Unidad IV: Ancho de Banda y Tecnologías de Redes (Ethernet, token ring y FDDI)

1) Que es el ancho de banda, su importancia y analogía.

 El ancho de banda se define como a la cantidad de datos que se transmiten a través de una conexión de red en un periodo de tiempo establecido. Como analogía el ancho de banda se compara con el diámetro de las tuberías del servicio de agua potable como se observa en la figura. En la red de tuberías de agua potable encontramos tubos madre de un gran diámetro que abastecen a áreas geográficas extensas y estos tubos se conectan a otros tubos de menos diámetro que cubren otras áreas más pequeñas y por último estos se ramifican en otros de mucho menor diámetro que llegan a cada casa, edificio, oficinas, etc. El agua que fluye al interior de la tubería se asemeja a los datos que transporta la red, entre más ancha es la tubería, es mayor la capacidad de transporte de agua; de la misma manera una mayor ancho de banda, permite una mayor capacidad de la transferencia de datos en la red.

El ancho de banda es finito. En otras palabras, independientemente del medio que se utilice para construir la red, existen límites para la capacidad de la red para transportar información. El ancho de banda está limitado por las leyes de la física y por las tecnologías empleadas para colocar la información en los medios. Por ejemplo, el ancho de banda de un módem convencional está limitado a alrededor de 56 kpbs por las propiedades físicas de los cables telefónicos de par trenzado y por la tecnología de

módems. No obstante, las tecnologías empleadas por DSL utilizan los mismos cables telefónicos de par trenzado, y sin embargo DSL ofrece un ancho de banda mucho mayor que los módems convencionales. Esto demuestra que a veces es difícil definir los límites impuestos por las mismas leyes de la física. La fibra óptica posee el potencial físico para proporcionar un ancho de banda prácticamente ilimitado. Aun así, el ancho de banda de la fibra óptica no se puede aprovechar en su totalidad, en tanto no se desarrollen tecnologías que aprovechen todo su potencial.

El ancho de banda no es gratuito. Es posible adquirir equipos para una red de área local (LAN) capaz de brindar un ancho de banda casi ilimitado durante un período extendido de tiempo. Para conexiones de red de área amplia (WAN), casi siempre hace falta comprar el ancho de banda de un proveedor de servicios. En ambos casos, comprender el significado del ancho de banda, y los cambios en su demanda a través del tiempo, pueden ahorrarle importantes sumas de dinero a un individuo o a una empresa. Un administrador de red necesita tomar las decisiones correctas con respecto al tipo de equipo y servicios que debe adquirir.

El ancho de banda es un factor clave a la hora de analizar el rendimiento de una red, diseñar nuevas redes y comprender la Internet. Un profesional de networking debe comprender el fuerte impacto del ancho de banda y la tasa de transferencia en el rendimiento y el diseño de la red. La información fluye en una cadena de bits de un computador a otro en todo el mundo. Estos bits representan enormes cantidades de información que fluyen de ida y de vuelta a través del planeta en segundos, o menos. En cierto sentido, puede ser correcto afirmar que la Internet es puro ancho de banda.

La importancia del ancho de banda, se basa en la necesidad del transporte de información según la capacidad que se requiera. El ancho de banda en la red local (LAN), es igual a la capacidad que tengan los dispositivos que se encuentran allí conectados y varían los costos por su uso. Al conectar esa red LAN a una red de mayor tamaño como Internet, es necesario comprar ancho de banda a un proveedor, por lo cual se puede decir que el ancho de banda no es gratuito para este tipo de conexiones. Para que sea la decisión sobre la cantidad de ancho de banda que debe mantener una red determinada, hay que tener en cuenta los medios físicos que la conforman, así como la cantidad de información que fluirá a través de ella y los costos relacionados con la permanencia del servicio. Tecnológicamente la capacidad de la red aumenta con los nuevos desarrollos permitiendo el uso de nuevas aplicaciones que aprovechan un mayor ancho de banda, como por ejemplo las aplicaciones que permiten videoconferencia.

