smx_m5_u1

Teoria i arquitectura dexarxesInmaculada Salas Díaz

Xarxes d'àrea local

Xarxes d'àrea local Teoria i arquitectura de xarxes

Índex

Introducció 3

Resultats d'aprenentatge 5

1. Conceptes bàsics de xarxes 6

1.1. Comunicació 6

1.2. Origen i evolució 9

1.3. Components bàsics d’una xarxa 9

1.3.1. Host 11

1.3.2. Perifèrics compartits 11

1.3.3. Dispositius de xarxa 11

1.3.4. Medis de xarxa 13

1.3.5. Servei i protocols 14

1.4. Exemple de connexió d’elements d’una xarxa 15

1.5. Classificació de les xarxes 19

1.5.1 Extensió geogràfica 20

1.5.2. Titularitat de la xarxa 24

1.5.3. Topologia de la xarxa 25

1.5.4. Client-servidor o d'igual a igual 32

1.6. Organismes reguladors en matèria de telecomunicacions 35

2. Estàndards de xarxa 40

2.1 Protocols 41

2.2. Models de xarxa OSI, TPC/IP (el model Internet) 42

2.2.1 Model OSI 42

2.2.2. Model TCP/IP 55

2.3. Ethernet 59

2.3.1. Configuració i conceptes bàsics de commutació 59

2.3.2. IEEE 802.3/Ethernet i el model de referència OSI 61

2.3.3. Adreçament MAC 64

2.3.4. Trames Ethernet 66

2.3.5. Control d’accés al medi 69

2.3.6. Ethernet 10, 100 i Gigaethernet 72

2.3.7. Tipus d’enllaç (símplex, semidúplex i dúplex) 76

2.3.8. Autonegociació 77

2.3.9. Les col·lisions 78

2.4. Dispositius de xarxes 81

2.4.1. Targetes de xarxa 81

2.4.2. Repetidor i amplificadors 85

2.4.3. Concentradors (Hub) 86

2.4.4. Commutadors (//switchs//) 88

2.4.5. Encaminadors 89

2.4.6. Altres elements 89

3Xarxes d'àrea local Teoria i arquitectura de xarxes

Introducció

Introducció

Les xarxes d'àrea local són aquelles xarxes d'una longitud reduïda amb

velocitats de transmissió elevades, que proporcionen connectivitat. Avui

dia, aquest tipus de xarxes es troben en qualsevol llar, ja sigui en forma

de xarxa cablejada o com a xarxa sense fil, o en qualsevol empresa,

institució, escola, etc.

L'objectiu principal d'aquesta unitat és dotar l'alumne dels

coneixements necessaris per comprendre les problemàtiques associades

a les xarxes d'àrea local i saber quines solucions s'han desenvolupat per

a solucionar-les.

Les xarxes, en funció de diversos criteris, es poden classificar i estudiar

seguint qualsevol dels models preestablerts. Cada tipus de xarxa

presenta avantatges i inconvenients, i com més va més, el que trobem

en el mercat és una barreja de tot tipus de xarxes interconnectades

entre elles.

Aquesta unitat és molt teòrica, ja que cal adquirir el vocabulari i els

conceptes previs generals per poder enfrontar-se amb èxit amb la resta

d’unitats didàctiques. Però una vegada finalitzada, veureu que heu

adquirit una visió general de les comunicacions i les xarxes.

Aquesta unitat es fonamenta en una visió força profunda d’una xarxa

d’àrea local, això és, tractar els diferents dispositius que les componen i

les tecnologies de funcionament. Amb tot, el contingut de la unitat

didàctica pretén mostrar, de manera concreta, el funcionament dels

diferents dispositius i, a continuació, es mostrarà amb tot detall el

funcionament (i la complexitat) de la tecnologia Ethernet. A grans trets,

es mostra com es mouen les dades per les parts internes de la xarxa.

En l'apartat “Conceptes bàsics sobre xarxes” aprendreu els fonaments de

les transmissions, com han evolucionat, els seus aspectes físics, i la

terminologia que s’utilitza en el món de les xarxes. Estudiareu les

diferents topologies de les xarxes, els avantatges i els inconvenients de

cada una i els diferents medis de transmissió: cable i sense fil.

En l'apartat "Estàndards de xarxes" es fa una descripció dels models de

xarxa generals i de la seva classificació per capes i es descriuen també

cada una d’aquestes capes i la seva finalitat. També comprendreu la


necessitat dels diferents tipus d’estàndards que hi ha i les

organitzacions que els editen.

Es fa també una estudi de la tecnologia Ethernet, això és, una

tecnologia de xarxes d’ordinadors d’àrea local que defineix les

característiques del cablatge i la metodologia de treball pròpia de les

xarxes.


Resultats d'aprenentatge

Resultats d'aprenentatge

En finalitzar aquest mòdul l'alumne/a:

1. Reconeix l'estructura de xarxes locals cablejades analitzant les

característiques d'entorns d'aplicació i descrivint la funcionalitat dels

seus component. Descriu els principis de funcionament de les xarxes

locals.

• Descriu els principis de funcionament de les xarxes locals

• Identifica els diferents tipus de xarxes tenint en compte les

arquitectures i tecnologies existents.

• Descriu els elements de la xarxa local i la seva funció, tenint en

compte les seves característiques i funcionalitats associades.

• Identifica i classifica els mitjans de transmissió

• Utilitza aplicacions per representar el mapa físic i lògic de la xarxa

local

• Reconeix les diferents topologies de xarxa

• Identifica estructures alternatives

• Identifica la normativa legal i tècnica que afecta la implantació de

les xarxes locals en funció de procediments donats.

• Interpreta la documentació tècnica associada als elements de

comunicació, fins i tot si està editada a la llengua estrangera d'ús

més freqüent al sector, utilitzant-la d'ajut.


1. Conceptes bàsics de xarxes

1. Conceptes bàsics de xarxes

Les persones sempre han tingut la necessitat de comunicar-se i

intercanviar informació, però la distància i el temps han estat uns dels

inconvenients principals: les xarxes entre ordinadors han aquests

contratemps.

Els ordinadors són màquines especialitzades a processar informació

d’acord amb unes instruccions preestablertes, però no sempre la

informació es produeix o s’emmagatzema al lloc on es processa i, per

tant, caldrà transportar les dades des del seu origen fins a la seva

destinació, amb la qual cosa es crea una comunicació.

Un procés telemàtic...

... pot ser una conversa telefònica,regulada per les normesd’establiment de la comunicació(marcar), de final del procés(penjar) i de transport de la veu.

La telemàtica és la ciència que estudia les tècniques necessàries

per a la transmissió de dades, entre un emissor i un receptor, a

través d’una xarxa de telecomunicacions.

Habitualment es confonen les paraules comunicació i transmissió. La

transmissió es el procés mitjançant el qual es transporten senyals des

d’un emissor fins a un receptor a través d’un canal de comunicacions. Si

en aquest senyal es transporta informació amb un codi comú entre

l’emissor i el receptor, diem que hem establert una comunicació.

1.1. Comunicació1.1. Comunicació

Es denomina canal de comunicacions el recorregut físic que cal establir

usant un o diversos mitjans de comunicació (coure, fibra, microones,

satèl·lits, etc.) perquè un senyal elèctric, òptic o electroòptic es pugui

desplaçar entre dos punts (vegeu la figura 1).

Figura 1. Canal de comunicació

Els elements que formen part d’una transmissió són:


• Un emissor, on s’origina la comunicació.

• Un receptor, on es rep la comunicació.

• Un canal de comunicació, per on circula el senyal.

Definim la transmissió de dades com la transferència d’informació

codificada des d’un punt a un altre o altres mitjançant senyals

elèctrics, electroòptics o electromagnètics.

La transmissió és un procés que transporta senyals d’un lloc a un altre.

Els senyals poden ser lluminosos, elèctrics, magnètics, acústics, etc. Els

paràmetres de transmissió són magnituds físiques: tensió, intensitat de

corrent, pressió, freqüència, amplitud, etc.

Per obtenir una comunicació, necessitem una transmissió de senyals.

La comunicació és el procés amb el qual es transporta informació;

aquesta informació viatja en un senyal que es transmet des de

l’emissor fins al receptor. L’emissor i el receptor coneixen el

mateix codi, per això són capaços d’interpretar els senyals per

obtenir la informació.

Protocols

Un procés de comunicació dedades el poden establir dosordinadors, executant tots elsprogrames d’acord amb unesregles convingudes ambanterioritat: protocols.

En qualsevol comunicació participen uns elements bàsics que són:

1. Emissor/receptor. L’emissor s’encarrega de proporcionar la

informació, i el receptor és qui la rep. Hi ha comunicacions en què no es

pot identificar l’emissor i el receptor, ja que durant la comunicació

actuen d’emissor i receptor indistintament. Per exemple, en una

transmissió telefònica.

En tota comunicació hi ha com a mínim un emissor i un receptor, però

podem tenir casos amb les característiques següents:

• Diversos emissors i un receptor: per exemple, una agència de notícies

té diversos emissors i un sol receptor.

• Un emissor i diversos receptors: per exemple, la televisió té un

emissor i diversos receptors.

ETD

En el món de les comunicacionsutilitzem el terme ETD (equipterminal de dades), que es refereixa l’element de xarxa capaçd’actuar com a emissor i com areceptor d’una comunicació.


• Diversos emissors i diversos receptors: per exemple, una xarxa

d’ordinadors.

2. Transductors. Un transductor és un element capaç de transformar la

naturalesa del senyal. El senyal físic que més s’utilitza en les

telecomunicacions és el senyal elèctric, perquè és fàcil i ràpid de

transportar i transformar, però cada cop guanya més pes el senyal òptic.

Són exemples de transductors un micròfon, un altaveu, un telèfon o un

fax.

3. Canal. El canal és l’element per on es transporta el senyal des de

l’emissor fins al receptor. Cada senyal té el seu tipus de canal: els

senyals òptics, la fibra; els senyals elèctrics, el coure; i els senyals sense

fils, l’aire.

Un canal es defineix des del punt de vista de les telecomunicacions per

les seves propietats físiques:

• Naturalesa del senyal que s’ha de transportar.

• Velocitat de transmissió.

• Capacitat de la transmissió (amplada de banda).

• Nivell de soroll que genera.

• Longitud.

• Mode d’enllaç entre l’emissor i el receptor.

4. Moduladors i codificadors. Per transmetre, no solament cal que el

senyal i el mitjà siguin els apropiats, ja que de vegades el senyal no és

l’adequat per aconseguir eficàcia en la transmissió.

Si volem transmetre informació entre dos ordinadors a través d’una

línia RTC, necessitarem un mòdem.

RTC

Xarxa de telefonia commutada ésla xarxa de transmissió de veuclàssica, que utilitza cable paral·lelo de parell trenat no apantallat.També transmet dades a baixavelocitat utilitzant la modulació.

L’ordinador emet senyals elèctrics –capaços de circular pel fil de coure–,

però aquests senyals són digitals i la línia RTC és de transmissió

analògica: cal, doncs, transformar el senyal digital en analògic. Un

mòdem –modulador/desmodulador– converteix el senyal digital en

analògic i quan arriba al receptor, transforma el senyal analògic en

digital.


Exemple de comunicació

Quan parlem per telèfon, volem establir una comunicació i, per tant, l’emissor i el receptoracordaran un codi conegut per tots dos –català. La veu generada per l’emissor crea una onade pressió de naturalesa mecànica, senyal que es converteix en impulsos elèctrics a través delmicròfon. El senyal es transporta –transmissió– a través dels fils de la companyia telefònica.Un cop arribi al receptor –auricular del telèfon– el senyal elèctric es tornarà a convertir en onade pressió, de manera que el receptor comprendrà el missatge i s’haurà establert unacomunicació (vegeu la figura 2).

Figura 2. Exemple de comunicació

El còdec –codificador/descodificador– s’encarrega de codificar

adequadament els senyals elèctrics digitals adaptant-los al mode que

requereix el canal, sempre digital.

1.2. Origen i evolució1.2. Origen i evolució

La història de les xarxes va lligada a l’evolució dels ordinadors i la

necessitat d’organitzar grans quantitats d’informació.

Els primers equips informàtics eren autònoms i no compartien la

informació ni estaven connectats a altres equips. Aquest sistema aviat

va deixar de ser eficient i econòmic per a les empreses, i per aquest

motiu va néixer la necessitat de buscar una solució per no haver de

duplicar equips, programes d’aplicacions i bases de dades. Calia

comunicar-se de manera eficient, per facilitar la configuració i

l’administració dels equips.

Els ordinadors es van anar unint entre ells per compartir informació i

van formar xarxes.

1.3. Components bàsics d’una xarxa1.3. Components bàsics d’una xarxa

Una xarxa d'àrea local, xarxa local o LAN (de l'anglès local area

network) és la interconnexió de diversos ordinadors i perifèrics.


L'aplicació més estesa és la interconnexió d'ordinadors personals i

estacions de treball en oficines, fàbriques, etc., per compartir recursos i

intercanviar dades i aplicacions. En definitiva, permet que dues o més

màquines es comuniquin.

El terme xarxa local inclou tant el maquinari com el programari

necessari per a la interconnexió dels diferents dispositius i el

tractament de la informació. Hi ha molts components que poden formar

part d’una xarxa, per exemple ordinadors personals, servidors,

dispositius de xarxa i cables.

Aquests components es poden agrupar en quatre categories principals:

• Hosts.

• Perifèrics compartits.

• Dispositius de xarxa.

• Medis de xarxa.

• Protocols i regles.

En la figura 3 mostrem alguns dels dispositius més comuns, utilitzats

per encaminar i administrar els missatges en la xarxa, i també altres

símbols comuns d'interconnexió de xarxes. Els símbols genèrics són els

següents:

• Switch: el dispositiu més utilitzat per interconnectar xarxes d’àrea

local.

• Firewall: proporciona seguretat a les xarxes.

• Router: ajuda a dirigir els missatges que viatgen per la xarxa.

• Router sense fil: un tipus específic de router que generalment es

troba en xarxes domèstiques.

• Núvol: s’utilitza per resumir un grup de dispositius de xarxa.

• Enllaç serial: una forma d’interconnexió WAN (xarxa d’àrea estesa),

representada per la línia en forma de raig.


Figura 3. Símbols comuns utilitzats en xarxes

1.3.1. Host1.3.1. Host

Els hosts envien i rebran tràfic dels usuaris. Host és un nom genèric per

la majoria dels dispositius d’usuari final. Un host ha de tenir una adreça

IP de xarxa. Els ordinadors personals i les impressores connectades a la

xarxa són alguns exemples de hosts.

El host té la missió de connectar tots els terminals, a més de seleccionar

els diferents camins per on circularà la informació.

1.3.2. Perifèrics compartits1.3.2. Perifèrics compartits

Els dispositius perifèrics compartits no es comuniquen directament a

través de la xarxa. Els perifèrics utilitzen al host al que estan connectats

per realitzar totes les operacions de xarxa. Alguns exemples de

perifèrics compartits poden ser les càmeres, els escàners i les

impressores connectades localment.

1.3.3. Dispositius de xarxa1.3.3. Dispositius de xarxa

Els dispositius de xarxa es connecten a altres dispositius, principalment

hosts. Aquests dispositius mouen o controlen el tràfic de la xarxa. Els


hubs, switches o routers són alguns exemples de dispositius de xarxa.

A més a més dels dispositius finals amb els quals la gent està

familiaritzada, les xarxes depenen de dispositius intermedis per

proporcionar connectivitat i per garantir que les dades flueixin a través

de la xarxa. Aquest dispositius connecten els hosts individuals a la xarxa

i poden connectar varies xarxes individuals per formar una xarxa de

xarxes. Els següents són exemples de dispositius de xarxa intermediaris:

Internetworking, en anglès, vol dirxarxa de xarxes.

• Dispositius d’accés a la xarxa (hubs, switches i punts d'accés sense

fil).

• Dispositius d'internetworking (routers).

• Servidors de comunicació i mòdems, i dispositius de seguretat

(firewalls).

L’administració de dades mentre flueixen a través de la xarxa també és

una funció dels dispositius intermediaris. Aquest dispositius utilitza

l’adreça host de destinació, conjuntament amb informació sobre les

interconnexions de la xarxa, per determinar la ruta que han de prendre

els missatges a través de la xarxa.

Els processos que s’executen als dispositius de xarxa intermediaris

realitzen les següents funcions:

• Regenerar i retransmetre senyals de dades.

• Mantenir la informació sobre quines rutes existeixen a través de la

xarxa i de la internetwork.

• Notificar a altres dispositius els errors i les errades de comunicació.

• Encaminar dades per rutes alternatives quan existeixen errades en

un enllaç.

• Classificar i encaminar missatges segons les prioritats de QoS

(qualitat del servei).

• Permetre o denegar el flux de dades en base a configuracions de

seguretat.


1.3.4. Medis de xarxa1.3.4. Medis de xarxa

Els medis de xarxa proporcionen la connexió entre els hosts i els

dispositius de xarxa. Els medis de xarxa poden ser tecnologies de

connexió per cable, com cable de coure o fibra òptica, o tecnologies

sense fil.

