conceptos basicos de redes

Conceptos Básicos de Redes
En los años recientes, las redes de computación han ido creciendo en importancia a medida que las organizaciones confían a una red sus aplicaciones de comunicaciones como correo electrónico y las funciones vitales de su operación de negocios como aplicaciones de Base de Datos.
Esta introducción ayuda a explicar Ethernet y Fast Ethernet (Ethernet Veloz), las cuales son dos de las más populares tecnologías utilizadas en redes.
LANs
Las redes son conjuntos de computadoras independientes que se comunican una con otra sobre un medio de red.
Redes de Area Local (Local Area Networks o LANs) son aquellas redes usualmente confinadas a un área geográfica, tal como un edificio individual o el Campus de una Universidad.
LANs, sin embargo, no son necesariamente simples en diseño, en la medida que ellas pueden conectar muchos cientos de computadoras y ser utilizadas por miles de usuarios.
El desarrollo de varios protocolos de interconexión estándar y medios de transmisión han hecho posible la proliferación de LANs en organizaciones a nivel mundial para aplicaciones de negocios y aplicaciones educacionales.
WANs
A menudo una red está localizada en múltiples localizaciones físicas.
La interconexión de áreas amplias ("Wide Area Networks) es la conexión de multiples LANs que se encuentran geográficamente separadas.
Esto se logra conectando las diferentes LANs utilizando servicios que incluyen líneas de teléfono dedicadas (punto a punto), o de discado tanto sincrónicas como asincrónicas, vínculos satelitales, y servicios de transporte de paquetes.
La interconexión de área amplia puede ser tan simple como proveer modems y un servidor de acceso remoto para permitir a los empleados remotos conexiones para discado entrante ("dial in"); o esta puede ser tan compleja como vincular cientos de oficinas de sucursales a lo largo del mundo utilizando protocolos especiales de ruteo y filtros para minimizar el costo de enviar datos a lo largo de grandes distancias.
Internet
Con el incremento meteórico en la demanda por conectividad, la Internet se ha convertido en la autopista de comunicaciones para millones de usuarios.
La Internet estuvo inicialmente restringida a instituciones militares y académicas. Nació siendo la red de la Administración de Programas de Investigación Avanzados (Advanced Research Programs Administration) del Departamento de Defensa de los Estados Unidos de Norteamérica y se la conoció como ARPANet.
Esta se utilizaba para interconectar los laboratorios de Universidades que llevaban a cabo proyectos de Investigación financiados por el Departamento de Defensa y Centros de Investigación del mismo Departamento de Defensa.
Con el tiempo y a medida que se difundía más y más su uso, está se dividió en dos por razones de seguridad.
ARPANet se preservó para la comunicación de proyectos del area civil y se fue abriendo a otras organizaciones no gubernamentales.
El Departamento de Defensa creó por separado DARPANet (Defense Advanced Research Program Administration Network) aunque siguió financiando generosamente el desarrollo de ARPANet al darse cuenta del vital interés estratégico en que los Estados Unidos lideraran el desarrollo de la transmisión digital de información.
Internet (como se conoce hoy a la vieja ARPANet) ahora es un canal abierto de información para casi cualquier forma de información y de comercio. Los sitios Web de Internet proveen hoy recursos personales, educacionales, políticos y económicos a todos los rincones del planeta.
Intranet
Con el advenimiento de programas basados en Navegadores ("browsers") para Internet, hay hoy en día un fenómeno llamado Intranet, el cual ha sido desarrollado por empresas y otras organizaciones privadas.
Una Intranet es una red privada que utiliza herramientas tipo Internet, pero disponible solamente dentro de la organización.
Para grandes organizaciones, una Intranet provee a los empleados de un modo fácil de acceder a la información de la organización a través del mismo tipo de herramientas utilizadas para salir de la organización.
Ethernet
Ethernet es la más popular tecnología de soporte físico de LAN en uso hoy. Otros tipos de soperte físico de LAN incluyen Token Ring, Fast Ethernet, Interfaz de Datos Distribuída por Fibra (óptica) (Fiber Distributed Data Interface o"FDDI"), Modo de Transferencia Asincrónico (Asynchronous Transfer Mode o "ATM") y LocalTalk.