2) Medición del ancho de banda:

La unidad utilizada para medir el ancho de banda es el bit por segundo (bps), que indica la cantidad de bits que se transmiten en un segundo. También se usa sus múltiplos como el kilobit por segundo (Kbps), el megabit por segundo (Mbps) y el Gigabit por segundo (Gbps). Unidad Abreviatura Equivalencia Bit por segundo bps 1 bps= unidad fundamental Kilobit por segundo Kbps 1Kbps= 1000 bps Megabit por segundo Mbps 1Mbps= 1, 000,000 bps Gigabit por segundo Gbps 1Gbps= 1, 000, 000,000 bps.

Unidad Abreviatura EquivalenciaBit por segundo bps 1 bps= unidad fundamentalKilobit por segundo Kbps 1Kbps= 1000 bpsMegabit por segundo Mbps 1Mbps= 1,000,000 bpsGigabit por segundo Gbps 1Gbps= 1,000,000,000 bpsTerabit por segundo Tbps 1 Tbps=1,000,000,000,000

bps

3) Limitaciones de ancho de banda

El ancho de banda varía según el tipo de medio, además de las tecnologías LAN y WAN utilizadas. La física de los medios fundamenta algunas de las diferencias. Las señales se transmiten a través de cables de cobre de par trenzado, cables coaxiales, fibras ópticas, y por el aire. Las diferencias físicas en las formas en que se transmiten las señales son las que generan las limitaciones fundamentales en la capacidad que posee un medio dado para transportar información. No obstante, el verdadero ancho de banda de una red queda determinado por una combinación de los medios físicos y las tecnologías seleccionadas para señalizar y detectar señales de red.

Por ejemplo, la actual comprensión de la física de los cables de cobre de par trenzado no blindados (UTP) establece el límite teórico del ancho de banda en más de un gigabit por segundo (Gbps). Sin embargo, en la realidad, el ancho de banda queda determinado por el uso de Ethernet 10BASE-T, 100BASE-TX, o 1000BASE-TX. En otras palabras, el ancho de banda real queda determinado por los métodos de señalización, las tarjetas de interfaz de red (NIC) y los demás equipos de red seleccionados. Por lo tanto, el ancho de banda no sólo queda determinado por las limitaciones de los medios.

La figura muestra algunos tipos comunes de medios de networking y los límites de distancia y ancho de banda al usar la tecnología de networking indicada. La figura resume los servicios WAN comunes y el ancho de banda asociado con cada servicio.

4) Estándares LAN (IEEE)El Comité 802, o proyecto 802, del Instituto de Ingenieros en Eléctrica y Electrónica (IEEE) definió los estándares de redes de área local (LAN). La

mayoría de los estándares fueron establecidos por el Comité en los 80´s cuando apenas comenzaban a surgir las redes entre computadoras personales.Muchos de los siguientes estándares son también Estándares ISO 8802. Por ejemplo, el estándar 802.3 del IEEE es el estándar ISO 8802.3.

IEEE 802.2: Control de Enlaces Lógicos. Define el protocolo de control de enlaces lógicos (LLC) del IEEE, el cual asegura que los datos sean transmitidos de forma confiable por medio del enlace de comunicación. La capa de Datos-Enlace en el protocolo OSI esta subdividida en las subcapas de Control de Acceso a Medios (MAC) y de Control de Enlaces Lógicos (LLC). En Puentes, estas dos capas sirven como un mecanismo de switcheo modular, como se muestra en la figura I-5. El protocolo LLC es derivado del protocolo de Alto nivel para Control de Datos-Enlaces (HDLC) y es similar en su operación. Nótese que el LLC provee las direcciones de Puntos de Acceso a Servicios (SAP's), mientras que la subcapa MAC provee la dirección física de red de un dispositivo. Las SAP's son específicamente las direcciones de una o más procesos de aplicaciones ejecutándose en una computadora o dispositivo de red.

El LLC provee los siguientes servicios:

Servicio orientado a la conexión, en el que una sesión es empezada con un Destino, y terminada cuando la transferencia de datos se completa. Cada nodo participa activamente en la transmisión, pero sesiones similares requieren un tiempo de configuración y monitoreo en ambas estaciones.

Servicios de reconocimiento orientado a conexiones. Similares al anterior, del que son reconocidos los paquetes de transmisión.

Servicio de conexión sin reconocimiento. En el cual no se define una sesión. Los paquetes son puramente enviados a su destino. Los protocolos de alto nivel son responsables de solicitar el reenvío de paquetes que se hayan perdido. Este es el servicio normal en redes de área local (LAN's), por su alta confiabilidad.