La comunicació a través d’una xarxa és transportada per un medi. El

medi proporciona el canal pels qual viatja el missatge des de l’origen

fins a la destinació.

Les xarxes modernes utilitzen principalment tres tipus de medis per

interconnectar els dispositius i proporcionar la ruta pel qual poden

transmetre’s les dades. Aquests medis són:

• Fills metàl·lics dintre dels cables.

• Fibres de vidre o plàstiques (cable de fibra òptica).

• Transmissió sense fil.

La codificació del senyal que s’ha de realitzar per que el missatge sigui

transmès és diferent per cada tipus de medi. Als fils metàl·lics, les dades

es codifiquen dintre d’impulsos elèctrics que coincideixen amb patrons

especifiquis. Les transmissions per fibra òptica depenen de polses de

llum, dintre d’intervals de llum visible o infraroja. En les transmissions

sense fil, els patrons d’ones electromagnètiques mostren els diferents

valores de bits.

Els diferents tipus de medis de xarxa tenen diferents característiques i

beneficis (figura 4). No tots els medis de xarxa tenen les mateixes

característiques ni són adequats per al mateix fi. Els criteris per escollir

un medi de xarxa són:

• La distància en la qual el medi pot transportar exitosament un

senyal.

• L’ambient en el qual s’instal·larà el medi

• la quantitat de dades

• la velocitat a la que es deu transmetre


• el cost del medi i de la instal·lació

Figura 4. Diferents medis de xarxa

1.3.5. Servei i protocols1.3.5. Servei i protocols

Les persones generalment busquen enviar i rebre diferents tipus de

missatges a través d’aplicacions informàtiques; aquestes aplicacions

necessiten serveis per funcionar en la xarxa. Alguns d'aquests serveis

engloben World Wide Web, correu electrònic, missatgeria instantània i

telefonia IP. Els dispositius interconnectats a través de medis per

proporcionar serveis han de estar governats per regles o protocols. En la

taula 1 s’enumeren alguns serveis i un protocol vinculat de manera més

directa amb aquests serveis.

Actualment l’estàndard de la industria en xarxes és TCP/IP (protocol de

control de transmissió/protocol d'Internet). TCP/IP s’utilitza en xarxes

comercials i domèstiques, i també és el protocol primari d’Internet. Són

els protocols TCP/IP els que especifiquen els mecanismes de formateig,

d'encaminament que garantissin que els nostres missatges siguin

entregats als destinataris correctes.

Taula 1. Serveis i protocols

Servei Protocol (o regla)

World Wide Web (WWW) HTTP(hypertext transport protocol)

E-mail SMTP(simple mail transport protocol)POP(post office protocol)


Servei Protocol (o regla)

Missatge instantani(Jabber, AIM) XMPP(extensible messaging and presence protocol)OSCAR(sistema obert per a la comunicació en tempsreal)

Telefonia IP SIP(session initiation protocol)

1.4. Exemple de connexió d’elements d’una xarxa1.4. Exemple de connexió d’elements d’una xarxa

Els elements de xarxa, dispositius, medis i serveis estan connectats

mitjançant regles per enviar un missatge. Les persones generalment

imaginen les xarxes en el sentit abstracte. Creem i enviem un missatge

de text i de manera quasi immediata es mostra en el dispositiu de

destinació. Encara que sabem que entre el dispositiu d’emissió i el

dispositiu de recepció hi ha una xarxa a través de la qual viatgen els

nostres missatges, rarament pensem en totes les parts i peces que

formen aquesta infraestructura.

1. Missatges. Tal com es pot veure en la figura 5, en la primera etapa del

viatge des de l’ordinador a la destinació el missatge instantani es

converteix en un format que es pot transmetre a la xarxa. Tots els tipus

de missatges s'han de convertir a bits, senyals digitals codificats en

binari, abans de ser enviats a les destinacions. Això és així

independentment del format del missatge original: text, vídeo, veu o

dades informàtiques. Una vegada que el missatge instantani es

converteix en bits, està llest per ser enviat a la xarxa per emetre'l.


Figura 5. Primera etapa del viatge de la informació

2. Dispositius. Per començar a entendre la solidesa i complexitat de les

xarxes interconnectades que formen Internet, és necessari començar

pel més bàsic. Agafem l’exemple de l’enviament de missatges de text

amb un programa de missatgeria instantània en un ordinador. Quan

pensem a utilitzar serveis de xarxa, generalment pensem a utilitzar una

computadora per accedir-hi. Però un ordinador és només un tipus de

dispositiu que pot enviar i rebre missatges per una xarxa. Molts altres

tipus de dispositius es poden connectar a la xarxa per participar en

serveis de xarxa. Entre aquests dispositius es troben telèfons, càmeres,

sistemes de música, impressores, consoles de jocs, etc.

A més de l’ordinador, com apareix en la figura 6, hi ha molts

components que fan possible que els nostres missatges instantanis

siguin encaminats a través de quilòmetres de cables, cables subterranis,

ones aèries i estacions de satèl·lit que hi pot haver entre els dispositius

d’origen i de destinació. Un dels components crítics en una xarxa de

qualsevol mida és l'encaminador. Un encaminador uneix dues o més

xarxes, como una xarxa domèstica i Internet, i passa informació d’una

xarxa a l'altra. Els encaminadors en una xarxa funcionen per assegurar

que el missatge arribi a la destinació de la manera més ràpida i eficaç.


Figura 6. La informació passant per la targeta de xarxa

3. Medi. Per enviar el missatge instantani a la destinació, l’ordinador ha

d'estar connectat a una xarxa local sense fil o amb cables. Les xarxes

locals, normalment, a part de compartir informació, tenen una connexió

comuna a Internet i es comuniquen entre si a través d'un router com

podeu veure en la figura 7.

Les xarxes sense fil permeten l’ús de dispositius amb xarxes en

qualsevol part, en una oficina, en una casa i fins i tot a l'aire lliure. Fora

de la casa o l'oficina, la xarxa sense fil està disponible en zones actives

públiques como cafès, empreses, habitacions d'hotels, aeroports, etc.

Moltes de les xarxes instal·lades utilitzen cables per proporcionar

connectivitat. Ethernet és la tecnologia de xarxa amb cable més comuna

avui dia. Els fils connecten les computadores a altres dispositius que

formen les xarxes. Les xarxes amb cables són millors per transmetre

grans quantitats de dades a alta velocitat i són necessàries per donar

suport a multimèdia de qualitat professional.


Figura 7. Pas d'informació a través d'un router

4. Serveis . Els serveis de xarxa són programes de computació que

recolzen la xarxa humana. Distribuïts per tota la xarxa, aquests serveis

faciliten les eines de comunicació en línia com el correu electrònic, els

fòrums de discussió i els butlletins, les sales de xat i la missatgeria

instantània. Per exemple, en la figura 8 es pot veure el cas d'un servei

de missatgeria instantània proporcionat per dispositius en el núvol que

ha de ser accessible tant per a l’emissor com per al receptor.

Figura 8. Servei de missatgeria instantània


5. Les regles. Les regles o protocols especifiquen la manera com

s'envien els missatges, com s'encaminen a través de la xarxa i com

s’interpreten en els dispositius de destinació. Per exemple: en el cas de

la missatgeria instantània Jabber, els protocols XMPP, TCP i IP són

conjunts importants de regles que permeten que es faci la comunicació

entre el emissor i el receptor, tal com es mostra en la figura 9.

Figura 9. Comunicació entre emissor i receptor

1.5. Classificació de les xarxes1.5. Classificació de les xarxes

Les xarxes es creen per administrar les necessitats informàtiques de les

persones i de les organitzacions. Existeixen diferents tipus de xarxes

depenen del criteri que s'utilitzi per diferenciar-les. El criteri principal

per diferenciar les xarxes informàtiques es basa en la classificació per

l'extensió geogràfica. També es poden diferenciar per altres criteris no

menys importants però si no tan popular.

Criteris de classificació de les xarxes:

• Extensió geogràfica.

• La titularitat de la xarxa.

• Client-servidor o d'igual a igual.

• La topologia de la xarxa.


1.5.1 Extensió geogràfica1.5.1 Extensió geogràfica

La localització geogràfica de la xarxa és un factor important a l’hora de

dissenyar i de instal·lar-la correctament la xarxa d'ordinadors. La

localització geogràfica té en compte la distancia que hi ha entre els

ordinadors o hosts que intercanviaran informació. Depenen de la

extensió geogràfica podem trobar-nos diferents tipus de xarxes.

Xarxes d’àrea local (LAN)Xarxes d’àrea local (LAN)

Les xarxes d’àrea local o LAN van néixer per solucionar els problemes

de connexió d’equips amb diferents tecnologies o especificacions. Van

permetre connectar totes les estacions de treball, perifèrics, terminal i

altre dispositius ubicats dins d’un mateix edifici, facilitant que les

empreses utilitzessin la tecnologia informàtica per compartir de manera

eficient diferents recursos.

Les LAN estan dissenyades per al següent:

• Operar en una àrea geogràfica limitada (un edifici).

• Permetre als seus usuaris accedir a serveis de banda ampla.

• Proporcionar connectivitat amb els serveis locals.

• Connectar dispositius adjacents.

Dins d’una LAN hi pot haver xarxes més petites i especialitzades.

Aquestes xarxes s’utilitzen per accedir a sistemes d’emmagatzemament,

dispositius i sistemes amb tecnologia de centres de dades, intranets o

extranets i VPN.

1. Xarxes d'emmagatzemament o SAN. Una xarxa d’àrea

d’emmagatzemament (SAN) és una xarxa d’alt rendiment dedicada a

tasques molt concretes, com moure dades entre servidors i oferir

recursos d’emmagatzemament. Aquest tipus de xarxes SAN s’instal·len

fora de la LAN per evitar el trànsit que ocasionen les connexions entre

clients i servidors.

La tecnologia SAN permet connectivitat d’alta velocitat entre els

ordinadors servidor i d’emmagatzemament, entre dos ordinadors

d’emmagatzemament o entre dos servidors, com es pot veure en la

figura 10.


figura 10. Esquema SAN

Les SAN tenen les característiques següents:

• Alt rendiment: les SAN permeten l’accés concurrent de matrius de

disc o cinta per dos o més servidors a alta velocitat, proporcionant un

millor rendiment del sistema.

• Disponibilitat: les SAN tenen una tolerància incorporada als

desastres, ja que es pot fer una còpia exacta de les dades mitjançant

una SAN fins a una distància de10 km o 6,2 milles.

• Escalabilitat: igual que una XAL/WAN, pot usar una gamma àmplia

de tecnologies. Això permet una reubicació fàcil de dades de còpia de

seguretat, operacions, migració d’arxius, i duplicació de dades entre

sistemes.

2. Xarxes privades virtuals. Les xarxes privades virtuals (VPN o virtual

private networking en anglès) com es pot veure en la figura 11, es

creen dins de la infraestructura d’una xarxa pública però no són xarxes

físiques, sinó una organització d’una xarxa física, amb la finalitat de

donar accés a determinats usuaris, grups de treball, etc. per la seguretat

de les dades.


Figura 11. Esquema VPN

Hi ha diferents tipus de VPN, com es detalla en la taula 2. Amb una VPN

una persona pot accedir a la xarxa de l’empresa a través d’Internet, fent

una tunelització segura entre el seu ordinador personal i un

encaminador VPN situat a la seu de l’empresa; l’ordinador personal pot

estar ubicat en qualsevol lloc amb connexió a Internet, com per exemple

l’oficina de treball, la residència habitual, la segona residència, un hotel,

etc.

Taula 2. Tipus de VPN

VPN d’accésDonen accés remot a un treballador a la seu de laxarxa interna o externa, a través de xarxespubliques (RTC, XDSI, ADSL, etc.).

Xarxes internes VPN intranet

Els servidors web de xarxa interna són diferentsdels servidors web públics. El servidor webs’instal·la dins de la xarxa.La tecnologia del navegador s’utilitza com ainterfície perquè els usuaris accedeixin a lainformació.Connecten les diferents oficines i treballadorsmòbils amb laxarxa interna de l’empresa, a través de xarxespúbliques, tot i que solament hi poden accedir elstreballadors autoritzats amb privilegis d’accés.

Xarxes externes VPNextranet

Igual que les internes, però permeten l’accés ausuaris que no pertanyen a l’empresa, utilitzenaplicacions i serveis de la xarxa interna. Siaccedeix mitjançant contrasenyes i identificadorsd’usuari.

Xarxes d’àrea metropolitana (MAN)Xarxes d’àrea metropolitana (MAN)

Va arribar un moment en què empreses amb diverses seus en una

mateixa ciutat tenien la necessitat de compartir informació de manera

segura i ràpida.


Les MAN estan dissenyades per proporcionar als seus usuaris la

distribució de dades interconnectant les diferents XAL.

Xarxes d’àrea estesa o WANXarxes d’àrea estesa o WAN

La característica més important de les xarxes és el conjunt de serveis

que proporciona als seus usuaris. Aquests serveis es basen en

l’intercanvi de dades entre nivells lògics semblants, en els diferents

elements d’una xarxa o xarxes diferents.

L’estructura arquitectònica i organitzativa d’una xarxa és jeràrquica,

formada per nodes.

Les xarxes d’àrea local XAL estan formades per ordinadors, targetes de

xarxa, cables, dispositius de control del trànsit de xarxa i dispositius

perifèrics. Les XAL fan possible que les empreses que utilitzen

tecnologia informàtica comparteixin de manera eficient arxius i

impressores, i permeten la comunicació, per exemple, a través del

correu electrònic. Uneixen dintre seu: dades, comunicacions, servidors.

Node

Genèricament s’anomena nodequalsevol element que té accés auna xarxa. Un node és el punt finalo d’unió, que és comú per a dueso més línies d’una xarxa. Un nodepot ser un processador, uncontrolador, o una estació detreball. Serveixen com a punts decontrol en una xarxa,s’interconnecten mitjançantenllaços i varien l’encaminament.

Les xarxes d’àrea estesa WAN normalment utilitzen línies de

transmissió publiques, propietat en molts casos de companyies

telefòniques. Aquestes línies són compartides per molts usuaris, per

això hi ha unes especificacions legals, polítiques, econòmiques, etc.

Les WAN estan dissenyades per donar connexió a equips en una

àrea geogràfica molt extensa.

Exemples de xarxes de transmissió públiques son:

• XDSI –xarxa digital de serveis integrats–: és una xarxa de dades

totalment digital d’extrem a extrem. Permet connexions de fins a 2

Mbps. Les característiques principals d’aquesta tecnologia són la

qualitat, la flexibilitat, i la velocitat de comunicació.


• Xarxes FDDI –fiber distributed data interface–: interfície de

dades distribuïda per fibra òptica. Aquesta tecnologia es basa en una

estructura de xarxa de doble anell de fibra òptica, que permet alta

velocitat, i grans distàncies. Quan la fibra òptica se substitueix per

cables de parells trenats es parla d’IPDDI (twisted pair distributed

data interface).

• Xarxes Frame Relay : és un xarxa de commutació de paquets que es

considera l’evolució de l’X25. Es caracteritza per transmetre dades a

alta velocitat, la transparència en els protocols de comunicació, i la

integració de veu i dades. Els usuaris la contracten mitjançant una

tarifa plana de baix cost.

• Xarxes ATM –asynchronous transfer mode (mode detransferència asíncrona)–: les característiques principals són que

integra veu, dades i imatge, sense restricció d’espais, és transparent

als protocols, integra molt bé LAN i WAN, té una amplada de banda

gran, fins a 2 Gbps, i té suport internacional.

• Una tecnologia lligada a l’ATM és l’xDSL (digital subscriber line),

que dóna accés a Internet de banda ampla utilitzant les línies

analògiques de les companyies telefòniques.

• Xarxes de satèl·lits: són satèl·lits artificials de comunicacions, que

resolen problemes de distribució massiva de dades. El senyal

electromagnètic va fins al satèl·lit i baixa de nou a la Terra.

1.5.2. Titularitat de la xarxa1.5.2. Titularitat de la xarxa

Segons les propietats de la xarxa, podem classificar les xarxes en:

• Xarxes dedicades o privades. Les línies de comunicacions de les

xarxes dedicades són dissenyades i instal·lades per l’usuari o

administrador del sistema, o bé llogades a les companyies de

comunicacions que es dediquen a oferir aquests serveis.

• Xarxes compartides o públiques. En aquestes xarxes les línies de

comunicació suporten informació de diferents usuaris. Es tracta de

xarxes de servei públic ofertes per companyies de telecomunicacions,

per les quals s’ha de pagar una quota depenent de la utilització que

se’n fa. Un exemple és la xarxa de telefonia fixa, la xarxa de telefonia

mòbil, XDSI, ADSL, xarxes de fibra òptica, etc.


