de bus y árbol. En este protocolo, las estaciones compiten por obtener el medio de transmisión; consiste en escuchar la línea antes de enviar un mensaje. Es frecuente que se produzcan colisiones, i.e., dos estaciones emiten al mismo tiempo.

38 LAN. TIPOS DE ACCESO AL MEDIO zCSMA: (Carrier Sense Multiple Access). yCSMA persistente-1: escucha el canal, hasta que este libre, luego comienza a transmitir. yCSMA no persistente: escucha el canal, y si está ocupado espera un tiempo aleatorio antes de volver a intentarlo. yCSMA persistente p: escucha el canal, y si está libre, transmite con una probabilidad p.

39 LAN. TIPOS DE ACCESO AL MEDIO zCSMA: (Carrier Sense Multiple Access). yAcceso aleatorio con escucha (CSMA/CD): Acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection). Cuando ocurre una colisión, cesan todas las transmisiones y se emite una trama de consenso que llega a todas las estaciones y obliga a parar momentáneamente el sistema (periodo de contención), tras un periodo de espera aleatorio en cada estación se vuelve a competir por el medio.

40 LAN. Elementos de una LAN zSistema de cableado: es el sistema de conexión de todos los componentes que van a formar la red. La distribución y estructura se intenta adaptar a las necesidades propias de cada problema. zElementos hardware de comunicación: son los elementos electrónicos y de conexión que configuran la red junto con el cableado, como tarjetas de conexión, concentradores, amplificadores, etc

41 LAN. Elementos de una LAN zEquipos de usuario: son los ordenadores personales o los terminales que se conectan a la red para aprovechar los recursos del sistema o para realizar trabajos compartidos o intercambiar información. zEquipos con recursos compartidos: son los dispositivos que ofrecen algún servicio a la red para el uso compartido de elementos de almacenamiento, de impresión, de comunicación, aplicaciones compartidas, gestión de la propia red, etc. Se les denomina servidores de la red. zSistemas operativos de red: es el software que permite la comunicación entre los elementos de la red. Reside tanto en servidores como en clientes.

42 LAN. Servidores Es el conjunto de elementos hardware y software que permiten a los usuarios de la red local compartir recursos físicos y lógicos. Los equipos hardware servidores se les denomina dedicados si su única función es posibilitar la misión de compartición de recursos de la red que les ha sido encomendada. No pueden realizar otras tareas propias de un usuario de la red. La tendencia en redes pequeñas es que los servidores sean no dedicados.

43 LAN. Servidores Tipos de servidores: yServidor de impresión: es el ordenador junto con el software correspondiente que permite a los usuarios de la red utilizar los dispositivos de salida que de él dependen. xEstos ordenadores disponen de memoria de almacenamiento donde van apilando las peticiones de impresión que le llegan de los usuarios de la red. xUn ordenador puede controlar varias impresoras de la red. Algunas impresoras actuales, con la correspondiente tarjeta de comunicaciones, poseen capacidades de servidores de impresión, ya que contienen tanto software de gestión de impresión como dispositivos de almacenamiento. xSe puede incluir aquí como servidor de impresión los servidores de faxes (entre otros).

44 LAN. Servidores Tipos de servidores: zServidor de archivos: proporcionan acceso y grabación en dispositivos de almacenamiento compartido. Realizan la gestión y control de lectura- grabación de información con ficheros compartidos; a menudo suelen estar ligados a aplicaciones de red. Además ofrecen protecciones y autorizaciones a los usuarios para efectuar operaciones en los ficheros..

45 LAN. Servidores Tipos de servidores: zServidor de disco: similar al anterior, pero dirigido al almacenamiento masivo de gran información. Suele construirse sobre el servidor de archivos. Suelen disponer de programas de copias periódicas de seguridad (backups). Un servidor de dispositivos CD-ROM sería también un servidor de disco.

46 LAN. Servidores Tipos de servidores: zServidor de comunicaciones: permiten a los usuarios el acceso a los servicios de otras redes externas a la LAN. En entornos centralizados se encargará también de gestionar las comunicaciones de la LAN. Incluiríamos como servidores de comunicaciones a los puentes, encaminadores y pasarelas. zServidor de cuentas: mantienen la base de datos de usuarios, sus contraseñas, permisos a los recursos y derechos en la red.

47 LAN. Servidores Tipos de servidores: Figura