Ethernet es popular porque logra un buen balance entre velocidad, costo y facilidad de instalación. Estos puntos fuertes, combinados con una amplia aceptación en el mercado informático y la habilidad para soportar virtualmente todos los protocolos populares de red, hacen de Ethernet una tecnología de red ideal para la mayoría de los usuarios de computadoras hoy en día.
El estándar Ethernet está definido por el Intituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (Institute of Electrical and Electronic Engineers o "IEEE") como el estándar IEEE 802.3. Este estándar define las reglas para configurar una Ethernet y especifica a su vez como interactúan entre sí los elementos de una red Ethernet. Adhiriendo al estándar IEEE, equipamiento y protocolos de red interactuarán eficientemente.
Fast Ethernet
Para redes Ethernet que requieren altas velocidades de transmisión, fue establecido el estándar Fast Ethernet (IEEE 802.3u). Este estándar eleva el límite de velocidad de transmisión de 10 Megabits por segundo (Mbps) a 100 Mbps con solo mínimos cambios en los cableados existentes.
Hay tres tipos de Fast Ethernet:
100BASE-TX: para el uso con cableados de par trenzado sin malla (Unshielded Twisted Pair o "UTP") nivel 5.

100BASE-FX: para el uso con cables de fibra óptica.
100BASE-T4: el cual utiliza un par extra de hilos para utilizar cableado existente tipo UTP nivel 3.
El estándar 100BASE-TX se ha vuelto el más popular debido a su gran compatibilidad con el estándar Ethernet 10BASE-T.
Para el encargado de redes, la incorporación de Fast Ethernet dentro de una configuración existente representa todo un mundo de decisiones.
Para cada sitio en la red debe determinar el número de usuarios que realmente requieren una velocidad de transmisión más elevada.
Debe decidir también sobre cuales segmentos troncales específicamente deben ser reconfigurados a 100BASE-TX y luego elegir el equipamiento necesario para conectar los segmentos 100BASE-TX con los segmentos 10BASE-T existentes.
Ethernet de 1.0 Gigabit es una tecnología futura que promete una migración mas allá de Fast Ethernet de modo tal que las generaciones futuras de redes soportarán aún más altas velocidades de transferencia de datos.
Protocolos
Los Protocolos de red son estándares que permiten a las computadoras comunicarse.
Un protocolo define:
Como las computadoras se identificarán unas a otras sobre una red.
La forma que los datos deben tomar para ser transmitidos.
Como esta información debiera ser procesada una vez que llega a destino.
Los Protocolos también definen los procedimientos para el manejo de transmisiones o "paquetes" dañados o perdidos totalmente.
IPX (para Novell NetWare)
TCP/IP (para UNIX, Windows NT, Windows 95 y otras plataformas)
DECnet (para redes de computadoras DEC de Digital Equipment Corp.)
AppleTalk (para computadoras Macintosh)
NetBIOS/NetBEUI (para redes LAN Manager y Windows NT)
son algunos de los tipos principales de protocolos de redes en uso.
Aunque cada protocolo de red es diferente, todos ellos son capaces de compartir un mismo cableado físico.
Este método común de acceso a la red física permite a múltiples protocolos coexistir pacíficamente en el medio de red, y permite al constructor de la red el uso de equipamiento común para una variedad de protocolos.
Este concepto es conocido como independencia del protocolo o "protocol independence" lo cual significa que los dispositivos son compatibles en las capas o niveles físico, "physiscal layer" y de vínculo de datos, "data link layer"; permitiéndole al usuario correr muchos protocolos diferentes sobre el mismo medio.