1.5.3. Topologia de la xarxa1.5.3. Topologia de la xarxa

En una xarxa simple, composta per només algunes computadores, és

senzill visualitzar cóm es connecten els diferents components. A mesura

que les xarxes creixen, és més difícil recordar la ubicació de cada

component i com està connectat a la xarxa. Les xarxes connectades per

cable requereixen molt més cablatge i diversos dispositius de xarxa per

proporcionar connectivitat a tots els ordinadors. Quan s’instal·la una

xarxa, es crea un mapa de la topologia física per enregistrar on està

ubicat cada ordinador i com està connectat a la xarxa. El mapa de la

topologia física també mostra per on passen els cables i les ubicacions

dels dispositius de la xarxa que connecten els ordinadors. En aquests

mapes, s’utilitzen icones per representar els dispositius físics reals. És

molt important mantenir i actualitzar els mapes de la topologia física

per facilitar futures tasques d’instal·lacions i resolucions de problemes.

A més a més del mapa de la topologia física, a vegades és necessari tenir

també una representació lògica de la topologia de xarxa.

Un mapa de la topologia lògica agrupa els ordinadors segons l’ús que fan

de la xarxa, independentment de la ubicació física que tinguin. Al mapa

de la topologia lògica es poden registrar els noms dels ordinadors, les

adreces, la informació dels grups i les aplicacions. Les figures 12 i 13

mostren la diferència entre una topologia lògica i física:

Figura 12. Topologia física


Figura 13. Topologia lògica

La topologia d’una xarxa ens defineix l’estructura de la xarxa, com

és la forma física, com es disposen els ordinadors i com

accedeixen al medi. A la taula 3 es detallen algunes de les

característiques de la topologia lògica i física.

• La topologia física ens diu com és la distribució del cablatge.

• La topologia lògica ens diu com accedeixen al medi les dades.

Taula 3.Característiques de les diferents topologies

Topologia físicaOrganització del cablatge

EstrellaBusJeràrquicaAnellMalla

Topologia lògicaAccés al medi

Transmissió de testimonisCada element de la xarxa emet les seves dadesal medi, sense cap ordre establertTransmissió per difusióControla l’accés a la xarxa passantseqüencialment un testimoni elèctric a cadaordinador

Topologia físicaTopologia física

El cablatge determina el disseny físic d’una xarxa. Segons

l’estructura física del cablatge i la seva distribució geogràfica,

tindrem una topologia diferent de xarxa.


Les distàncies entre nodes, les interconnexions físiques, les velocitats

de transmissió o els tipus de senyals no tenen importància a l’hora de

definir la topologia. Si una xarxa utilitza diferents tipus de topologies

s’anomena mixta. Cada topologia té avantatges i inconvenients que es

detallen a la taula 4.

1. Xarxa en anell: És una topologia de xarxa en què cada node té una

única connexió d’entrada i una altra de sortida. Cada node es connecta

amb el següent fins a l’últim, que s’ha de connectar amb el primer. Un

exemple de topologia en anell és la xarxa en anell de testimoni (token

ring).

El dispositiu encarregat de fer la connexió física a l’anell s’anomena

MAU (multistation access unit).Topologia física en anell

2. Xarxa en bus: És una topologia de xarxa en què els nodes estan

connectats a un medi de comunicació comú, el bus. Ethernet amb cable

coaxial és un exemple d’aquesta topologia.

Topologia física en bus

3. Xarxa jeràrquica: És una extensió de la topologia de bus, en què cada

node pot estar connectat a un node superior i del qual poden penjar

diversos nodes inferiors que formen un arbre.

Topologia física jeràrquica

4. Xarxa en estrella: és una topologia de xarxa en què els nodes estan

connectats a un node central o commutador que actua d’encaminador

per transmetre els missatges entre nodes.

Topologia física estrella


El node és l'extrem final d'una connexió de xarxa o unió de dues o

més línies de la xarxa. Els nodes poden ser processadors,

controladors i estacions de treball. Els nodes s'interconnecten per

mitjà d'enllaços i actuen com a punts de control a la xarxa.

5. Xarxa en malla: És una topologia de xarxa en què cada node està

interconnectat amb un o més nodes. D’aquesta manera, quan s’ha

d’enviar un missatge entre dos nodes es buscarà la ruta més adient.

Aquesta ruta pot dependre dels costos econòmics, la càrrega de les

altres rutes, la velocitat o qualsevol altre paràmetre.

Taula 4. Avantatges i desavantatges dels diferents tipus de xarxes

Avantatges Desavantatges

Xarxa jeràrquicaSenzilla d’implementar iestendre.Normalment és econòmica.

Difícil d’administrarLa fallada d’un nodedeshabilita tot el que en penja.

Xarxa en bus

És senzilla d’implementar id’estendre.Normalment és la méseconòmica

Longitud de cable i nombred’estacions limitats.Cost d’administració car a llargtermini.El rendiment disminueix enafegir-hi nodes.Si falla algun enllaç, tots elsnodes queden aïllats.

Xarxa en estrella

És senzilla d’implementar iestendre, fins i tot en gransxarxes.Normalment és la méseconòmica.La fallada d’un node no afectala resta.Fàcil d’administrar.

Longitud de cable i nombred’estacions limitats.Cost d’administració car a llargtermini.El rendiment disminueix enafegir-hi nodes.La fallada del node centraldeshabilita tota la xarxa.

Xarxa en mallaAlta disponibilitat.Si falla un node, hi pot haverrutes alternatives

És més cara que altrestopologies.

Topologia lògicaTopologia lògica

Una topologia lògica de xarxa es refereix a la manera com els

elements de la xarxa es comuniquen amb el medi. Els dos tipus

més comuns de topologies lògiques són difusió i transmissió de

testimoni.

Es tracta de establir una sèrie de regles que regeixen com els dispositius

que comparteixen medi, poden enviar o rebre dades.


Els dos mètodes bàsics de control d'accés al medi per a medis

compartits són:

• Transmissió de testimoni o controlat: Cada node té el seu temps

propi per utilitzar el medi.

• Difusió o basat en la contenció: Tots els nodes competeixen per l'ús

del medi.

A continuació farem una explicació més detallada de cada mètode:

1. Transmissió de testimoni o controlat. En utilitzar aquest mètode els

dispositius de xarxa agafen torns, en seqüència, per accedir al medi.

Aquest mètode també s'anomena determinista. Si un dispositiu no

necessita accedir al medi, l'oportunitat d’utilitzar el medi passa al

dispositiu en línia següent. Quan un dispositiu col·loca una trama en els

medis, cap altre dispositiu no ho pot fer fins que la trama no hagi

arribat a la destinació i hagi estat processada per la destinació. Aquest

mètode es representa en la figura 12.

Encara que l’accés controlat està ben ordenat, els mètodes

deterministes poden ser ineficients perquè un dispositiu ha d'esperar el

seu torn abans de poder utilitzar el medi, com podem veure en la figura

14.


Figura 14. Control d'accés al medi per mitjans compatits

2. Transmissió per difusió o basada en la contenció. Aquest mètode per

difusió o no determinista permet que qualsevol dispositiu intenti

accedir al medi sempre que hi hagi dades per enviar. Per evitar el caos

complet en els medis, aquest mètodes usen un procés d’accés múltiple

per detecció de portador (CSMA) per detectar primer si els medis estan

transportant un senyal. Si es detecta un senyal portador al medi des

d'un altre node, vol dir que un altre dispositiu està transmetent. Quan

un dispositiu està intentant transmetre i nota que el medi està ocupat,

esperarà i ho intentarà després d’un període de temps curt. Si no es

detecta un senyal portador, el dispositiu transmet les seves dades. Les

xarxes Ethernet i sense fil utilitzen control d'accés al medi per

contenció. És possible que el procés CSMA falli si dos dispositius

transmeten al mateix temps. Això s'anomena col·lisió de dades. Si

ocorre, les dades enviades per tots dos dispositius es faran malbé i

s'haurien d’enviar novament.

El mètodes de control d’accés al medi per difusió no tenen la

sobrecarrega dels mètodes d’accés controlat. No es requereix un

mecanisme per analitzar qui posseeix el torn per accedir al medi, tal

com es detalla en la figura 15. Però a mesura que l’ús i el nombre de

nodes augmenta, la probabilitat d’accedir als medis amb èxit sense

col·lisió disminueix.


Figura 15. Control d'accés al medi per mitjans compartits

CSMA és generalment implementat juntament amb un mètode per

resoldre la contenció del medi. Els dos mètodes més comuns utilitzats

són:

• CSMA/detecció de col·lisió. En CSMA/detecció de col·lisió

(CSMA/CD), el dispositiu monitora els medis per detectar la

presència d’un senyal de dades. Si no hi ha un senyal de dades, cosa

que indica que el medi està lliure, el dispositiu transmet les dades. Si

després es detecten senyals que mostren que un altre dispositiu

estava transmetent al mateix temps, tots els dispositius deixen

d’enviar i ho intenten després. Les formes tradicionals d'Ethernet

usen aquest mètode.

• CSMA/prevenció de col·lisions. En CSMA/prevenció de col·lisions

(CSMA/CA), el dispositiu examina els medis per detectar la presencia

d’un senyal de dades. Si el medi està lliure, el dispositiu envia una

notificació, a través del medi, sobre la seva intenció d’utilitzar-lo. El

dispositiu després envia les dades. Aquest mètode és utilitzat per

tecnologies de xarxes sense fil 802.11.


1.5.4. Client-servidor o d'igual a igual1.5.4. Client-servidor o d'igual a igual

Quan la gent intenta accedir a informació en els seus dispositius, ja

siguin un ordinador personal o portàtil, una PDA, un telèfon o qualsevol

altre dispositiu connectat a la Xarxa, les dades poden estar o no

emmagatzemades físicament als seus dispositius, i depenent d’això

trobem xarxes client-servidor o xarxes d'igual a igual.

Model client/servidorModel client/servidor

El model client/servidor és quan la informació sol·licitada no es troba al

mateix dispositiu, i per això s’ha de sol·licitar al dispositiu que conté les

dades permís per accedir a aquesta informació. Aquest procés es detalla

en la figura 16 i en la figura 17. En el model client/servidor, el dispositiu

que sol·licita informació es denomina client i el dispositiu que respon la

sol·licitud es denomina servidor. Els processos de client i servidor es

consideren una part de la capa d’aplicació. El client comença l’intercanvi

sol·licitant les dades al servidor, que respon enviant un o més blocs de

dades al client. Els protocols de capa d’aplicació descriuen el format de

les sol·licituds i respostes entre clients i servidor. A més de la

transferència real de dades, aquest intercanvi pot requerir informació

addicional, com l'autentificació de l’usuari i la identificació d’un arxiu de

dades per transferir.

Un exemple d'una xarxa client/servidor és un entorn corporatiu en què

els empleats utilitzen un servidor de correu electrònic de l'empresa per

enviar, rebre i emmagatzemar correu. El client de correu electrònic en

l’ordinador d’un empleat emet una sol·licitud al servidor de correu per

un missatge no llegit. El servidor respon enviant el correu sol·licitat al

client.

Encara que les dades generalment es descriuen com un flux del servidor

al client, algunes dades sempre flueixen del client al servidor. El flux de

dades pot ser el mateix en les dues direccions o fins i tot ser major en la

direcció que va del client al servidor. Per exemple, un client pot

transferir un arxiu al servidor amb finalitats d’emmagatzemament. La

transferència de dades d’un client a un servidor es coneix com a pujada

i la de les dades d’un servidor a un client, baixada.


Figura 16. Els arxius passen del servidor al client

Figura 17. Els arxius passen del client al servidor


Xarxes d'igual a igualXarxes d'igual a igual

En una xarxa entre iguals, dos o més ordinadors estan connectats per

mitjà d'una xarxa i poden compartir recursos (per exemple, impressora i

arxius) sense tenir un servidor dedicat. Cada dispositiu final connectat

(conegut com a punt) pot funcionar com un servidor o com un client.

Un ordinador pot assumir el paper de servidor per a una transacció

mentre funciona de manera simultània com a client per a una altra

transacció. Els papers del client i del servidor es configuren segons les

sol·licituds.

Les xarxes d'igual a igual tambées denominen xarxes punt a punt(peer to peer).

Un exemple d’una xarxa entre iguals és una simple xarxa domèstica

amb dos ordinadors connectats que comparteixen una impressora. Cada

persona pot configurar el seu ordinador per compartir arxius, habilitar

jocs en xarxa o compartir una connexió d’Internet. Un altre exemple

sobre la funcionalitat de la xarxa punt a punt són dos ordinadors

connectats a una gran xarxa que utilitzen aplicacions de programari per

compartir recursos a través de la Xarxa.

A diferència del model client/servidor, que utilitza servidors dedicats, les

xarxes punt a punt descentralitzen els recursos en una xarxa com es

detalla en la figura 18. En lloc d'ubicar informació per compartir en els

servidors dedicats, la informació es pot col·locar en qualsevol part d’un

dispositiu connectat. La majoria dels sistemes operatius actuals

admeten compartir arxius i impressores sense requerir programari

addicional del servidor. Ja que les xarxes punt a punt generalment no

utilitzen comptes d’usuaris centralitzats, permisos ni monitors, és difícil

implementar les polítiques d’accés i seguretat en les xarxes que

contenen més quantitat d’ordinadors. Cal establir comptes d’usuari i

drets d’accés de manera individual per a cada dispositiu.


Figura 18. Model Client-servidor

1.6. Organismes reguladors en matèria de telecomunicacions1.6. Organismes reguladors en matèria de telecomunicacions

Les primeres xarxes que es van construir van utilitzar les seves pròpies

normes de disseny i funcionament fins i tot l’empresa IBM va arribar a

utilitzar normes de comunicacions diferents per als seus productes.

Quan les empreses volien interconnectar sucursals o edificis, es

trobaven amb incompatibilitats i l’única solució passava per desfer-se de

les xarxes actuals i crear-ne una de nova que fos capaç d’enllaçar les

sucursals o edificis. A partir d’aquí, neix la necessitat de definir un

conjunt de normes que estandarditzin tot aquest món. Aquests

estàndards van possibilitat la comunicació entre ordinadors, elements

de xarxa, i cables.

Les normes es divideixen en dues categories:

• Estàndards de facto (de fet). Són estàndards que s’imposen en el

mercat perquè s’utilitzen àmpliament. Un exemple el tenim en

l’ordinador PC d’IBM, a partir del qual van néixer els clònics, ja que

altres marques van canviar les normes de fabricació per ser

compatibles amb el PC d’IBM. el camp del programari va passar el

mateix amb Unix, que es va convertir en un estàndard en ser copiat

per Linux i altres fabricants.

• Estàndards de lliure (per llei). Són els estàndards formals i legals,

acordats per algun organisme internacional d’estàndards autoritzat.

Aquests organismes són de dos tipus: els creats entre diversos països

i les organitzacions voluntàries.


Hi ha diverses organitzacions dedicades a tasques de normalització i

estandardització com les que apareixen en la figura 19. La norma

europea CEN/CENELEC EN50173 està traduïda a l’espanyol com a

norma UNE per Aenor, tant la primera edició com l’esmena, amb les

denominacions UNE-EN 50173 i UNE-EN 50173/A1. Una decisió de la

Unió Europea és d’aplicació directa, obliga al seu compliment i té

prioritat en la seva aplicació, sobre les normatives nacionals. Complir

totes les normes en una xarxa facilita el manteniment i posteriors

ampliacions de la xarxa.

Figura 19. Organismes reguladors

Normatives d’ús generalNormatives d’ús general

Les normes i els estàndards referents al cablatge estructurat són els

següents:

• Internacionals - Estàndard EIA/TIA-568

• Europees - Norma Europea CEN/CENELEC

• Espanyoles - Estàndard UNE-EN 50173

1. Internacionals - Estàndard EIA/TIA-568

L'estàndard TIA/EIA568 es va desenvolupar gràcies a la contribució de

més de 60 organitzacions, incloent-hi fabricants, usuaris finals i

consultores. TIA/EIA-568 intenta definir estàndards que permeten el

disseny i la implementació de sistemes de cablejat estructurat per

edificis comercials i entre edificis en entorns de campus. Dintre dels

organismes internacionals troben el següents:

• BiCSi: és una entitat que compila i dóna cos a diversos estàndards de

telecomunicacions, com TDMM i TCIM.


• TDMM: estableix guies detallades que s’han de considerar per al

disseny correcte d’un sistema de cablatge estructurat.

• TCIM: estableix les guies tècniques, d’acord amb estàndards, per a la

instal·lació física d’un sistema de cablatge estructurat.

Els estàndards principals d’ANSI, TIA i EIA que regulen el cablatge de

telecomunicacions en edificis són:

• Estàndard ANSI/TIA/EIA-568A, i 568B.

• Estàndard ANSI/TIA/EIA-569-A.

• Estàndard ANSI/TIA/EIA-598-A.

• Estàndard ANSI/TIA/EIA-606.



• Butlletí de Sistemes Tècnics ANSI/TIA/EIA TSB-68.

• Butlletí ANSI/TIA/EIA TSB-72.

• Butlletí ANSI/TIA/EIA TSB-75.

• ANSI/TIA/EIA TSB-95.