IEEE 802.3: Redes CSMA/CD. El estándar 802.3 del IEEE (ISO 8802-3), que define cómo opera el método de Acceso Múltiple con Detección de Colisiones (CSMA/CD) sobre varios medios. El estándar define la conexión de redes sobre cable coaxial, cable de par trenzado, y medios de fibra óptica. La tasa de transmisión original es de 10 Mbits/seg, pero nuevas implementaciones transmiten arriba de los 100 Mbits/seg calidad de datos en cables de par trenzado.

IEEE 802.3u: Fast Ethernet 100BaseT

IEEE 802.3z: Gigabit Ethernet parámetros para 1000 Mbps

802.3ab: Gigabit Ethernet sobre 4 pares de cable UTP Cat5e o superior

IEEE 802.5: Redes Token Ring. También llamado ANSI 802.1-1985, define los protocolos de acceso, cableado e interface para la LAN token ring. IBM hizo popular este estándar. Usa un método de acceso de paso de tokens y es físicamente conectada en topología estrella, pero lógicamente forma un anillo. Los nodos son conectados a una unidad de acceso central (concentrador) que repite las señales de una estación a la siguiente. Las unidades de acceso son conectadas para expandir la red, que amplía el anillo lógico. La Interface de Datos en Fibra Distribuida (FDDI) fue basada en el protocolo token ring 802.5, pero fue desarrollado por el Comité de Acreditación de Estándares (ASC) X3T9.

Es compatible con la capa 802.2 de Control de Enlaces Lógicos y por consiguiente otros estándares de red 802.

IEEE 802.11: Redes Inalámbricas. Este comité está definiendo estándares para redes inalámbricas. Está trabajando en la estandarización de medios como el radio de espectro de expansión, radio de banda angosta, infrarrojo, y transmisión sobre líneas de energía. Dos enfoques para redes inalámbricas se han planeado. En el enfoque distribuido, cada estación de trabajo controla su acceso a la red. En el enfoque de punto de coordinación, un hub central enlazado a una red alámbrica controla la transmisión de estaciones de trabajo inalámbricas.

IEEE 802.11a: Trabaja en la banda de frecuencia de 5GHz con la velocidad máxima de 54Mbps, implementaba 12 canales no solapados: 8 para red inalámbrica y 4 para conexión punto a punto.

IEEE802.11b: Tenia velocidades de transmisión de 5 a 11Mbps, operaba sobre una banda de frecuencia de 2.4GHz

IEEE 802.11g: El estándar con ancho de banda elevado en el rango de frecuencia de 2.4GHz velocidad de transmisión de 54Mbps. Compatible utiliza dos tipos de modulación: Espectro de extensión de secuencia directa (DSSS) y Multiplicación por división en frecuencias octogonales (OFDM). Es compatible con el 802.11b

IEEE 802.12: Prioridad de Demanda (100VG-ANYLAN). Este comité está definiendo el estándar Ethernet de 100 Mbits/seg. Con el método de acceso por Prioridad de Demanda propuesto por Hewlett Packard y otros vendedores. El cable especificado es un par trenzado de 4 alambres de cobre y el método de acceso por Prioridad de Demanda usa un hub central para controlar el acceso al cable. Hay prioridades disponibles para soportar envío en tiempo real de información multimedia.

5) Interfaz de datos distribuidos por fibra (fddi)

Una red de Interfaz de datos distribuidos por fibra (Fiber Distributed Data Interface, FDDI) PROPORCIONA CONEXIONES DE ALTA VELOCIDAD PARA VARIOS TIPOS DE REDES. FDDI fue diseñado para su uso con equiposque requieren velocidades mayores que los 10 Mbps disponibles de Ethernet o los 4 Mbps disponibles de Token Ring. Una red FDDI puede soportar varias LANs de baja capacidad que requieren un backbone de alta velocidad.

Una red FDDI ESTÁ FORMADA POR DOS FLUJOS DE DATOS SIMILARES QUE FLUYEN EN DIRECCIONES OPUESTAS POR DOS ANILLOS. Existe un anillo primario y otro secundario. Si hay un problema con el anillo primario, como el fallo del anillo o una rotura del cable, el anillo se reconfigura a sí mismo transfiriendo datos al secundario, que continúa transmitiendo.