Medio
Una parte importante del diseño e instalación de una red Ethernet es seleccionar el medio Ethernet a mano más apropiado. Hay cuatro tipos principales de medios en uso hoy:
Cable Coaxil Grueso ("Thick wire" o "Thick Ethernet") para redes 10BASE5
Cable Coaxil Fino ("Thin wire" o "Thin Ethernet") para redes 10BASE2
Par Trenzado Sin Malla ("Unshielded Twisted Pair" o "UTP") para redes 10BASE-T
Fibra Optica ("Fiber optic") para redes 10BASE-FL o para redes de Vínculos Inter-repetidores de Fibra Optica ("Fiber-Optic Inter-repeater Link" o "FOIRL").
Esta amplia variedad de medios refleja la evolución de Ethernet y también demuestra la flexibilidad de la tecnología.
Thickwire fue uno de los primeros sistemas de cableado utilizados en Ethernet pero era dificil de trabajar y caro. Este evolucionó al cable coaxil fino, el cual es más fácil de trabajar y menos caro.
Hoy, los más populares esquemas de cableado son 10BASE-T y 100BASE-TX los cuales utilizan cable par trenzado sin malla (UTP).
Este es similar al cable telefónico y viene en una variedad de grados, con cada grado superior ofreciendo una mejor performace.
El cable Nivel 5 es el grado más alto y más caro, ofreciendo soporte para velocidades de transmisión de hasta 100 Mbps.
Los cables nivel 4 y nivel 3 son cables menos costosos, pero ofrecen soporte para velocidades de transmisión menores.
Cable nivel 4 puede soportar velocidades de hasta 20 Mbps, mientras que el cable nivel 3 soporta velocidades de hasta 16 Mbps.
El estándar de cableado Ethernet 100BASE-T4 permite soportar velocidades de transmisión de hasta 100 Mbps sobre cable nivel 3, pero a expensas de agregar otros dos "pares" de cables (4 pares en vez de los 2 pares usados para 10BASE-T); para la mayoría de los usuarios, esto es un esquema sin sentido y en consecuencia 100BASE-T4 ha tenido poca popularidad. Cables nivel 2 y nivel 1 no son utilizados en los cableados de redes.
Para aplicaciones especializadas las redes Ethernet basadas en fibra óptica o 10BASE-FL son los segmentos más populares.
El cable de fibra óptica es más costoso, pero es insustituible para situaciones donde las emisiones electrónicas y los riesgos ambientales son un problema a tener en cuenta.
El cable de fibra óptica es a menudo utilizado para aplicaciones inter-edificio para aislar equipamientos de red de daños eléctricos ocasionados por descargas de rayos debido a que este no conduce electricidad.
El cable de fibra óptica puede también ser útil en áreas donde hay gran interferencia electromagnética, como por ejemplo el piso de una fábrica.
El estándar Ethernet permite segmentos de cable de fibra óptica de hasta 2 kilómetros de longitud, convirtiendo a la Ethernet por fibra óptica en la elección perfecta para conexión de nodos y edificios que de otro modo no serían alcanzables por medios de conductores de cobre.
Topologías
Los medios Ethernet son usados en dos configuraciones generales o topologías de red; línea o "bus" y estrella o "star".
Estas dos topologías definen como los "nodos" son conectados entre sí.
Un nodo es por definición un dispositivo activo conectado a una red, como por ejemplo una computadora o una impresora (conectada directamente a una red y no a través de una computadora).
Un nodo puede también ser una parte del equipamiento físico de la red, como por ejemplo un "hub", "switch" o un "router".
Una topología tipo "bus" consiste de nodos vinculados entre sí en serie con cada nodo conectado a un largo cable o "bus".
Muchos nodos pueden entrar al bus y comenzar a comunicarse con todos los otros nodos sobre ese segmento de cable. Una ruptura en cualquier parte del cable de comunicación o "bus" causará entonces, necesariamente, la ruptura de las comunicaciones y la inoperabilidad de la red, hasta tanto esta ruptura sea reparada.
Ejemplos de topologías tipo "bus" incluyen los estándares de cableado 10BASE2 y 10BASE5.
Los estándares de cableado Ehternet 10BASE-T y Fast Ethernet usan una topología estrella o "star".
Generalmente una computadora está localizada en un extremo del segmento, y el otro extremo termina en un "hub" o concentrador de comunicaciones.