• El NEC 1996 (NEC), ANSI/NFPA-70, publicat per l’NFPA, proporciona

els estàndards de seguretat elèctrica que protegeixen les persones i

les propietats del foc i els riscos elèctrics.

El 1994 l’ISO (International Organizatio for Standarizatio) i la IEC

(International Electrotechnical Commission), utilitzant com a punt de

partida l’estàndard dels Estats Units l’EIA/TIA-568, van aprovar

l’estàndard ISO/IEC 11801, Generic cabling for costumers premises. Un

grup de treball SC25/WG3 de l’ISO va publicar l’any 2002 la segona edició

de l’estàndard ISO/IEC 11801:2002.

Les normes ISO/IEC 11801 (que es detallen en la taula 5) i la norma

ANSI/TIA/EIA 568A són molt similars, però l’ISO/IEC 11801 es

diferencia en el fet que defineix diferents classes d’aplicacions per al

seu ús.


Taula 5. Categoria 5e/6

Aplicacions suportades categoria 5e/6 (ISO/IEC 11801)

10 BaseT XDSI

100 BaseT TokenRing

1.000 BaseT ATM 155TP PDM

2. Europees - Norma europea CEN/CENELEC

El 1995 el CENELEC va aprovar la norma europea sobre cablatge

estructurat: Performance requeriments of generic cabling schemes.

Aquesta norma es va basar en l’estàndard internacional ISO/IEC 11801 i

conté una sistematització més clara en allò que fa referència a la

definició i classificació dels subsistemes.

Aquesta norma és d’ús obligatori per a tots els estats membres de la

Unió Europea, des de l’1 de març de 1996. L’any 2000 es van publicar

unes notes addicionals.

3. Espanyoles - Estàndard UNE-EN 50173

Les normes CEN/CENELEC han estat traduïdes com a norma UNE per

l’AENOR.

Espanya va crear l’organisme AENOR (Associació Espanyola de

Normalització i Certificació) amb la finalitat de traduir les normes

europees i adaptar-les al territori espanyol.

Els estàndards d’AENOR en temes de comunicacions s’anomenen

estàndard UNE-EN 50173 i són els que apareixen en la taula 6.

Taula 6. Normes UNE

UNE-EN 50173Tecnologies de la informació. Sistemes decablatge genèric.Any 1997

UNE-EN 50173/A1Tecnologies de la informació. Sistemes decablatge genèric.Any 2000

UNE-EN 50167

Especificació intermèdia per a cables ambpantalla comuna per a la utilització en cablatgeshoritzontals per a la transmissió digital.Any 1996.


UNE-EN 50173Tecnologies de la informació. Sistemes decablatge genèric.Any 1997

UNE-EN 50168

Especificació intermèdia per a cables ambpantalla comuna per a la utilització en cablatgesd’àrees de treball per a la transmissió digital. Any1996.

UNE-EN 50169

Especificació intermèdia per a cables ambpantalla comuna per a la utilització en cablatgestroncals (campus i verticals) per a la transmissiódigital.1996.

UNE-EN 50174-1

Tecnologia de la informació. Instal·lació delcablatge. Part 1. Especificació i certificació de laqualitat.Any 2001.

UNE-EN 50174-2

Tecnologia de la informació. Instal·lació delcablatge. Part 2. Mètodes i planificació de lainstal·lació a l’interior dels edificis.Any 2001.

UNE-EN 50098-1

Cablatge de l’edifici del client per a l’úsd’equipaments de tecnologia de la informació.Part 1. Accés bàsic a l’XDSI.Any 1999.

UNE-EN 50098-2

Cablatge de l’edifici del client per a l’úsd’equipaments de tecnologia de la informació.Part 2. Interfície de xarxa per a líniesespecialitzades i accés primari a l’XDSI de 2.048kbps.

UNE-EN 50098-1/A1

Cablatge de l’edifici del client per a l’úsd’equipaments de tecnologia de la informació.Part 1. Accés bàsic a l’XDSI.Any 2003.


2. Estàndards de xarxa

2. Estàndards de xarxa

Les xarxes, igual que els carrers i les carreteres, necessiten establir un

ordre per assegurar-se que tothom té la possibilitat de comunicar-se

correctament. Si els carrers i les carreteres tenen unes normes de

circulació, el món de les comunicacions té uns estàndards.

Malgrat que hi ha molts tipus d’estàndards –per a busos, CPU, ports,

teclats, etc.–, nosaltres ens centrarem en els estàndards de

comunicacions.

Els estàndards de xarxes proporcionen la base per a la transmissió

de dades, per a la fabricació d’equips de xarxa compatibles, i per al

disseny de sistemes operatius de xarxa.

Aquests estàndards defineixen el següent:

• Com han de ser els mitjans de comunicació i les seves

especificacions.

• Com s’han d’establir i mantenir les comunicacions entre nodes.

• Com es determina quan es produeix una fallada en la comunicació.

• Com cal actuar davant una fallada de comunicació.

• Com s’ha de dissenyar una xarxa per poder garantir les

comunicacions.

• Etc.

La descripció total del procés de la comunicació per xarxa és força

complexa si s’entén com un tot. Amb aquest punt de vista es presenten

diferents maneres de descriure els processos de comunicació, els

anomenats models de xarxes.

Per a una comprensió correcta de la totalitat d’un sistema de

comunicació, cal dividir-lo en un conjunt de parts o capes, de tal manera

que cada una d’aquestes parts estigui centrada en un aspecte concret de

la comunicació per xarxa. Cada una de les capes és responsable d’un


segment del procés total i només interactua amb les capes

immediatament adjacents, és a dir, amb la capa immediata anterior i

amb la capa immediatament posterior. En aquesta interacció hi ha els

límits de la seva responsabilitat.

La divisió per capes facilita el disseny d’aplicacions basades en xarxes o

per a les xarxes, i soluciona problemes de compatibilitats, ja que la

definició i la descripció d’aquestes capes normalitza les interfícies entre

elles. Hi ha dos tipus bàsics de models de xarxes: models de protocol i

model de referència.

Un model de protocol proporciona un model que coincideix fidelment

amb una estructura d’un conjunt de protocols en particular, i un model

de referència proporciona una referència comuna per mantenir

consistència en tots els tipus de protocols i serveis de xarxa.

Hi ha dos models de comunicació principals que utilitzen capes: el

model de referència OSI (Open System Interconnection,

'interconnexió de sistemes oberts') i el model de protocol TCP/IP

(Transport Control Protocol/Internet Protocol,' protocol de

control de transport/protocol d’Internet') o model d’Internet.

Els dos models utilitzen un sistema d’especificacions obert, és a dir,

públic no patentat, en contraposició dels sistemes de propietat o

patentats, en què una empresa o un petit grup d’empreses controla tota

l’evolució i l’ús de la tecnologia. Obert significa l'ús lliure de la

tecnologia disponible per a tothom.

2.1 Protocols2.1 Protocols

L’arquitectura d’una xarxa es fonamenta en la seva topologia física i

lògica i en els protocols de comunicacions. Els protocols de comunicació

són conjunts de normes i procediments emprats per fer una

comunicació. Controlen tots els aspectes de la comunicació de dades:

• Com es construeix la xarxa física.

• Com es connecten els ordinadors a la xarxa.

• Com es dóna format a les dades per transmetre-les.


• Com es controlen els errors.

• Etc.

Els protocols són conjunts de regles i convencions que regeixen la

manera en què els dispositius d’una xarxa intercanvien informació.

Classifiquem els protocols en els tipus següents:

• Protocols d’alt nivell, que defineixen com es comuniquen les

transmissions.

• Protocols de nivell intermedi, que estableixen i mantenen sessions de

comunicacions.

• Protocols de baix nivell, que defineixen com es transmeten els

senyals per cable.

2.2. Models de xarxa OSI, TPC/IP (el model Internet)2.2. Models de xarxa OSI, TPC/IP (el model Internet)

L’organització ISO (International Organization for Standarization,

Organització Internacional per a l’Estandardització), per tal de

solucionar els problemes d’incompatibilitat i incapacitat de comunicació

entre xarxes, deguts a les diferents especificacions i implementacions

dels diferents sistemes, va fer als anys vuitanta del segle passat un

estudi de l’esquema dels sistemes de xarxes existents, com ara DECnet

(digital equipment corporation), SNA (system networks architecture)

i TCP/IP, per tal de trobar un conjunt de normes comunes. Com a

resultat de l’estudi, l’ISO va crear un model de xarxa que podia ajudar

els fabricants a crear xarxes que fossin compatibles i operables entre si i

amb altres xarxes.

ISO i OSI

• ISO: Organització Internacionalper a l'Estandardització

• OSI: interconnexió de sistemesoberts. És un entorn teòric perentendre les comunicacions enuna xarxa. Va ser desenvolupatper l’ISO i l’ANSI.

• ANSI: Institut Americà deNormes Nacionals. Organismenord-americà de normalització,membre de l’ISO, amb seu a NovaYork.

2.2.1 Model OSI2.2.1 Model OSI

El model de referència OSI, llançat el 1984, és l’esquema

descriptiu que va crear l’ISO. Aquest model proporciona als

fabricants un conjunt de normes que faciliten més compatibilitat i

operabilitat entre els diferents tipus de tecnologies de xarxa

produïdes per diferents empreses de tot el món.


El model de referència OSI defineix les funcions de xarxa de cada capa i

configura l’esquelet que ajuda a entendre com viatja i es comporta la

informació per la xarxa. A més, ajuda a visualitzar com la informació i

els paquets de dades viatgen des de les aplicacions origen (fulls de

càlcul, documents...) pels dispositius i els medis de xarxa fins a un altre

sistema ubicat en la xarxa que els utilitza, encara que aquest altre

sistema tingui diferents tipus de medis d’accés a la xarxa.

Serveis

Un servei és un conjunt detasques, de funcions,d’operacions... que subministra unsistema i que serveixen per a unús determinat.

El model de referència OSI es defineix en set capes numerades, i cada

una defineix una funció especifica de la xarxa (figura 20):

Figura 20. Capes OSI

• Capa 7: capa d’aplicació.

• Capa 6: capa de presentació.

• Capa 5: capa de sessió.

• Capa 4: capa de transport.

• Capa 3: capa de xarxa.

• Capa 2: capa d’enllaç de dades.

Protocol

Tota comunicació, ja sigui cara acara o per una xarxa, està regidaper regles predeterminadesdenominades protocols. Aquestsprotocols són específics de lescaracterístiques de la conversació.


• Capa 1: capa física.

El fet de dividir en capes proporciona els avantatges següents:

• Divideix la comunicació en parts més petites i senzilles.

• Facilita la normalització dels components de la xarxa, amb la qual

cosa permet el desenvolupament i el suport de diferents fabricants.

• Permet que diferents tipus de maquinari (hardware) i programari

(software) es comuniquin entre ells.

• Impedeix que els canvis en una capa afectin les altres, cosa que

permet un desenvolupament més accelerat.

• Divideix la comunicació de la xarxa en parts més petites i en fa més

fàcil la comprensió.

En la taula 7 es fa una breu descripció de la tasca que fa cada capa.

Taula 7. Definició de cada capa OSI

Número de capa Nom de la capa Tasca que desenvolupa

Capa 7 Aplicació Processos de xarxa en aplicacions

Capa 6 Presentació Representació de dades

Capa 5 Sessió Comunicació entre ordinadors

Capa 4 Transport Connexió d’extrem a extrem

Capa 3 Xarxa Encaminament i recerca de la millor ruta

Capa 2 Enllaç de dades Accés al medi

Capa 1 Física Transmissió binària

A continuació definirem cada capa amb les seves funcions:

• Capa 7. Aplicació. La capa d’aplicació és la capa del model OSI més

pròxima a l’usuari, ja que proveeix de serveis de xarxa les seves

aplicacions. És l’única capa que no proporciona serveis a cap altra

capa OSI, sinó només a aplicacions que es troben fora del model OSI.

Són exemples d’aplicacions els programes de fulls de càlcul, la gestió

d’una empresa, els terminals bancaris, etc.


• Capa 6. Presentació. La capa de presentació garanteix que la

informació que envia la capa d’aplicació d’un sistema la pugui llegir la

capa d’aplicació d’un altre. La capa de presentació també pot traduir

entre diversos formats de dades, utilitzant un format comú.

• Capa 5. Sessió. Les missions principals de la capa de sessió són:

• Iniciar, administrar i finalitzar les sessions entre dos ordinadors que

es comuniquen.

• Proporcionar els seus serveis a la capa de presentació.

• Sincronitzar el diàleg entre les capes de presentació dels dos

ordinadors.

• Regular la sessió.

• Capa 4. Transport. La capa de transport segmenta les dades originals

en l’ordinador emissor i les assembla dins del sistema de l’ordinador

receptor.

• Capa 3. Xarxa. La capa de xarxa proporciona connectivitat i selecció

de ruta entre dos sistemes d’ordinadors, que poden estar ubicats en

xarxes geogràficament diferents.

• Capa 2. Enllaç. La capa d’enllaç de dades proporciona trànsit de dades

de confiança a través d’un enllaç físic. Aquesta capa s’ocupa de

l'encaminament físic, la topologia de xarxa, l’accés a la xarxa, la

notificació d’errors, el lliurament ordenat de trames i el control de

flux.

• Capa 1. Física. La capa física defineix les especificacions elèctriques,

mecàniques, de procediment i funcionals per activar, mantenir i

desactivar l’enllaç físic entre sistemes finals.

Les comunicacions d’una xarxa parteixen d’un emissor, i s’envien a un

receptor. La informació que s’envia a través d’una xarxa es denominen

dades o paquet de dades. Si un ordinador envia dades a un altre,

s’hauran d'empaquetar mitjançant un procés denominat encapsulació

de dades.

L’encapsulació embolcalla les dades amb la informació de protocol

necessària abans que circuli per la xarxa. A mesura que les dades es

desplacen a través de les capes del model OSI, reben diferents tipus

d’informació complementària.


Les xarxes han de fer cinc passos de conversió a fi d’encapsular les

dades (com es representa en la figura 21).

• Crear les dades.

• Empaquetar les dades per transportar-les d’extrem a extrem.

• Agregar l’adreça de xarxa a l’encapçalament.

• Agregar l’adreça local a l’encapçalament d’enllaç de dades.

• Fer la conversió a bits per transmetre'ls.

Figura 21. Relació entre capes

Segons aquest model, al conjunt de dades generat per l’equip terminal

que actua d’emissor, s’hi va afegint, per mitjà dels diferents protocols de

capa, la informació necessària per permetre el processament del

protocol en l’equip que actuarà com a receptor (procés d’encapsulació,

representat a la figura 22)

Cada conjunt de dades o informació afegida es denomina

encapçalament, i s’hi van afegint a mesura que es passa d’una capa a

una altra fins a arribar a la capa física, capa que finalment procedirà a la

transmissió de bits cap a un altre terminal.


Figura 22. Procés d'encapsulació

El conjunt d’informació composta per l’encapçalament més les dades

rep noms diferents segons el nivell on està situada:

• En la capa de transport es denomina segment.

• En el nivell de capa de xarxa es denomina paquet.

• En el nivell de capa d’enllaç, trama.

• En el nivell de capa física, bit.

El model OSI defineix dos tipus de serveis:

1. Serveis orientats a la connexió. L’usuari estableix inicialment la

connexió, intercanviant la informació i finalment, en acabar, allibera el

circuit. Un exemple d’aquest servei és la xarxa telefònica i la

comunicació de dades per mitjà de l’RTC.

2. Serveis sense connexió. No cal establir cap circuit abans d’enviar la

informació. Cada paquet porta informació de l’adreça de destinació i

segueix la millor ruta, els paquets poden arribar en ordre diferent i és

necessari reorganitzar-los. Hi ha diversos tipus de serveis sense

connexió:

• Servei de datagrama sense confirmació. L’emissor no necessita que el

receptor li confirmi que els paquets de dades li arriben correctament

com en el protocol IP (Internet protocol).


• Servei de datagrama amb confirmació. El receptor envia

confirmacions a l’emissor. Per exemple, el correu electrònic amb

acusament de recepció.

• Servei de petició i resposta. És un servei propi de la gestió

interactiva, en què a cada petició segueix una resposta. Per exemple,

en fer una petició a una base de dades, la segueix un missatge de

resposta que conté les dades sol·licitades.

Per estudiar el model OSI, el podem dividir en tres parts: les capes

orientades a la xarxa, les capes orientades al transport i les capes

orientades a l’aplicació.

Capes de xarxa 1, 2 i 3 orientades a la xarxaCapes de xarxa 1, 2 i 3 orientades a la xarxa

El primer grup, que comprèn les tres primeres capes –física, enllaç i

xarxa– es denomina entorn de la xarxa o subxarxa de comunicacions,

perquè aquestes capes són les que interactuen amb les xarxes de

comunicacions, o amb la part de la xarxa que té la finalitat de

transmetre la informació fins a l’equip receptor.

1. Capa 1: física. La capa física és la capa que defineix les especificacions

elèctriques, mecàniques, de procediment i funcionals per activar,

mantenir i desactivar l’enllaç físic i per transmetre bits entre sistemes

finals (taula 8).