Método de Acceso:

El método de acceso utilizado en una red FDDI ES EL PASO DE TESTIGO. Un equipo en una red FDDI puede transmitir tantos paquetes como pueda producir en un tiempo predeterminado antes de liberar el testigo. Tan pronto como un equipo haya finalizado la transmisión o después de un tiempo de transmisión predeterminado, el equipo libera el testigo.

Como un equipo libera el testigo cuando finaliza la transmisión, varios paquetes pueden circular por el anillo al mismo tiempo. Este método de paso de testigo es más eficiente que el de una red Token Ring, que permite únicamente la circulación de una trama a la vez. Este método de paso de testigo también proporciona un mayor rendimiento de datos a la misma velocidad de transmisión.

Velocidad de transferencia:

La velocidad de transferencia en una red FDDI se encuentra entre 155 y 622 Mbps.

Orígenes del FDDI:

Esta tecnología fue desarrollada a mediados de los años 80 cuando la tecnología Ethernet y token ring no entregaban suficiente ancho de banda para aplicaciones.

Componentes de la FDDI:

1. Control de acceso al medio (Mac): Define la forma en que se accede al medio.

2. Protocolo de capa física (PHY): Define los procedimientos de codificación o decodificación.

3. Medio de capa física (PMD): Define las características del medio de transmisión.

4. Administración de estaciones (SMT): Define la configuración de la estación FDDI.

Las especificaciones FDDI definen una familia de estándares para LANs de fibra óptica de 100 Mbps que proporcionan la capa física y la subcapa de control de acceso al medio de la capa de enlace de datos como define el Modelo ISO/OSI.

IP-FDDI es un protocolo estándar borrador. Su estado es electivo y define el encapsulamiento de los datagramas IP y las peticiones ARP y responde con tramas FDDI. La figura adjunta muestra las capas del protocolo.

Se define en el RFC 1188 - Un Estándar Propuesto para la Transmisión de Datagramas IP sobre Redes FDDI para las estaciones MAC individuales. La operación sobre estaciones MAC duales se describirá en un RFC próximo.

RFC 1188 propone que se transmitan todas las tramas en formato de información sin numerar del estándar IEEE 802.2 LLC Tipo 1, con los campos DSAP y SSAP de la cabecera 802.2 puesta al valor SAP global asignado para SNAP (decimal 170). El código de organización de 24 bits en la cabecera SNAP está puesto a cero, y los restantes 16 bits son el EtherType de los Números Asignados (ver RFC 1340), es decir:

2048 para IP 2054 para ARP

La correspondencia de las direcciones de Internet de 32 bits a direcciones FDDI de 48 bits se lleva a cabo mediante el procedimiento de descubrimiento dinámico ARP. Las direcciones broadcast de Internet (donde <dirección de host> se coloca todos a uno) se corresponden con las direcciones FDDI broadcast (todas a uno).

Los datagramas IP se transmiten en series de bytes de 8 bits usando el orden de transmisión usual de TCP/IP llamado "big-endian".

La especificación MAC FDDI (ISO 9314-2 - ISO, Interfaz de Datos Distribuidos de Fibra - Control de Acceso al Medio) define un tamaño de trama máximo de 4500 bytes para todos los campos de la trama. Después de tener en cuenta la cabecera LLC/SNAP, y permitir futuras extensiones a la cabecera MAC y campos de estado de la trama, la MTU de las redes FDDI se pone a 4532 bytes.

Referirse a Conceptos LAN y Productos, GG24-3178 para más detalles de la arquitectura FDDI.

Bibliografias:

http://www.alfinal.com/Temas/bandaancha.php

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/100201/HT2013Exe/leccin_10_ancho_de_banda.html

https://virtualutem.wordpress.com/2009/03/26/ancho-de-banda/

fddi http://personales.upv.es/rmartin/TcpIp/cap05s01.html

http://www.angelfire.com/planet/netstechnology/fddi.htm

estandares http://es.wikipedia.org/wiki/IEEE_802

http://html.rincondelvago.com/estandares-de-red-ieee.html

http://www.gayatlacomulco.com/tutorials/redes2004/t31.htm