Debido a que UTP es a menudo cableado junto con el cableado telefónico, la localización física del concentrador suele coincidir con la de los concentradores telefónicos, o bien estará (en otros casos) en otros lugares donde sea conveniente conectar segmentos UTP al "backcone" o concentrador central.
La ventaja principal de este tipo de redes es su confiabilidad, dado que si alguna de estas conexiones o segmentos "punto-a-punto" se rompe, solo afectará a los dos nodos vinculados, otros usuarios de computadoras sobre la red continuarán operando como si ese segmento no existiera.

Colisines
oEthernet es un medio compartido, de modo que existen reglas para el envío de paquetes con el fin de evitar conflictos y proteger la integridad de los datos.
Los nodos de una red Ethernet envían paquetes cuando ellos determinan que la red no está en uso. Esta determinación se hace esperando un tiempo (cuya duración es aleatoria) después del último paquete que se está transmitiendo en la red en ese momento. Transcurrido este tiempo, se determina que la red esta disponible para efectuar una transmisión.
Es posible que dos nodos en localizaciones físicas distantes traten de enviar datos al mismo tiempo.
Cuando ambas PCs están transfiriendo un paquete a la red al mismo tiempo se produce una colisión.
Este mecanismo es similar al que utilizamos los humanos al conversar, cada uno espera un tiempo (aleatorio) desde que el otro emitió la última palabra antes de determinar que terminó de decir lo que quería y proceder entonces a contestar. Si por algún motivo erramos en la determinación, hablaremos los dos al mismo tiempo generando una colisión y deberemos detenernos y re-comenzar.
Minimizar las colisiones es un elemento crucial en el diseño y operación de redes.
El incremento de las colisiones es a menudo el resultado de demasiados usuarios en una red, lo que produce una notable disminución en el ancho de banda efectivo de la red.
Esto puede enlentecer la performance de la red desde el punto de vista de los usuarios.
Segmentar la red, donde la red es dividida en diferentes piezas unidas lógicamente con un "bridge" o un "switch", es una manera de reducir una red superpoblada.
Productos Ethernet
Los estándares y tecnologías que han sido recién descriptos se traducen en productos específicos. Los encargados de redes pueden utilizar estos para la construcción de redes Ethernet. El siguiente texto discute los productos clave para construir una red Ethernet.
Transceivers
Los Transceivers son utilizados para conectar nodos a varios medios Ethernet.
La mayoría de las computadoras y placas de interfaz de red poseen un transceiver 10BASE-T o 10BASE2 incorporado ("built-in"), permitiéndoles conectarse directamente al medio Ethernet sin la necesidad de un transceiver externo.
Muchos dispositivos Ethernet compatibles proveen un conector AUI, el cual permiter al usuario conectarse a cualquier tipo de medio vía un transceiver externo.
El conector AUI consiste en un conector (hembra del lado de la PC y macho del lado del transceiver) de 15 pines tipo D-shell.
Cables Thickwire o ThickEthernet (10BASE5) también utilizan transceivers para permitir conexiones.
Para redes fast Ethernet, una nueva interfaz llamada MII (Interfaz Medio Independiente o "Media Independent Interface") fue desarrollada para ofrecer un modo flexible de soportar conexiones de 100 Mbps.
La MII es un modo bastante difundido de conectar vínculos 100BASE-FX a dispositivos Fast Ethernet basados en cobre.
Network Interface Cards
Las Tarjetas Adaptadoras de Red (o "Network Interface Cards", comunmente mencionadas como NICs), son utilizadas para conectar una PC a una red.
La NIC provee una conexión física entre el cable de red y el Bus interno de la PC.
Diferentes tipos de computadoras tienen diferentes arquitecturas de Bus.
Ranuras o "slots" de expansión PCI ("bus mastering" o no) son hallados frecuentemente en PCs 486 y Pentiums y ranuras o "slots" de expansión ISA ("Industry Standard Arquitecture") o EISA ("Enhanced Industry Standard Arquitecture") son hallados frecuentemente en computadoras personales clase 386 o anteriores.