La missió bàsica d’aquesta capa és transmetre bits per un canal de

comunicació, de manera que quan l’emissor n’enviï arribin sense canvis

al receptor.

Aquest nivell inclou cables, connectors, els medis de transmissió,

ordinadors i equips de comunicacions. Per tant, cal definir:

• El tipus de sistema de cables que utilitzarà la xarxa.

• Si hi ha procés de modulació o no.

• Tipus de connectors, característiques i funcions de cadascun.

• Tipus de transmissió.


Taula 8. Capa física

7 Aplicació Processos de xarxad’aplicacions

6 Presentació Representació de dades

5 Sessió Comunicació entre elementsde comunicació

4 Transport Connexions d’extrem a extrem

3 Xarxa Encaminament i ruta millor

2 Enllaç de dades Accés al mitjà

1 Física

Transmissió binàriaCables, connexions,

voltatges, velocitats dedades

2. Capa 2: enllaç de dades. La funció principal d’aquest nivell és vetllar

per la transmissió de dades d’un node a un altre. La seva missió és

establir una línia de comunicació lliure d’errors que pugui ser utilitzada

per la capa immediatament superior, la capa de xarxa (taula 9).

La capa d’enllaç de dades administra la notificació d’errors, la topologia

de xarxa i el control de flux.

Amb el nivell físic opera amb bits, sense comprovar-ne el significat.

Aquests bits viatgen en forma de blocs de dades, trames. Els protocols

s’encarreguen del format de les trames, dels codis d’adreça de la

detecció i recuperació d’errors i de l’ordre de transmissió de les dades.

Aquestes trames s’envien per la línia de transmissió de manera

seqüencial a través dels serveis que ofereix el nivell físic, mentre que la

resta de nivells superiors treballen sense tenir en compte el tipus de

medi físic.

Aquest nivell es divideix en dos subnivells:

• Control d’accés al medi (MAC, media access control)

• Control d’enllaç lògic (LLC, logical link control)

Taula 9. Capa d'enllaç








2 Enllaç de dades

Accés als medisPermet la transferència deconfiança de les dades per

mitjà dels medisEncaminament físic,topologia de xarxa,

notificació d’errors, controlde flux

1 Física Transmissió binària

3. Capa 3: xarxa. La capa de xarxa és la que permet encaminar el trànsit

de paquets des de l’emissor fins al receptor. Mitjançant mecanismes de

commutació, estableix el camí que han de seguir els paquets (taula 10).

La capa de xarxa controla la de subxarxa, la funció principal de la qual és

triar la ruta millor perquè el paquet arribi a la seva destinació.

Una altra funció d’aquesta capa és el tractament de la saturació del

trànsit: si hi ha molts paquets a la xarxa, uns obstrueixen el pas a altres

i es generen embussos als punts més crítics.

Aquesta capa és també l’encarregada d’ajustar la mida dels paquets i la

velocitat de transmissió perquè compleixi els requisits de la xarxa de

recepció. A més a més, com que és la responsable de les funcions de

commutació i encaminament de la informació –proporciona els

procediments precisos i necessaris per a l’intercanvi de dades entre

l’emissor i el receptor–, ha de conèixer la topologia de la xarxa per

determinar la ruta més adequada.

Taula 10. Capa de xarxa







3 Xarxa

Encaminament i ruta millorProporciona connectivitat i

selecció de la ruta millorentre dos sistemes finals.Domini d’encaminament

2 Enllaç de dades Accés al medis


Capa orientada al transportCapa orientada al transport

La capa de transport és la primera capa que comunica els equips

terminals de punt a punt i actua com a enllaç de les capes orientades a

la xarxa (capes física, d'enllaç i xarxa) i les capes orientades a l’aplicació

(capes de sessió, presentació i aplicació)(taula 11).

Aquesta capa fa de pont entre les capes 1, 2 i 3, que treballen en xarxa, i

les capes 5, 6 i 7, que treballen les aplicacions per a l’usuari. Accepta les

dades de la capa de sessió i les parteix a bocins que siguin

comprensibles per a la capa de xarxa i les inferiors, i s’assegura que

arribin correctament a la capa de transport de l’ordinador receptor,

encara que el receptor no sigui a la mateixa xarxa.

La capa de transport fa les comunicacions entre ordinadors d’igual a

igual (peer to peer) en la qual un programa emissor pot conversar amb

un programa receptor. En les capes inferiors això no existeix.

La finalitat de la capa 4 és optimitzar els serveis del nivell de xarxa i

corregir les possibles deficiències en la qualitat del servei amb l’ajuda de

mecanismes de recuperació.

Aquest nivell o capa està molt relacionat amb la qualitat del servei ofert

per la capa de xarxa, ja que és l’encarregat d’establir el pont entre les

mancances de la xarxa i les necessitats de l’usuari.

Un encaminador pot decidir de manera intel·ligent quina és la millor

ruta per al lliurament de dades a través d’una xarxa, cosa que es basa en

un esquema d'encaminament de capa 3 o capa de xarxa. L’encaminador

usa aquesta informació per prendre decisions de tramesa. Una vegada

que els paquets de dades passen a través de la capa de xarxa, la capa de

transport –la capa 4– dóna per fet que pot usar la xarxa per enviar

paquets de dades des de l’origen cap a la destinació.


Taula 11. Capa de transport

7 Aplicació Processos de xarxa d’aplicacions


5 Sessió Comunicació entre elements de comunicació

4 Transport

Connexions d’extrem a extremVigila el transport entre ordinador

Domini d’encaminamentDóna confiança al transport de dades

Inicia, manté i tanca els circuits virtuals.Detecta i recupera les errades

Control del flux de la informació


2 Enllaç de dades Accés al medi


Capes de xarxa 5, 6 i 7 orientades a l’aplicacióCapes de xarxa 5, 6 i 7 orientades a l’aplicació

Grup format per les capes de sessió, presentació i transport, que rep el

nom genèric d’entorn de l’aplicació, perquè aquestes tres capes es

processen en els equips terminals que intervenen en la comunicació.

Un ordinador pot executar múltiples aplicacions simultànies que

sol·liciten serveis de comunicació a la capa de transport. Al seu torn, la

capa de transport sol·licita serveis a l’entorn de xarxa amb la finalitat de

triar la millor ruta i el fraccionament de dades adequat. Moltes

comunicacions d’alt nivell poden ser executades per múltiples

transmissions de baix nivell, però hi ha un nivell comú –ja que l’emissor

i el receptor són únics– en què el transport es realça d’extrem a extrem:

aquest nivell és la capa de transport.

Les capes situades per damunt del nivell de transport estan orientades a

les aplicacions, i especialitzades en funcions d’aplicació.

1. Capa 5: sessió. Quan els paquets arriben a la capa de sessió, són

transformats en sessions pel protocol de capa 5 o capa de sessió del

model OSI, cosa que s’aconsegueix implementant diversos mecanismes

de control (taula 12). La capa de sessió coordina les peticions i les

respostes de servei quan les aplicacions es comuniquen entre diferents

ordinadors.

La capa de sessió millora el servei de la capa de transport. La capa de

sessió s’encarrega de resincronitzar una transferència tallada, de

manera que en la connexió següent es transmetin les dades a partir de


l’últim bloc transmès sense error.

En l’establiment d’una sessió es distingeixen dues fases:

• Establiment de la sessió i creació d’un espai on s’emmagatzemaran

els missatges de la capa de transport i de l’entorn de xarxa.

• Intercanvi de dades entre els espais creats per l’emissor i el receptor

seguint unes regles per al control del diàleg.

Taula 12. Capa de sessió



5 Sessió

Comunicació entre elementsde comunicació

Estableix, administra i tancasessions entre aplicacions

4 Transport Connexions d'extrem a extrem




2. Capa 6: presentació. Aquesta capa és generalment un protocol de

transferència de la informació des de capes adjacents. Permet la

comunicació entre aplicacions en diversos sistemes informàtics, de tal

manera que siguin transparents per a les aplicacions.

La capa de presentació s’ocupa del format i de la representació de

dades. Aquesta capa pot servir d’intermediari entre diferents formats de

dades.

La capa de presentació proporciona el format i la conversió de codis,

que s’utilitza per assegurar-se que les aplicacions tenen informació

comprensible per processar. La capa 6 també abraça les estructures de

dades que utilitzen les aplicacions i és responsable del xifratge de dades

que protegeix la informació durant la transmissió.

Les transaccions financeres (per exemple, les dades de les targetes de

crèdit) utilitzen el xifratge per protegir la informació confidencial que

s’envia a través d’Internet. S’utilitza una clau de xifratge per xifrar les

dades al lloc d’origen i després desxifrar-les al lloc de destinació.


La capa de presentació també s’ocupa de la compressió dels arxius

(taula 13).

Taula 13. Capa de presentació


6 Presentració

Representació de dadesGaranteix que les dades

pugin ser llegides pelreceptor

Dóna forma a les dadesEstructura les dadesPrepara la sintaxi de

transferència de dades per ala capa d’aplicació

5 Sessió Representació de dades





4. Capa 7: aplicació. La capa d’aplicació és la capa més pròxima a

l’usuari: és la que funciona quan interactua amb aplicacions de

programari, com per exemple, enviar i rebre correu electrònic a través

d’una xarxa. La capa d’aplicació maneja els paquets de dades de les

aplicacions client-servidor, els serveis de denominació de domini i les

aplicacions de xarxa examinant el següent:

• Client-servidor.

• Sistema de denominació de domini.

• Correu electrònic.

• Telnet.

• FTP.

• HTTP.

La seva funció és proporcionar els procediments necessaris que

permetin als usuaris executar les ordres relatives a les seves aplicacions

pròpies. Els processos de les aplicacions es comuniquen internament

per mitjà d’aplicacions controlades per protocols d’aplicació i utilitzant

els serveis del nivell de presentació (taula 15).


Taula 14. Capa d'aplicació

7 Aplicació

Processos de xarxad’aplicacions

Dóna servei de xarxa alsprocessos d’aplicació


5 Sessió Representació de dades





2.2.2. Model TCP/IP2.2.2. Model TCP/IP

La precursora de moltes de les xarxes que s’usen avui dia és la xarxa

ARPANET, que és una xarxa de caràcter militar creada pel Departament

de Defensa dels Estats Units al final dels anys seixanta del segle passat,

i que va acabar connectant moltes universitats i instal·lacions

governamentals utilitzant línies telefòniques convencionals. Més

endavant, quan es van afegir enllaços per satèl·lit o ràdio, els sistemes

van començar a tenir problemes per interactuar amb aquestes noves

xarxes. Es va fer palès que calia una nova arquitectura de referència per

poder connectar diferents models de xarxes. Aquesta arquitectura es va

popularitzar com el model de referència TCP/IP (inicials dels seus dos

principals protocols), que és el model d’Internet.

La xarxa Internet va començar l'1 de gener de 1983, amb la primera

xarxa de llarg abast WAN basada en tecnologia TCP/IP, posada en marxa

per l’NSF (National Science Foundation) dels Estats Units. Internet es

va obrir públicament als interessos comercials l’any 1995.

Taula 15. Comparació entre OSI i TCP/IP

Model OSI Model TCP/IP

7 Aplicació Aplicació

6 Presentació Aplicació

5 Sessió Aplicació

4 Transport Transport

3 Xarxa Internet

2 Enllaç Accés a la xarxa


Model OSI Model TCP/IP

1 Física Accés a la xarxa

De manera similar al model OSI, el model TCP/IP està dividit en capes,

com es veu a la figura 23.

Figura 23. Capes del model TCP IP

Cal observar, però, que algunes capes tenen el mateix nom que les capes

OSI; en canvi, encara que la majoria tenen les mateixes funcions en un

model i l’altre, en altres no és així.

Les capes TCP/IP

Capa 4: aplicacióCapa 4: aplicació

La capa d’aplicació TCP/IP es correspon amb les capes d’aplicació,

presentació i sessió del model OSI.

La capa d’aplicació és la capa que els programes utilitzen per

comunicar-se a través de la xarxa amb altres programes.

Alguns programes que proporcionen serveis que treballen directament

amb les aplicacions d’usuari i els seus corresponents protocols de la

capa d’aplicació són, per exemple, HTTP (hypertext transfer protocol),

FTP (file transfer protocol), SMTP (simple mail transfer protocol),

SSH (secure shell), entre d’altres.


Capa 3: transportCapa 3: transport

La capa de transport TCP/IP es correspon amb la capa de

transport del model OSI.

Els protocols de la capa de transport solucionen problemes com la

fiabilitat i la seguretat que les dades arriben a la destinació i ho fan en

l’ordre correcte. Hi ha dos protocols bàsics en la capa de transport:

TCP

El protocol per al control de latransmissió o transmission controlprotocol (TCP) és un protocolorientat a la connexió que permetel lliurament de datagrames demanera fiable. Abans de podertransmetre cap dada, és necessariestablir una connexió entre els dosterminals que es volen comunicar.

• TCP. És un protocol fiable orientat a la connexió, que fa que un flux

de bytes de l’aplicació de la màquina origen sigui lliurat sense errors

a l’aplicació de qualsevol màquina destinació de la xarxa. Aquest

protocol fragmenta el flux procedent de la capa d’aplicació en

missatges més petits i després d’encapsular-los els transmet a la capa

d’interxarxa. En la màquina destinació, el procés que els rep els

reassembla per obtenir el flux original que envia cap a la capa

d’aplicació.

UDP

El protocol de datagrama d’usuario user datagram protocol (UDP)és un protocol que permetl’enviament de datagrames através d’una xarxa sense ques’hagi establert prèviament unaconnexió, ja que el datagramamateix incorpora suficientinformació d’adreçament a la sevacapçalera.

• UDP. És un protocol no fiable, sense connexió, per a aplicacions que

no necessiten ni l’assignació d’una seqüència ni el control de flux de

TCP, o que volen utilitzar els seus mitjans de control propis. Aquest

protocol és molt utilitzat en consultes de petició i resposta d’un sol

cop i en aplicacions en què la rapidesa del lliurament és més

important que l’exactitud de les dades, com per exemple en la

transmissions de veu o de vídeo.

Capa 2: Internet (o interxarxa)Capa 2: Internet (o interxarxa)

La capa d’Internet del model TCP/IP és equivalent a la capa de

xarxa del model OSI.

La missió fonamental d’aquesta capa és fer que els nodes implicats en la

comunicació enviïn els paquets per qualsevol xarxa i els facin viatjar

independentment cap a la seva destinació. Els paquets fins i tot podrien

arribar a la seva destinació cada un per un camí diferent, i fins i tot en

diferent ordre de com van sortir de l’emissor. En qualsevol cas, la seva

reorganització correspon a la capa de transport.

Tingueu present que el concepteinterxarxa és definit com 'entrexarxes', i no com la xarxa globalInternet


La capa d’Internet defineix el protocol IP (Internet Protocol, 'protocol

d’Internet'). La feina encarregada a la capa d’Internet és fer que els

paquets arribin a la seva destinació. La consideració més important

d’aquesta capa és, doncs, l’encaminament dels paquets.

Capa 1: accés a la xarxaCapa 1: accés a la xarxa

La capa d’accés a la xarxa del model TCP/IP és equivalent a les

capes d’enllaç i física del model OSI.

En el model TCP/IP només s’indica que el node s’ha de connectar a la

xarxa fent ús dels protocols que hi ha a la xarxa física en qüestió, de

manera que es puguin enviar paquets IP. Aquests protocols varien

segons quines siguin les tecnologies de transmissió i els medis de xarxa

que s’utilitzin.

Capa físicaCapa física

El propòsit de la capa física és transportar un corrent de bits en brut

d’una màquina a una altra.

La capa física és la capa més baixa de la jerarquia de comunicacions. En

la capa física hi ha definits els senyals i els medis utilitzats per

transmetre aquests senyals.

Hi ha diferents tipus de medis físics per fer aquest transport, cada un en

el seu ambient propi en termes d’amplada de banda, retard, cost,

facilitat d’instal·lació o manteniment.

En cada capa actua una sèrie de protocol, com per exemple els que són

representats a la figura 24.

Figura 24. Esquema dels protocols emprats a cada capa


2.3. Ethernet2.3. Ethernet

Actualment, la connexió a Internet ha esdevingut un element més dins

de qualsevol llar. És més, des del principi del segle, està legislat que tots

els edificis de nova construcció (o de reforma integral) tinguin preses

d’accés de banda ampla a la xarxa d’Internet. És aquí on té un important

paper la tecnologia Ethernet, atès que gran part del tràfic d’Internet

s’origina i finalitza en connexions d’Ethernet.

De fet, la tecnologia Ethernet ha esdevingut la tecnologia XAL (xarxes

d’àrea local) amb més presència arreu del món. Per explicar l’èxit de la

tecnologia Ethernet s’han de citar els principals factors d’influència:

• La seva senzillesa i facilitat de manteniment.

• La capacitat per incorporar noves tecnologies.

• L’alt grau de confiança que proporciona.

• El baix cost d'instal·lació i actualització.