Las tarjetas de interfaz de red vienen en tres variedades básicas; 8 bits, 16 bits y 32 bits.
Cuanto más grande es el número de bits que puede ser transferido por la placa de red, mayor será la velocidad a la cual la tarjeta adaptadora podrá transferir los datos al cable de red.
Muchos adaptadores NIC cumplen con las especificaciones Plug-and-Play (PnP).
En los sistemas PnP los adaptadores NIC son configurados automáticamente sin la intervención del usuario, mientras que en los sistemas no PnP, la configuración es hecha manualmente a través de un programa de puesta en marcha ("Setup") y/o manualmente a través de "Jumpers" o "DIP switches". Aquellas NIC en las cuales el programa de puesta en marcha o "Setup" configura todas las opciones de trabajo de la NIC y las graba en su memoria ROM interna se las denomina "Jumperless" (del inglés "sin Jumper").
Existen tarjetas para soportar casi todos los estándares de cableado, incluyendo el último ambiente Fast Ethernet.
Las tarjetas NIC Fast Ethernet son a menudo capaces de manejar 10/100 Mbps, y se configurarán automáticamente a la velocidad apropiada (10 Mbps o 100 Mbps).
Conexión de red Full duplex es otra opción, donde una conexión dedicada a un switch permite a la NIC operar al doble de velocidad (transmitiendo y recibiendo al mismo tiempo, muy útiles por ejemplo en aplicaciones tipo audio-chatting o video-conferencia).
Hubs/Repetidores
Hubs/repetidores o "repeaters" son utilizados para conectar dos o más segmentos Ethernet de cualquier tipo de medio.
A medida que los segmentos exceden su longitud máxima, la calidad de la señal comienza a deteriorarse.
Los Hubs proveen la amplificación de señal requerida para permitirle a un segmento extenderse a una distancia mayor.
Un hub toma cualquier señal entrante y la repite a todos los restantes puertos de salida.
Los hubs Ethernet trabajan necesariamente en topologías estrella o "star" tales como 10BASE-T.
Un hub multi-puerto de par trenzado, permite que varias conexiones de segmentos "punto-a-punto" se reúnan en una red.
Un extremo del vínculo "punto-a-punto" es conectado al hub y el otro es conectado a la computadora.
Si el hub es conectado al backbone, entonces todas las computadoras en los extremos de los segmentos de par trenzado pueden comunicarse con todos los "hosts" del backbone.
El número y tipo de hubs en cualquier dominio de colisión está limitado por las reglas de Ethernet. Estas reglas de repetidores serán discutidas con más detalle luego.
Un hecho muy importante a tener en cuenta acerca de los hubs es que ellos solamente permiten a los usuarios compartir Ethernet.
Una red de hubs/repetidores o "repeaters" se la denomina como "shared Ethernet", significando que todos los miembros de la red están habilitados para transmisión de datos sobre una red única (o dominio de colisión). Esto quiere decir que los miembros individuales de una red compartida obtendrán solo un porcentaje del ancho de banda total disponible.


PARTE 2

parte 2 – Agregando Velocidad
Mientras los repetidores permiten a las redes extenderse mas allá de las limitaciones normales de distancia, ellos se encuentra aún limitados en el número de nodos que pueden ser soportados.
Bridges y Switches, por su capacidad de soportar segmentos Ethernet completos en cada puerto, permiten a las redes crecer a tamaños significativamente más grandes.
Adicionalmente, Bridges y Switches filtran selectivamente el tráfico de red hacia abajo enviando tan solo aquellos paquetes que necesitan ser vistos en cada segmento de la red, incrementando de este modo el rendimiento de cada segmento de la red y de ésta como un todo.
Proveyendo simultáneamente más flexibilidad para la implementación de diversas topologías de red y mejor performance, Bridges y Switches continuarán ganando aceptación entre los administradores de redes.
Bridges
La función de un Bridge (en inglés "Puente") es conectar redes separadas uniéndolas.
Los Bridges pueden conectar diferentes tipos de redes (tales como Ethernet y Fast Ethernet) o redes del mismo tipo.
Los Bridges "mapean" las direcciones Ethernet de los nodos que residen en cada segmento de red y luego permiten pasar a través del Bridge ("Puente") solamente el tráfico necesario.
Cuando un paquete es recibido por el Bridge, el Bridge determina los segmentos de origen y destino.
Si estos segmentos coinciden, el paquete es descartado ("dropped" o "filtered"); si los segmentos son distintos, entonces el paquete es transferido al segmento correcto.
Adicionalmente, los Bridges evitan que paquetes malos o dañados se distribuyan innecesariamente simplemente no re-transmitiéndolos.
Los Bridges son llamados dispositivos "store-and-forward" (almacena y envía) porque ellos examinan el contenido del paquete Ethernet completo antes de realizar las decisiones de filtrado o envío.
El filtrado de paquetes y la regeneración de paquetes enviados permite a la tecnología de bridging partir una red en dominios de colisión separados.
Esto permite mayores distancias y que más repetidores sean utilizados en el diseño total de la red.
La mayoría de los Bridges son "self learning task bridges", lo que quiere decir que ellos determinan la dirección Ethernet del usuario en el segmento construyendo una tabla a medida que los paquetes son pasados a través de la red.
Esta capacidad de auto-aprender eleva dramáticamente la posibilidad de crear "loops" o caminos circulares en redes que poseen un gran número de Bridges.
Dado que cada dispositivo aprende la configuración de la red, un camino en círculo o "loop" presenta información conflictiva sobre en cual segmento está localizada una dirección específica y fuerza entonces al dispositivo a enviar todo el tráfico.
El algoritmo de "Spanning Tree" es un estándar de software (puede encontrárselo dentro de la especificación IEEE 802.1d) que describe como switches y bridges pueden comunicarse para evitar caminos circulares o "loops" en las redes.
Ethernet Switches
Los Switches Ethernet son una expansión del concepto de Ethernet bridging.
Si tiene sentido vincular dos redes a través de un Bridge, porque no desarrollar un dispositivo que pueda vincular cuatro, seis, diez o más redes juntas?
Esto es exactamente lo que un Switch de red hace.
Los Switches de red vienen en dos arquitecturas básicas, "cut-through" y "store-and-forward".
Los Switches Cut-through han tenido en el pasado una ventaja de velocidad, cuando un paquete ingresa al switch este examina únicamente la dirección de destino antes de enviarlo al segmento de destino.
Un Switch "store-and-forward", por el contrario, acepta y analiza el paquete entero antes de enviarlo a su dirección de destino. Le toma más tiempo examinar el paquete entero, pero esto le permite al switch determinar posibles errores o daños en los paquetes y detener su propagación a través de la red.
Hoy, la velocidad de los Switches "store-and-forward" ha alcanzado la de los Switches "cut-through" a punto tal que la diferencia entre los dos se ha vuelto mínima.
También existen un gran número de Switches híbridos que mezclan arquitecturas "cut-through" y "store-and-forward".
Tanto los Switches "cut-through" como los "store-and-forward" separan una red en dominios de colisión, permitiendo extender las reglas de diseño de redes.
Cada uno de los segmentos unidos a un switch Ethernet posee un ancho de banda completo de 10 Mbps compartido por menos usuarios, lo cual resulta en una mejor performance, en contraposición a los hubs que solamente permiten compartir el ancho de banda en una Ethernet única.
Switches más nuevos ofrecen hoy vínculos de alta velocidad, ya sea FDDI, Fast Ethernet o ATM, la cual puede ser utilizada para vincular switches entre sí o para proveer ancho de banda agregado a servidores particularmente importantes a los cuales llega una gran cantidad de tráfico.
Una red compuesta de un número de switches vinculados entre sí por medio de "up-links" se la denomina red de backcone colapsado o "collapsed backbone" network.
Routers
Los Routers trabajan de un modo similar a los switches y bridges en el sentido de que ellos filtran el tráfico de salida de una red.
Estos filtran más bien por protocolos específicos que por direcciones de paquetes.