Com a anècdota, cal destacar que la tecnologia té el seu origen en el

sistema Alohanet que permetia que diverses estacions de les illes de

Hawaii tinguessin accés de manera ordenada a la banda de

radiofreqüència compartida de l’atmosfera.

2.3.1. Configuració i conceptes bàsics de commutació2.3.1. Configuració i conceptes bàsics de commutació

Actualment, la connexió a Internet ha esdevingut un element més dins

de qualsevol llar. És més, des del principi del segle, està legislat que tots

els edificis de nova construcció (o de reforma integral) tinguin preses

d’accés de banda ampla a la xarxa d’Internet. És aquí on té un important

paper la tecnologia Ethernet, atès que gran part del tràfic d’Internet

s’origina i finalitza en connexions d’Ethernet.

De fet, la tecnologia Ethernet ha esdevingut la tecnologia XAL (xarxes

d’àrea local) amb més presència arreu del món. Per explicar l’èxit de la

tecnologia Ethernet s’han de citar els principals factors d’influència:

• La seva senzillesa i facilitat de manteniment.

• La capacitat per incorporar noves tecnologies.


• L’alt grau de confiança que proporciona.

• El baix cost d'instal·lació i actualització.

A mode d’anècdota, cal destacar que la tecnologia té el seu origen en el

sistema Alohanet que permetia que diverses estacions de les Illes de

Hawaii tinguessin accés de manera ordenada a la banda de

radiofreqüència compartida de l’atmosfera.

Regles per als noms Ethernet IEEERegles per als noms Ethernet IEEE

Quan citem el terme Ethernet ens estem referint a tota una família de

tecnologies de xarxa que inclouen l’Ethernet: el Fast Ethernet (o

Ethernet ràpid), el Gigabit Ethernet (o Gig-E) i l’Ethernet a 10 GB (o

10G).

Arribats a aquest punt, és important destacar el volum d’informació que

proporciona la nomenclatura de les diferents tipologies de l’Ethernet.

Per exemple, prenent com a base la nomenclatura de l’Ethernet original

(10BASE-T), podem veure tota la informació que proporciona. En aquest

cas, la paraula BASE fa referència a la modulació del senyal utilitzat

(banda base) i la lletra indica el tipus de medi utilitzat, en què T vol dir

cable de parell trenat sense pantalla protectora i el valor numèric 10

indica la velocitat de transferència, 10 Mbps (10 megabits per segon).

Modulació en banda base

De fet, en els inicis de l'aplicació iutilització de l'estàndard Ethernet,s'utilitzava exclusivament en elcable coaxial.

Tal com mostra l’exemple de la figura 25, les diferents tipologies de

l’Ethernet tenen una doble nomenclatura, això és, una de descriptiva i

una altra que és assignada per part de l’IEEE (quan l’Ethernet necessita

expandir-se per afegir un nou medi o capacitat, l’IEEE llença un nou

suplement per a la norma 802.3).

Figura 25. Diferents tipologies d'Ethernet


Cal destacar que les diferents tipologies d’Ethernet ajuden a entendre la

capacitat d’adaptabilitat d’aquesta tecnologia, atès que s’adapta força bé

als canvis en la quantitat d’ordinadors, en els medis físics i en l’amplada

de banda. Així per exemple, un paquet d’informació Ethernet pot sortir

des d’una targeta d’interfície de xarxa (NIC, network interface card) de

10 Mbps de cable coaxial d’un ordinador, accedir a un enllaç de fibra

òptica de 10 Gbps i acabar passant per un cable parell trenat i arribar a

una targeta d’interfície de xarxa de 100 Mbps.

2.3.2. IEEE 802.3/Ethernet i el model de referència OSI2.3.2. IEEE 802.3/Ethernet i el model de referència OSI

Tot i que l’Ethernet i l’IEEE 802.3 són estàndards que defineixen un

mètode d’accés per una xarxa d’àrea local, no són idèntics. De fet, tal

com mostra la figura 26, grups de nodes utilitzant aquests dos

estàndards poden conviure en el mateix medi físic a diferència del medi

físic de treball. De fet, en els inicis de l’aplicació i utilització de

l’estàndard Ethernet, aquest s’utilitzava exclusivament en el cable

coaxial. En canvi, l’IEEE 802.3 fou dissenyat amb la intenció que pogués

utilitzar qualsevol medi, això és, ràdio, cable coaxial, parell trenat, fibra

òptica, etc.

Des d’un punt de vista tècnic, la metodologia que utilitzen tant

l’Ethernet com l’IEEE 802.3 per transmetre la informació és l’accés

múltiple amb detecció de portadora i detecció de col·lisions (CSMA/CD,

carrier sense multiple access/collision detect). A grans trets, podem

afirmar que el CSMA/CD s’adreça a sistemes de comunicacions per al

transport de dades digitals per diferents xarxes d’àrea local en què tots

els nodes connectats comparteixen un mateix canal de comunicacions

passiu, això és, l’èter (ether). Cal destacar que aquesta és una forma

literària de definir l’acció de compartir un mateix medi, és a dir, un

mateix cable.


Figura 26. Diferent estàndard convivint al mateix medi físic

En aquest tipus de xarxes (tant les Ethernet com les IEEE 802.3) no hi

ha un control centralitzat del trànsit, atès que cadascuna de les

estacions té la responsabilitat de conèixer els seus paquets propis i

d’extreure’n les dades corresponents. A més, cadascuna de les estacions

ha de ser capaç d’accedir al medi per transmetre en el moment en què

sigui requerida.

Ethernet i IEEE 802.3 envers el model de referència OSIEthernet i IEEE 802.3 envers el model de referència OSI

El model de referència d’interconnexió de sistemes oberts (OSI, Open

System Interconnection) defineix una arquitectura de comunicació

fonamentada en set nivells verticals, en què cadascun dels nivells

executa un ventall de funcions que permeten establir la comunicació

amb un altre sistema. Val a dir que cada nivell fonamenta les seves

tasques en el serveis que ofereix el nivell que hi ha per sota seu i,

alhora, ofereix els seus serveis al nivell que està per sobre seu.

La distribució en capes del model de referència OSI es basa en la

sentència de perfil bèl·lic “Divideix i guanyaràs” de Juli Cèsar.


Des del punt de vista dels estàndards Ethernet i IEEE 802.3, podem

destacar que tots dos protocols formen part de la zona inferior del

model de referència OSI, això és, en la capa física i en la meitat inferior

de la capa d’enllaç de dades (figura 27). Aquesta situació privilegiada

envers el model de referència OSI els permet comunicar-se amb

qualsevol tipus de protocol superior.

Juli Cèsar

Juli Cèsar fou un general militar ipolític romà que va crear elsfonaments del sistema imperialromà. Els reculls històrics elmostren vestint la toga, la corona iel ceptre d’un general triomfant iutilitzant el títol d’emperador. Vaser cap de la religió de l'estat(pontifex maximus) i posseïa elcomandament de tots els exèrcits.

Figura 27. Capa física i meitat de la capa d'enllaç

Tant en l’Ethernet com en l’IEEE 802.3 la capa d’enllaç de dades del

model de referència OSI es divideix en dues subcapes:

• Control d’accés al medi (MAC, media access control). Aquesta capa

defineix el mode en què es transmeten les trames pel fil físic.

Manipula l’adreçament físic associat a cadascun dels dispositius, la

definició de la topologia de la xarxa i la disciplina de la línia.

• Control d’enllaç lògic (LLC, logical link control). Defineix el mode en

què les dades són transferides pel medi físic i proporciona serveis a

les capes superiors. Aquesta subcapa s’encarrega del control d’errors,

el control de flux i com s'encapsula la informació.


IEEE 802.3 és, actualment, la implementació Ethernet més

freqüent.

2.3.3. Adreçament MAC2.3.3. Adreçament MAC

Per permetre la distribució local de trames a l’Ethernet, hi ha d’haver

un sistema d’adreçament, això és, una modalitat per anomenar els

ordinadors i les interfícies. De fet, cadascun dels ordinadors té un únic

mode d’identificar-se i, pel que fa a la xarxa, té una adreça física. És

important, doncs, recordar que en l’àmbit de la xarxa no hi pot haver

dues adreces físiques iguals. De fet, l’adreça física s’ubica en la targeta

d’interfície de xarxa (NIC, network interface card) amb el nom control

d’accés al medi (MAC, media access control).

L’Ethernet utilitza les adreces MAC per identificar únicament els

dispositius a títol individual. De fet, cadascun dels dispositius presents

en una xarxa d’àrea local amb una targeta d’interfície de xarxa (NIC,

network interface card) ha de tenir assignada una adreça MAC. En cas

contrari, els altres dispositius no es podrien comunicar amb aquests

dispositius.

Targeta de xarxa

La targeta d’interfície de xarxa ésuna targeta de circuit imprès queproporciona capacitats decomunicació en xarxa cap a unordinador i des d’un ordinador.Molts ordinadors tenen una targetade xarxa de l’estàndard Ethernetconnectada a la placa mare del’ordinador.

Si ens centrem en l’estructura de l’adreça MAC (figura 28), veurem que

té una longitud de 48 bits, on els sis primers dígits estan administrats

per l’IEEE, això identifica el fabricant i distribuïdor i s’anomena

identificador únic de l’organització (OUI, organizationally unique

identifier). La resta dels dígits comprenen el número de sèrie de la

interfície o bé qualsevol altre valor administratiu d’un distribuïdor

específic. A grans trets, podem identificar l’adreça MAC com el número

de bastidor present en un cotxe. Amb tot, cal destacar que l’adreça MAC

és única a tot el món, per tant, prenent com a base l’exemple, podríem

dir que la modalitat de nomenclatura del bastidor seria única per a tot el

món.


Figura 28. Estructura de l'adreça MAC

S’ha de destacar la importància del paper que tenen les adreces MAC,

atès que, en el cas que no existissin, les xarxes d’àrea local esdevindrien

un conjunt d’ordinadors sense identificar i per on no podria circular cap

paquet d’informació ja que no se sabria a qui va adreçat ni qui l’envia.

De fet, les xarxes d’àrea local tipus Ethernet i 802.3 són xarxes basades

en la difusió, és a dir, totes les estacions veuen (i examinen) cadascun

dels paquets d’informació que circulen, i esbrinen a quina estació

s’adrecen.

Número de bastidor d’uncotxe

El número de bastidor és unasuccessió de nombres i lletresgravats sobre el xassís o elbastidor del vehicle que l’identificaa efectes legals i proporcionainformació sobre el model, l’any ila data de fabricació del vehicle.

Arribats a aquest punt, és inevitable que ens preguntem quina

necessitat tenen els diferents dispositius presents en una xarxa

d’avaluar cadascun dels paquets d’informació que hi circulen. De fet,

quan un dispositiu present dins d’una xarxa Ethernet vol enviar

informació a un altre dispositiu, pot obrir una via de comunicació

mitjançant la seva adreça MAC, és a dir, afegint l’adreça MAC del

dispositiu de destinació a la informació que s’envia.

Mentre els paquets d’informació circulen per la xarxa, les targetes

d’interfície de xarxa (NIC, network interface card) verifiquen si l’adreça

MAC inserida en el paquet d’informació es correspon amb la seva adreça

MAC.

Transmissió d’informació

És inevitable destacar l’importantventall de semblances que hi haentre la preparació i posteriortransmissió d’un paquetd’informació per una xarxarespecte de l’enviament d’unpaquet mitjançant el correuordinari.

En cas que es doni aquesta coincidència, la NIC verifica l’adreça de destí

nació present en la capçalera del paquet d’informació per decidir on s’ha

d’adreçar exactament la informació.

Quan les dades són lliurades al destinatari, la NIC corresponent treu les

dades de “l’embolcall” i les lliura a l’ordinador perquè les processi

mitjançant els protocols de capa superior com, per exemple, l’IP i el

TCP.


2.3.4. Trames Ethernet2.3.4. Trames Ethernet

Tot i que l’existència d’un flux d’informació en forma de bits codificats

transmesos per un medi físic ha esdevingut, per ell mateix, un gran

avenç tecnològic, s’han de complir certes condicions. De fet, aquests

condicionants es fonamenten en la necessitat de proporcionar cert

ordre i coherència a la informació que es transmet, per exemple,

organitzar la informació en seqüències de dades amb forma de trama.

L’acció d’embolcallar la informació per transmetre en trames es basa en

la inclusió d’un ventall d’afegits que ajuden a reafirmar els paràmetres

de seguretat i d’integritat necessaris per a la comunicació. Aquest

ventall d’afegits proporciona informació tan rellevant com el

reconeixement dels errors apareguts durant la comunicació, on estan

situades les dades dins de la trama o bé quins són els dispositius que

s’estan comunicant.

L’acció d’embolcallar la informació en forma de trames es

produeix en la capa 2 del model de referència OSI.

El concepte de trama com a seqüència d’informació implica imaginar

una llarga cadena de dígits en què cadascun d’aquests dígits té una

funció preestablerta. Val a dir que aquestes funcions s’assignen a grups

predefinits de bytes dins de la trama en seccions seqüencials

anomenades camps (figura 29).

Figura 29. Camps d'una trama estàndard

Per al funcionament correcte de la transmissió dels paquets

d’informació, cadascun dels camps que formen la trama té una funció

concreta que l’ordinador emissor sap com definir i que el receptor sap

com interpretar. Un canvi en el contingut d’aquests camps pot variar

completament la funció final del paquet d’informació.


• Camp d’inici de trama (A). Quan els ordinadors estan connectats a un

medi físic necessiten un mecanisme que els ajudi a difondre els seus

missatges o, a grans trets, avisar de l’enviament d’una trama. És per

això que, prenent el símil de les banderes que hi ha en el frontal d’un

cotxe diplomàtic, totes les trames tenen una seqüència inicial de

bytes de senyalització que avisa de la seva arribada.

• Camp d’adreça (B). Totes les trames contenen informació que

permet identificar-les, com, per exemple, l’adreça de l’ordinador que

envia la informació, això és, l’adreça MAC i l’adreça MAC de

l’ordinador de destinació.

• Camps de longitud i tipologia (C). La majoria de les trames tenen

camps especialitzats amb diferents finalitats en funció de la

tecnologia utilitzada. Per exemple, aquest camp es pot utilitzar per

indicar quin protocol de la capa 3 del model de referència OSI s’ha

utilitzat o bé per especificar-hi la longitud exacta de la trama.

• Camp de dades (D). El principal motiu pel qual s’envien trames és

per obtenir les dades de la capa superior, això és, les dades de

l’aplicació de l’usuari i enviar-les d’un ordinador a un altre. Com si

d’una carta es tractés, dins del sobre, en aquest cas l’embolcall que ha

esdevingut la trama, hi ha el missatge que es vol enviar (les dades).

• Camp de seqüència de verificació de trama (FCS, frame check

sequence) (E). Considerant en quin grau són susceptibles als errors

les trames i els camps continguts, és necessari establir un paràmetre

que verifiqui la integritat de la trama. De fet, el camp de seqüència de

verificació de trama conté un número que és el resultat d’un càlcul

realitzat per l’ordinador que envia la trama. Quan l’ordinador

destinatari rep la trama, torna a calcular el número FCS i el compara

amb el número FCS inserit dins de la trama. En cas que ambdós

números no coincideixin, s’assumeix l’error i la trama és descartada.

L’esquema més senzill per detectar errors es basa en la paritat,

això és, afegir un bit que indica si el nombre de bits de valor 1 en

les dades que el precedeixen és parell o imparell.

Si un sol bit canvia per error durant la transmissió, el missatge

canvia de paritat i l’error es pot detectar (sempre que l’error no es

produeixi en el bit de paritat). Un valor de paritat d’1 indica que hi

ha un nombre imparell d’uns dins de les dades. Un valor de paritat

0 indica que hi ha un nombre parell d’uns dins de les dades.


Trames Ethernet IEEE 802.3Trames Ethernet IEEE 802.3

És important tractar el tipus de trama que hi ha en les xarxes Ethernet

actuals, això és, la trama bàsica Ethernet IEEE 802.3. A diferència d’una

trama genèrica, la trama bàsica Ethernet IEEE 802.3 presenta un

nombre de camps distribuïts més elevat, en aquest cas, en octets (figura

30).

Figura 30. Camps d'una trama Ethernet

Els diferents camps que formen la trama bàsica Ethernet IEEE 802.3

tenen una missió definida per part de l’ordinador emissor perquè siguin

interpretats per l’ordinador receptor. Qualsevol canvi en el contingut

d’aquests camps pot variar la interpretació correcta de la trama.

1. Preàmbul. Amb la intenció de presentar tot tipus de compatibilitat,

aquest camp conté un patró de set octets de longitud on s’alternen l’1 i

el 0 per indicar l’inici de la trama.

2. Delimitador de trama d’inici (SFD). Aquest camp marca el punt final

de la informació de sincronització de temps.