Los Routers nacieron como una necesidad de dividir redes lógicamente más que físicamente.
Un router IP puede dividir una red en varias sub-redes de modo tal que solamente tráfico destinado a una dirección IP particular puede pasar a través de segmentos.
El precio pagado por este tipo de inteligencia de despacho y filtrado es usualmente calculado en términos de velocidad de la red.
Tal filtrado requiere más tiempo que el necesario en un switch o un bridge, los cuales solo miran a la dirección Ethernet, pero en redes mas complejas la eficiencia de la red mejora de todas maneras.
Servidores
Cuando hay una demanda de acceso a un archivo o dispositivo particular entre los usuarios de una red, se debe encontrar un mecanismo que permita que tales recursos sean compartidos.
Los servidores son dispositivos de red que permiten que sus archivos, dispositivos u otros recursos sean compartidos por los usuarios de la red.
Los servidores de archivos son computadoras diseñadas para dar a los usuarios acceso a los archivos almacenados en sus discos rígidos.
Los servidores de impresión son dispositivos que conectan una impresora a la red y permiten a todos los usuarios de la red acceder a la impresora.
Servidores de terminales permiten a terminales conectarse directamente a una red y acceder a cualquier "host" disponible.

Criterios de Diseño de Redes
Ethernet y Fast Ethernet tienen reglas de diseño que deben seguirse si se desea un funcionamiento correcto.
El máximo número de nodos, el número de repetidores y la distancia máxima de los segmentos están definidos por las propiedades eléctricas y mecánicas de cada tipo de medio Ethernet y Fast Ethernet.
Una red utilizando repetidores, por ejemplo, tiene restricciones que tienen que ver con las limitaciones de tiempo de Ethernet.
Aunque las señales eléctricas sobre un medio Ethernet viajan a velocidades cercanas a las de la luz, aún así le toma un tiempo no despreciable a la señal el viajar de un extremo al otro de una red Ethernet grande.
El estándar Ethernet asume que a una señal le llevará aproximadamente unos 50 microsegundos el llegar a destino.
Si el diseño de la red viola las reglas para la cantidad de repetidores , entonces este tiempo no será logrado y la estación que envió la señal, no habiendo recibido acuse de recepción del paquete, lo re-enviará.
Esto puede conducir a paquetes perdidos, exceso de re-envío de paquetes, lo cual puede provocar un enlentecimiento de la red y crear problemas a las aplicaciones.
Red
Nodos Max.
Distancia Max.
Tipo
Por Segmento
Por Segmento
10BASE5
100
500 m
10BASE2
30
185 m
10BASE-T
2
100 m
10BASE-FL
2
2000 m
Ethernet está sujeta a la regla "5-4-3" sobre emplazamiento de repetidores: la red puede tener solo 5 segmentos conectados; solo puede utilizar 4 repetidores y de los 5 segmentos solamente 3 pueden contener usuarios unidos a ellos; los otros dos deben ser vínculos inter-repetidores.
Fast Ethernet ha modificado las reglas de repetidores, ya que al mínimo tamaño de paquete le lleva menos tiempo ser transmitido que en la Ethernet estándar.
La distancia de los vínculos de red y el estándar permiten un menor número de repetidores.
En redes Fast Ethernet, hay dos clases de repetidores.
Repetidores Clase I que tienen una latencia de 0.7 microsegundos o menor y están limitados a un repetidor por red.
Repetidores Clase II que tienen una latencia de 0.46 microsegundos o menor y están limitados a dos repetidores por red.
Las siguientes son las distancias (diámetro) características para estos tipo de combinaciones de repetidores Fast Ethernet:
Fast Ethernet
Cobre
Fibra
Ningún repetidor o "repeater"
100 m
412 m*
Un repetidor o "repeater" "Class I"
200 m
272 m
Un repetidor o "repeater" "Class II"
200 m
272 m
Dos repetidores o "repeaters" "Class II"


228 m
*Full Duplex Mode 2 km


Cuando las condiciones requieren más distancia o un incremento en el número de nodos/repetidores, un bridge, router, o switch puede ser usado para conectar múltiples redes juntas.