3. Adreça de destinació. Aquest camp conté els sis octets de l’adreça

MAC destinació. En aquest cas, és important destacar que hi ha tres

tipus d’adreces, això és, d’unidifusió (per enviar d’un punt a un altre

punt), multidifusió (per enviar d’un punt a grups de punts) i, per últim,

adreça de difusió (d’un punt a tots els altres).

4. Adreça d’origen. Aquest camp conté els sis octets de l’adreça MAC

d’origen.

5. Longitud/tipus. En cas que el valor inserit sigui més petit que el valor

decimal 1536, el valor fa referència a la longitud. En cas contrari, el

valor especifica el protocol de la capa superior que rep les dades un cop

que s’hagi completat el processament Ethernet.


6. Dades i farcit. Aquest camp pot esdevenir de qualsevol longitud que

no provoqui que la trama excedeixi la seva grandària màxima. De fet, la

unitat màxima de transmissió (MTU, maximum transmission unit)

per l’Ethernet és de 1.500 octets, és a dir, la grandària que no poden

excedir les dades. De fet, en cas de necessitat, s’acostuma a aplicar la

tècnica del farcit de bits (bit stuffing) quan no hi ha prou dades de

l’usuari perquè la trama assoleixi la seva longitud màxima.

7. Seqüència de verificació (FCS, frame check sequence). Aquesta

seqüència conté el codi de redundància cíclica (CRC, cyclic redundancy

check), això és, el valor resultant d’un càlcul per la detecció d’errors en

la trama realitzat per part del dispositiu emissor. És en el moment de la

recepció quan el dispositiu receptor torna a fer aquest càlcul de

verificació per comprovar la integritat de la trama i la inexistència de

possibles errors. En el cas que el càlcul realitzat coincideixi amb el valor

inserit en la trama, la trama seria acceptada. En cas contrari, el

dispositiu receptor la rebutjaria.

Bit stuffing

Prenent el nom de l’acció de farcirels ossos de peluix (bear stuffing),la tècnica del bit stuffing esfonamenta en la inserció de bitsque no contenen (ni en el seuconjunt formen) cap menad’informació perquè el camp dedades de les trames presenta unalongitud mínima.

2.3.5. Control d’accés al medi2.3.5. Control d’accés al medi

El control d’accés al medi (MAC, media access control) fa

referència als protocols que decideixen a quin ordinador es permet

transmetre dades.

A l’hora de parlar del control d’accés al medi (MAC, media access

control) és important citar les dues categories existents, això és, les

deterministes (per torns) i les no deterministes (a grans trets, “el

primer que arriba esdevé el primer a ser servit”).

Protocols MAC deterministesProtocols MAC deterministes

Els protocols MAC deterministes utilitzen una modalitat basada en la

creació de torns. Un exemple d’aquests torns es fonamenta en la

transmissió de testimonis (tokens).


La tècnica de la transmissió de testimonis es fonamenta en un

costum propi de les tribus d’indis nadius americans que, durant les

seves reunions, es passaven el testimoni. De fet, aquell que tenia a

les mans el “bastó” era escoltat per tothom fins que finalitzava el

seu parlament, moment en què el testimoni es passava a una altra

persona.

Hi ha un protocol d’enllaç de dades, que rep el nom d’anell de testimoni

(token ring), en què els ordinadors que estan connectats a la xarxa es

distribueixen en forma d’anell (figura 31). És per aquest anell per on

circula un testimoni (token) de dades especials que és pres

temporalment per l’ordinador que vol transmetre dades. Un cop ha

finalitzat la transmissió de dades, l’ordinador deixa lliure el testimoni

perquè torni a circular per l’anell i pugui ser pres per un altre ordinador.

Figura 31. Xarxa en forma d'anell

Protocols MAC no deterministesProtocols MAC no deterministes

Els protocols MAC no deterministes utilitzen la premissa “el primer que

arriba esdevé el primer a ser servit” (FCFS, first-come, first-served) com,

per exemple, l’accés múltiple amb detecció de portadora i detecció de

col·lisions (CSMA/CD, carrier sense multiple access/collision detect).

Aquest tipus de protocol és el que fa servir Ethernet, atès que permet

que els dispositius de xarxa esdevinguin els responsables d’administrar


el seu dret a transmetre. De fet, la mecànica es fonamenta en el fet que

les estacions d’una xarxa CSMA/CD escoltin quin és el millor moment

per transmetre. Malgrat tot, en cas que dues estacions transmetin

alhora es produeix una col·lisió i cap de les transmissions de les

estacions té éxit.

En el moment en què les estacions de la xarxa senten que hi ha hagut

una col·lisió, esperen en silenci, és a dir, a partir d’una ordre per torns,

les estacions transmissores esperen un període de temps aleatori abans

de transmetre. Aquesta espera per part de les estacions permet que no

hi hagi una segona col·lisió.

Col·lisió

A Ethernet, una col·lisió és elresultat de dos nodes quetransmeten simultàniament. Lestrames de cadascun delsdispositius impacten i es fan malbéquan es troben en el medi físic.

Ethernet MACEthernet MAC

L’Ethernet és una tecnologia de difusió basada en la compartició del

medi en què el mètode d’accés utilitzat és l’accés múltiple amb detecció

de portadora i detecció de col·lisions (CSMA/CD, carrier sense multiple

access/collision detect). Val a dir que aquesta tecnologia de difusió du a

terme tres funcions fonamentals:

1. Transmetre i rebre paquets de dades. 2. Descodificar paquets de dades

i comprovar la validesa de les adreces abans de passar-los a les capes

superiors del model de referència OSI. 3. Detectar els errors que hi

puguin haver en la xarxa o en els mateixos paquets que es transmeten.

En el mètode d’accés múltiple amb detecció de portadora i detecció de

col·lisions (CSMA/CD, carrier sense multiple access/collision detect),

els dispositius de la xarxa treballen “escoltant abans de transmetre” (CS,

carrier sense), és a dir, quan un dispositiu vol enviar dades, en primer

lloc comprova si el medi està ocupat. En cas que estigui lliure, el

dispositiu comença a transmetre les dades, tot i que mentrestant el

dispositiu continua escoltant per confirmar que cap altra estació també

estigui transmetent dades. En cas que es doni aquesta situació, es

podria produir una col·lisió. En cas contrari, el dispositiu finalitza la

transmissió i torna a la modalitat d’oient (figura 32).

Detecció de col·lisió

Els dispositius de xarxa tenen lacapacitat de detectar quan s’haproduït una col·lisió, atès queaugmenta l’amplitud del senyal(CD, collision detect). Quan esprodueix una col·lisió, cadascundels dispositius que estatransmetent dades, continua ambla transmissió durant un breu espaide temps per confirmar que totsels dispositius vegin la col·lisió iintrodueixin un algoritme de retard,això és, esperar un espai de tempsaleatori.


Figura 32. Mètode CSMA

CD

Ara bé, en cas que es produeixi una col·lisió durant la transmissió, se

suspèn immediatament la transmissió del paquet d’informació i es

genera una breu senyal, que indica l’existència d’una col·lisió. Amb tot,

després d’indicar que hi ha hagut una col·lisió, es fa una pausa durant

un temps aleatori per, un cop finalitzat, provar de fer la transmissió

altre cop.

2.3.6. Ethernet 10, 100 i Gigaethernet2.3.6. Ethernet 10, 100 i Gigaethernet

L’Ethernet és una norma de xarxa que, juntament amb els seus

protocols associats IEEE 802.3, ha esdevingut una de les normes

més importants del món. Això va comportar una important

evolució pel que fa a les xarxes d’àrea local actuals.

Dins del gran ventall d’especificacions pròpies de l’Ethernet és força

interessant centrar l’atenció (i descriure) les tipologies més rellevants.

A mode introductiu, cal destacar que la popularitat de l’Ethernet va

començar mitjançant el cable coaxial gruixut (10Base5), tot i que, davant

les dificultats a l’hora de manipular-lo, es va tendir a treballar amb el

cable coaxial prim (10Base2), atès que la seva manipulació era molt més

senzilla (figura 33).


Figura 33. cables coaxials

Aprofitant aquesta tendència cap a la senzillesa d’instal·lació i

manipulació (sense oblidar la reducció corresponent de les despeses

econòmiques), es va acabar introduint el 10BaseT basat en els cables

parells trenats sense apantallar (UTP, unshielded twisted pair).

La potència, la versatilitat i el baix cost del 10BaseT va coincidir amb

una explosió en el nombre d’usuaris de xarxa i d’Internet, i en la

complexitat de les aplicacions. De fet, l’augment de la sol·licitud

d’amples de banda més grans es va traduir en l’aparició de l’Ethernet

ràpid (Fast Ethernet), això és, un conjunt d’estàndards de l’IEEE per a

xarxes Ethernet de 100 Mbps.

Cables UTP

La utilització de cables parellstrenats sense apantallar va motivarla necessitat d’utilitzar repetidors,atès que la seva distància òptimade treball era de 100 metres.

Versions de l’Ethernet a 10 MbpsVersions de l’Ethernet a 10 Mbps

Les implementacions 10Base5, 10Base2 i 10BaseT de l’Ethernet es

poden considerar implementacions heretades de l’Ethernet. De fet,

malgrat aquesta evolució, cal destacar que hi ha algunes coses que no

han variat, com ara les següents:

• Els paràmetres de temporització.


• El format de la trama.

• El procés de transmissió.

• Una regla de disseny bàsica.

El format de la trama és comú en les tres tipologies (10Base5, 10Base2 i

10BaseT) i, a més, el procés de transmissió Ethernet és idèntic fins a la

part inferior de la capa física del model de referència OSI (open system

interconnection).

Versions de l’Ethernet a 100 MbpsVersions de l’Ethernet a 100 Mbps

L’Ethernet ràpid o d’alta velocitat és el nom que s’atorga a una sèrie

d’estàndards de l’IEEE de les xarxes Ethernet a 100 Mbps. Aquesta

tecnologia va sorgir davant la necessitat de tenir una velocitat més

elevada en les xarxes, atès que la important grandària dels arxius

transmesos provocava importants problemes de retràs en les xarxes.

Alguns dels factors que van esdevenir bàsics a l’hora d’implementar

l’Ethernet ràpid van ser els següents:

• L’increment de les velocitats dels processadors.

• L’important augment dels usuaris de les xarxes.

• La necessitat de tenir alts nivells d’amplada de banda per part de les

noves aplicacions.

GigaethernetGigaethernet

Tot i que la tecnologia Ethernet ràpid va esdevenir una de les millores

més importants de la tecnologia Ethernet, va haver-hi una important

progressió amb la instauració de la tecnologia Gigabit Ethernet. De fet,

la Gigaethernet és la principal representant dels avenços de l’enginyeria

i de la capacitat del mercat, atès que és una xarxa 100 vegades més

ràpida que, per exemple, una xarxa basada en la tecnologia 10BaseT.

Cal destacar que la tecnologia Gigaethernet és deu vegades més ràpida

que la tecnologia ràpida, això és l’Ethernet ràpid (Fast Ethernet). Amb

tot, aquest increment de la velocitat implica una sèrie de requeriments

com, per exemple, la duració més curta del temps d’enviament dels bits


(1 na nosegon) i una major vigilància davant la seva alta susceptibilitat

envers el soroll.

Amb l’arribada de la Gigaethernet, allò que va començar com una

tecnologia pròpia de les xarxes d’àrea local (LAN, local area

network), es va estendre a grans distàncies que van fer que la

tecnologia Ethernet esdevingués un estàndard de xarxa pròpia

d’àrees metropolitanes (MAN, metropolitan area network) i

d’àrees molt més àmplies (WAN, wide area network).

Regla 5-4-3Regla 5-4-3

Davant la necessitat que té un ordinador d’escoltar si les trames

Ethernet que ha anat enviant han patit algun tipus de col·lisió abans de

finalitzar la transmissió, es van establir uns límits de grandària per a les

xarxes Ethernet a 10 Mbps. Per dictar els principals paràmetres

d’aquesta limitació es va establir una regla que els englobés tots, això és,

la regla 5-4-3.

Bàsicament, la regla 5-4-3 limita la utilització dels repetidors mitjançant

l’establiment de la premissa “entre dos equips de xarxa no hi pot haver

més de quatre repetidors i cinc segments de cable”. Amb tot, solament

tres segments poden tenir connectats dispositius que no siguin aquests

repetidors mateixos, és a dir, solament dos dels cinc segments utilitzats

es poden dedicar a la interconnexió entre repetidors. De fet, tal com

mostra la figura 34, un dels camins traçats des dels ordinadors menys

allunyats passa per tres segments de cable i dos repetidors i, per tant,

compleix la regla 5-4-3.

Figura 34. Connexions de repetidors

Un exemple de xarxa mal dissenyada és la que es mostra en la figura 35,

on trobem cinc repetidors que actuen com a concentradors connectats

amb una topologia d’arbre. De fet, en la figura 33 es mostra com una de


les rutes traçades entre els dos ordinadors més allunyats passa per cinc

repetidors i sis segments de cable. Aquesta xarxa, però, no funcionaria

de manera adient, ja que el retard introduït per part dels repetidors

seria massa alt.

Figura 35. Xarxa mal dissenyada

2.3.7. Tipus d’enllaç (símplex, semidúplex i dúplex)2.3.7. Tipus d’enllaç (símplex, semidúplex i dúplex)

Les modalitats en què es transmeten les dades per un medi físic

són tres. La modalitat símplex es basa en la transmissió de les

dades en un únic sentit. En el cas de les modalitats semidúplex i

dúplex, les dades es poden transmetre en tots dos sentits, però, en

el cas de la modalitat semidúplex, la transmissió en dos sentits

s’ha de fer per torns.

Prenent l’exemple de la transmissió de la ràdio o la televisió, és possible

comprendre la modalitat de transmissió de dades símplex en què les

dades solament viatgen en un únic sentit.

En el cas de la modalitat de transmissió de dades semidúplex, el tràfic

de dades pot viatjar en tots dos sentits, però complint la condició que les

transmissions no es facin alhora. En aquest cas, un exemple molt clar

per explicar aquesta modalitat de transmissió són els transceptors de

ràdio portàtils, és a dir, els transceptors portàtils.

Transceptors portàtils


La modalitat de transmissió de dades dúplex es fonamenta en la

possibilitat de transmetre el trànsit de dades en tots dos sentits i al

mateix temps.

Des del punt de vista de l’Ethernet dúplex, no hi ha cap mena de

col·lisió, atès que la tecnologia de commutació crea un circuit virtual de

dues estacions punt a punt, o bé mitjançant petits segments quan dos

dispositius s’han de comunicar. A tall d’exemple, podem destacar la

comunicació mitjançant el telèfon com un clar exemple d’una

transmissió de dades en modalitat dúplex.

Dominis de col·lisió

En l'àmbit de l'Ethernet, elsdominis de col·lisió són les àreesde la xarxa per on es propaguenles trames que xoquen. Des delpunt de vista dels dispositius, elsrepetidors i els concentradorspropaguen les col·lisions existentsi els commutadors, els ponts i elsencaminadors no les propaguen.

2.3.8. Autonegociació2.3.8. Autonegociació

Els nodes Ethernet que estan connectats mitjançant un cable de parell

trenat negocien la seva velocitat i modalitat de transmissió abans de

l’establiment de l’enllaç. Aquest procés s’anomena autonegociació i es

fa mitjançant el que es coneix com a polsos d’enllaç.

Hi ha dos tipus de polsos d’enllaç. Aquestes dues versions de pols

d’enllaç s’anomenen pols d’enllaç normal (NLP, normal link pulse) i

pols d’enllaç ràpid (FLP, fast link pulse) (figura 36).

Figura 36. Diferents polsos d'enllaç

Des del punt de vista tècnic, un dels dos tipus de senyal de pols d’enllaç

s’utilitza per informar un dels socis d’enllaç de l’existència d’una nova

estació connectada que busca establir una connexió.


El pols d’enllaç 10BASE-T (NLP, normal link pulse) consisteix en un

pols de mitja ona transmès vuit vegades per segon per un dels dos fils

del parell trenat (sempre que no s’enviïn dades). Amb el

desenvolupament de l’Ethernet ràpid els responsables dels estàndards

van buscar el manteniment de la compatibilitat amb les versions

anteriors. Per aconseguir-ho, van seleccionar el mecanisme més senzill

per negociar el sistema de senyalització física i la configuració més

adient per ser utilitzat.

De fet, les ràfegues del pols d’enllaç ràpid (FLP, fast link pulse)

s’implementen utilitzant un pols d’enllaç normal (NLP, normal link

pulse), però com una ràfega de polsos que conté tota la informació

referent a la velocitat i les funcions de transmissió en dos sentits

(dúplex) del dispositiu que es connecta.

Senyals de dades

La presència d’un pols de dades a manera de pols d’enllaç ràpid (FLP,

fast link pulse) indica un 1 binari, mentre que l’absència indica un 0

binari. Els polsos de dades apareixen entre polsos sincronitzats en què,

des d’un punt de vista genèric, hi ha 17 polsos sincronitzats i la

possibilitat de 16 polsos de dades. Per tant, un pols d’enllaç ràpid (FLP,

fast link pulse) pot tenir entre 17 i 33 polsos (figura 37).

Figura 37.Exemple de polsos d'enllaç

L’autonegociació evita els possibles problemes que hi ha en les

situacions en què una estació d’un enllaç punt a punt transmet

d’acord amb les regles de semidúplex i l’altra d’acord amb les

regles del dúplex.

2.3.9. Les col·lisions2.3.9. Les col·lisions

Les col·lisions s'acostumen a produir quan dos o més estacions Ethernet

transmeten alhora dins d’un mateix domini de col·lisió. A grans trets,

una col·lisió és una col·lisió detectada mentre s’estava provant de


transmetre una trama, tot i que, en intents posteriors, la trama s’ha

transmès correctament.

Aquesta situació és diferent en el cas de les trames amb transmissions

diferides, atès que permeten la inexistència de col·lisions.

Les trames parcials o totalment fallides són les resultants de

l’existència d’una col·lisió, i s’anomenen fragments de la col·lisió.

Transmissió diferida

La transmissió diferida és unprocés de latència en què entrauna estació amb intenció detransmetre si, prèviament, haconfirmat que el medi està ocupat.A grans trets, la transmissió esbasa en una cadena de processos,com “esperar, escoltar itransmetre”.

Els principals tipus d’errors que hi pot haver amb trames Ethernet

s’anomenen col·lisions locals, col·lisions remotes i, finalment,

col·lisions endarrerides.

La col·lisió local és una situació que es produeix quan un senyal que

viatja per un medi es troba amb un senyal d’una altra estació. És en

aquest moment quan les ones se superposen, això és, es cancel·len

algunes parts del senyal i unes altres es reforcen (és a dir, se’n dobla el

valor). Quan es dobla una part del senyal, es produeix un augment del

seu voltatge per sobre del nivell màxim permès. Totes les estacions

presents en el segment de la xarxa on es produeix aquesta situació

notaran aquest augment de la tensió i la identificaran com una col·lisió.

Una de les conseqüències d’una col·lisió és la presència de trossets de

les trames que han col·lidit circulant per la xarxa. En aquest cas, quan el

resultat que es deriva de la col·lisió són trames malmeses que no

presenten la longitud mínima i que, a més, tenen una seqüència de

verificació (FCS, Frame Check Sequence) errònia, s’anomena col·lisió

remota.

Per altra banda, s’anomena col·lisió endarrerida la presència d’una

trama amb la seqüència de verificació errònia provocada per una targeta

d’interfície de xarxa (NIC, Network Interface Card) defectuosa. Val a dir

que també es considera col·lisió endarrerida la degradació de la trama

d’informació per una longitud de cable de xarxa excessiva.

Un cop definits els diferents tipus de col·lisions que hi pot haver, és

important situar la seva influència dins de l’estructura d’una trama

Ethenet IEEE 802.3, tal com mostra la figura 38.


Figura 38. Tipus de col·lisions

Dominis de col·lisió i difusió (//broadcast// i segmentació)Dominis de col·lisió i difusió (//broadcast// i segmentació)

Un domini de col·lisió és, tal com mostra la figura 39, un segment físic

d'una xarxa d'ordinadors on hi ha possibilitats que els paquets puguin

xocar, això és, en el cas que dos ordinadors transmetin per un medi

compartit.

Figura 39. Cinc dominis de col·lisió

Segment de xarxa

Des del punt de vista dels dispositius que hi ha en una xarxa, cal

destacar que els commutadors i els encaminadors segmenten dominis

de col·lisió. En el cas dels concentradors, presenten un únic domini de

col·lisió, és a dir, en el cas que dos equips provoquin una col·lisió en un

segment associat a un port del concentrador, tots els altres dispositius

es veuen afectats (encara que estiguin connectats a diferents ports).

Segment de xarxa

Un segment de xarxa és qualsevolmedi de xarxa compartit com, perexemple, un cable i un dispositiu,això és, un commutador o unconcentrador.

Tal com es veu en la figura 40, un domini de difusió MAC (media access

control) està constituït per tots els dispositius que estan connectats a

una xarxa d’àrea local i que reben difusions de trames de dades enviades

d’una màquina a totes les altres. A grans trets, podem dir que un domini


de difusió MAC és un grup de dispositius de la xarxa que envien i reben

missatges de difusió entre ells.

Figura 40. Tres dominis de col·lisió

Des del punt de vista dels dispositius presents en una xarxa, cal

destacar que els encaminadors segmenten els dominis de difusió.

2.4. Dispositius de xarxes2.4. Dispositius de xarxes

Les xarxes poden ser molt senzilles o increïblement complexes. La

complexitat prové del cablejat i dels dispositius de xarxa. Els dispositius

de xarxa cada vegada són més importants en el funcionament de la

xarxa i com que són molt diferents, cada vegada són més difícils d'usar i

configurar. És important conèixer les funcions i limitacions de cada

dispositiu i escollir-ne els que més s'adeqüen a les necessitats de la

nostra xarxa.

2.4.1. Targetes de xarxa2.4.1. Targetes de xarxa

La targeta de xarxa és un dispositiu bàsic per a la instal·lació d’una

XAL, anomenada també NIC (targeta d’interfície de xarxa o

network interface card). La targeta du a terme les funcions

d’intermediària entre l’element que s’ha de connectar a la xarxa

(ordinador, impressora, etc.) i la xarxa de comunicacions.

NIC: Targeta d’interfície de xarxaper a ordinador de sobretaula.

La targeta de xarxa porta gravats els protocols de comunicacions

necessaris per comunicar les capes física, d’enllaç de dades i de xarxa.


La connexió de la targeta o placa a l’ordinador es fa per una ranura

d’expansió clavada a la placa base de l’ordinador. Aquestes ranures

poden ser ISA, PCI o PCMCIA, encara que actualment hi ha plaques

base que ja porten incorporada la placa de xarxa.

Les funcions d'una targeta per transmetre informació al medi són:

• Mirar la configuració del sistema, per saber la velocitat de

transmissió, i la grandària de la memòria intermèdia (buffer).

• Convertir el flux de bits que li arriba en paral·lel del bus de

l’ordinador en una seqüència sèrie.

• Codificar la seqüència de bits en sèrie en un senyal elèctric adequat.

La instal·lació i configuració d’una placa de xarxa depèn del sistema

operatiu. És un dispositiu de capa 2 –enllaç de dades–, ja que fa un

control d’accés al medi. Per poder enviar localment trames en una

Ethernet, hi ha un sistema d'adreçament que identificarà les plaques de

xarxa i els ordinadors de manera única.

Cada placa de xarxa té una adreça o codi únic anomenada MAC de

48 bits de llargada que s’escriuen hexadecimalment, i per això

solament té dotze dígits.

Dels dotze dígits hexadecimals, els sis primers els assigna l’IEEE i

identifiquen el fabricant. Aquest tros d’adreça MAC s’anomena

identificador exclusiu organitzacional (OUI).

Els sis dígits hexadecimals següents representen i identifiquen de

manera única la targeta: és un número de sèrie que posa el fabricant de

la xarxa. Aquesta adreça, que és única a tot el món, està gravada a la

ROM de la targeta, però es copia a la RAM quan posem en marxa

l’ordinador i s’inicialitza la placa.

LLC

El control d’enllaç lògic és lasubcapa més alta de les dues enquè es divideix la capa d’enllaç dedades definida per l’IEEE. Lasubcapa LLC administra el controld’errors, el control de flux,l’entramat i l'adreçament de lasubcapa MAC. El protocol LLCmés utilitzat és l’IEEE 802.2, queinclou tant les variants orientadesa la connexió com les noorientades a la connexió.


Repartiment de bits en una MAC

Per saber la MAC del vostre ordenador podeu executar des d’MS-DOS:

ipconfig /all.

Hi ha diversos tipus de targetes, depenent del tipus de xarxa on la volem

instal·lar i el tipus de cablatge que emprarem. Normalment no són

compatibles les targetes per a xarxes Ethernet i les targetes per a xarxes

en anell de testimoni.

Veurem les característiques bàsiques d’algunes xarxes Ethernet:

• Targetes 10 base 5: utilitzen cable coaxial gruixut. També es

denomina Thick Ethernet.

• Targetes 10 base 2: utilitzen cable coaxial fi, normalment l’R6-58 o

R6-59.

• Targetes 10 Broad 36: utilitzen cable coaxial de banda ampla.

• Targetes 10 base T: accepten l’RJ-45 a 10. Cable de quatre parell de

fils. Configura l'Ethernet com una estrella.

• Targetes 100 base T: arriben als 100 Mb, i utilitzen també l’RJ-45 i

UTP categoria 5.

Les targetes de velocitat de 10Mbps estan pràcticament endesús.


• Targetes 1000 base T: per arribar a 1.000 Mbps necessiten cables

superiors als de categoria 5, per exemple els de categoria 5 millorada

(categoria 5e). A més, les distancies de cables han de ser molt més

reduïdes. És la base de la tecnologia Gigabit Ethernet.

• 1000 Base LX: la velocitat és de 1.000 Mbps, però utilitza la fibra

òptica com a medi de transmissió. Quan la fibra és multimode es pot

arribar fins als 550 m, però amb fibra monomode s’aconsegueix

arribar fins als 2 km i, si la instal·lació és bona, es pot superar aquesta

distància fins als 10 km.

Elements d'una targeta de xarxa

!Hi ha més estàndards Ethernetque els que s’han exposat almaterial. Podeu consultar méssobre aquests estàndards a laWikipèdia en l'apartat “Ethernet” i“Gigabit Ethernet”.

En algunes instal·lacions d’alt rendiment ja s’està instal·lant Ethernet

10G, que seria la xarxa amb tecnologia Ethernet a 10 Gbps,

majoritàriament sobre fibra, encara que hi ha alguns intents amb èxit

utilitzant cablatge de coure.

Les targetes de xarxes, un cop instal·lades, cal configurar-les. La majoria

de targetes utilitzen tecnologia d’integració automàtica o plug and play

(el sistema operatiu les detecta i ja funcionen). Si no queden

correctament instal·lades, o no tenen aquesta tecnologia, cal

instal·lar-les manualment amb els programes de control –controladors–

específics de la targeta que facilita el fabricant de la xarxa.


2.4.2. Repetidor i amplificadors2.4.2. Repetidor i amplificadors

Els repetidors (figura 41) són dispositius de xarxa de capa 1 –física– en

el model de referència OSI.

Quan les dades es transmeten pel mitjà, s’anomenen senyals i poden

ser elèctriques o polsos de llum. A mesura que avancen pel medi, es

deterioren i es debiliten, i el repetidor regenera i reenvia els senyals de

xarxa a nivell de bits amb la finalitat de recórrer distàncies més llargues.

Normalment només tenen dos ports (connexions per al cablatge).

Figura 41. Esquema d'un repetidor


2.4.3. Concentradors (Hub)2.4.3. Concentradors (Hub)

Símbols del concentrador

Quan els concentradors –hubs– o repetidors multiport reben un senyal

en un port, es copia a tots el ports del concentrador, de manera que tots

els elements de la xarxa reben els senyals. Regeneren i reenvien els

senyals de xarxa com un repetidor, són el punt de connexió per als

diversos elements de la xarxa. Són elements de capa 1 (física).

Normalment tenen vuit, setze o vint-i-quatre ports.

Un concentrador pot portar endollats elements de xarxa (ordinadors,

impressores, etc.) i altres concentradors, dels quals penjaran ordinadors

i més concentradors.

Com que tots els elements de la xarxa estan connectats al mateix medi

físic, i els senyals que envia un element arriben a tots els altres, de

vegades es produeixen col·lisions. Una col·lisió es produeix quan dos bits

es propaguen al mateix temps per la mateixa xarxa. L’àrea de la xarxa

en què es produeix la col·lisió s’anomena domini de col·lisió o domini

d’amplada de banda. Si tenim una xarxa formada per ordinadors,

concentradors i repetidors, tots els elements són al mateix domini de

col·lisió.

Aquests dispositius no reconeixen informació als senyals, ni adreces ni

dades.

Quan tenim una xarxa sense fils, el perifèric que fa les funcions de

concentrador s’anomena punt d’accés.

Concentrador

El punt d’accés actua com un concentrador en transmetre la informació

rebuda a tots els dispositius sense fils i al troncal –backbone– de la

xarxa.


Es pot instal·lar més d’un punt d’accés en una àrea on hi ha més traspàs

de dades, o per cobrir zones més àmplies. Un punt d’accés pot

transmetre i rebre senyals en un radi de cent a tres-cents metres dins

d’un edifici segons els model, i fins a 9,6 km utilitzant antenes externes

amb una línia directa de visió.

Un pont Ethernet sense fils pot ubicar lliurement qualsevol recurs a la

xarxa, pràcticament en qualsevol lloc.

Quan la distància entre dos concentradors és massa gran, o volem evitar

dominis de col·lisió, es pot instal·lar un pont (bridge).

Punt d'accés sense fils i concentrador enun sol aparell

Un pont és un dispositiu de capa 2 –enllaç de dades– que crea dos

segments de xarxa. Cada segment tindrà un domini de col·lisions

diferents, cosa que fa que s’aprofiti més l’amplada de banda.

Els ponts també s’utilitzen per interconnectar xarxes de diferents

topologies (com es pot veure a la figura 42) i diferents protocols a escala

de MAC, per exemple una Ethernet i una xarxa en anell de testimoni:

en aquest cas, el pont tindrà connectors diferents a cada costat de la

xarxa. El pont controla quines adreces MAC pertanyen a cada segment

de xarxa i crea unes taules d’adreces MAC, a partir de les quals pren

decisions.

La funció principal d’un pont és filtrar les trames de capa 2, sense

haver-se d’ocupar dels protocols de xarxa, fent els passos següents:

• Quan li arriben les dades compara l’adreça MAC de destinació amb

les adreces MAC de la seves taules.

• Si decideix que l’adreça MAC de destinació és del mateix segment de

xarxa, no envia les dades a la resta de segments, procés que

s’anomena filtratge. Així es redueix el trànsit entre la resta de

segments.

• Si decideix que l’adreça MAC és d’un altre segment, l’envia al

segment al qual pertany.

• Si decideix que és desconeguda, l’envia i la difon a tots els segments,

procés que s’anomena inundació –flooding.

Una difusió és un paquet enviat a tots els elements dels diferents

segments de la xarxa. Són al mateix domini de difusió els elements de la


xarxa al voltant d’un pont que reben el paquet.

Figura 42. Unió de dues xarxes amb pont

2.4.4. Commutadors (//switchs//)2.4.4. Commutadors (//switchs//)

Els commutadors són elements de capa 2 –enllaç de dades– que

regeneren el senyal i el difonen basant-se en les adreces MAC, similar

als ponts. Actualment substitueixen els concentradors.

La commutació es fa al maquinari, com si fes un pont entre els dos

ports commutats, de manera que aprofita tota l’amplada de banda. Això

s’anomena microsegmentació.

Els commutadors amb tecnologia dúplex (full-duplex) no tenen

col·lisions, però tots els elements són al mateix domini de difusió.

Actualment hi ha commutadors de gamma alta que funcionen amb

mode multicapa i són capaços d’executar funcions de capa 3.

Símbol d'un commutador


2.4.5. Encaminadors2.4.5. Encaminadors

Els encaminadors són uns dispositius de capa 3 –xarxa– que s’utilitzen

per interconnectar xarxes que treballen en xarxes diferents. Els

protocols de comunicació de les diferents xarxes han de ser iguals i

compatibles; a les capes superiors, els nivells inferiors 1 i 2 poden

diferir sense afectar l’encaminament.

La seva funció bàsica és dirigir els paquets que rep fins a la seva

destinació després d’haver trobat la millor ruta. Quan rep un paquet,

extreu l’adreça del destinari i decideix la millor ruta a partir de

l’algorisme i la taula d’encaminament que utilitzi. Un encaminador

disposa de les seves adreces pròpies a escala de xarxa.

Símbols d'un encaminador

2.4.6. Altres elements2.4.6. Altres elements

La tecnologia com més va ofereix més prestacions i serveis, i per això el

mercat té nous dispositius per instal·lar als ordinadors o a la xarxa. Tot

seguit en veurem algun:

• Veu: telefonia sobre IP. Els telèfons es connecten a la xarxa, i es

poden comunicar entre ells i amb l’exterior per mitjà d’una

operadora. La comunicació entre els telèfons de la xarxa és de cost

zero.

• Mòdem cable: s’utilitza per connectar l’equip a les xarxes de cable

coaxial. Es pot tractar també d’un dispositiu que funciona com a pont

o encaminador.

• Mòdem: és un dispositiu que permet a un ordinador enviar i rebre

informació per mitjà de la xarxa telefònica commutada, que transmet

senyals analògics. Un mòdem pot ser intern –connectat a les ranures

d’expansió de la placa base– o extern –connectat per mitjà del port en

sèrie o USB. Per a la transmissió de la informació a través de mòdem,

hi ha gran quantitat d’estàndards, a causa dels avenços que han

permès l’augment de la velocitat de transmissió.

smx_m5_u1

Documents

Transcript of smx_m5_u1