Estos dispositivos esencialmente "unen" dos redes separadas, permitiendo que los criterios de diseño de la red re-comienzen.
Con switches, los diseñadores de redes pueden construir redes grandes que funcionen bien.
Cada red conectada vía uno de estos dispositivos se la denomina como un dominio de colisión separado dentro de la red total.
La reducción en costos de bridges y switches ha reducido el impacto de los repetidores en las reglas de diseño.

Cuando Ethernet se vuelve demasiado lenta
A medida que más usuarios son agregados a una red compartida o a medida que aplicaciones que requieren cada vez más datos son añadidas, la performance de la red se deteriora.
Esto es así porque todos los usuarios en una red compartida son competidores entre sí por bus Ethernet.


Una red Ethernet moderadamente cargada de 10 Mbps compartida por 30 a 50 usuarios, trabajará usualmente a un ritmo sostenido que rondará cerca de los 2.5 Mbps después de tener en cuenta el overhead de paquetes, los huecos de transmición inter-paquetes y las colisiones.
Incrementando la cantidad de usuarios (y con ello la transmisión de paquetes) crea un incremento potencial para las colisiones.
Las colisiones ocurren cuando dos o más nodos tratan de enviar información al mismo tiempo. Cuando ellos se dan cuenta que una colisión ha ocurrido, cada nodo espera un tiempo aleatorio antes de intentar una nueva transmisión.
Con Ethernet compartida, la probabilidad de colisiones se incrementa a medida que más nodos son agregados al dominio de colisión compartido de la Ethernet compartida.
Uno de los pasos para aliviar los problemas es segmentar el tráfico con un bridge o switch.
Un switch puede reemplazar un hub y mejorar la performance de la red.
Por ejemplo, un switch de 8 puertos puede soportar 8 Ethernets, cada una corriendo a 10 Mbps efectivos.
Otra opción es dedicar uno o más de estos puertos de switch a un dispositivo de alto tráfico tal como un Servidor de Archivos ("File Server").
Aplicaciones multimediales y de video demandan tanto como 1.5 Mbps continuos de ancho de banda y tal como vimos antes, tal usuario individual se vería obligado a obtener esta cantidad de ancho de banda para él solo de una red que en promedio comparte 10 Mbps.
Si Ud. Le agrega que el video se verá disjunto o a cuadros salteados si el ritmo de transferencia de datos no puede ser sostenido, entonces, la presión sobre el encargado de redes por proveer una mayor performance para soportar esta aplicación se incrementará.
Cuando se agregan a la red, switches Ethernet proveen un número de mejoras sobre las redes compartidas.
La mejora más notoria y evidente será sin duda la de dividir la red en segmentos más pequeños y más rápidos.
Los switches Ethernet examinan cada paquete, determinan adonde un paquete está destinado y luego envían el paquete solamente a aquellos puertos a los cuales el paquete debe ir.
Los switches modernos son capaces de hacer todas estas tareas a la velocidad del cable ("wirespeed"), esto es, sin agregar demora alguna.
Además de decidir cuando envíar un paquete y cuando este debe ser filtrado, los switches Ethernet también regeneran completamente el paquete Ethernet.
Esta regeneración del paquete le permite a cada puerto de un switch ser tratado como un segmento Ethernet completo, capaz de soportar la longitud total del cableado con todas las restricciones de los repetidores.
Adicionalmente, paquetes defectuosos son identificados por switches Ethernet e inmediatamente descartados de toda transmisión futura. Esta actividad de "limpieza" mantiene los problemas aislados a un segmento individual y evitan que ellos deterioren la actividad en la red total.
Este aspecto del "switching" no puede ser pasado por alto en un ambiente de red donde los problemas de hardware deben ser anticipados.
"Full duplex" es otro método de incrementar el ancho de banda a workstations dedicadas o servidores.
Para utilizar "full duplex", tarjetas de interfaz de red especiales son utilizadas en una workstation o en el servidor, y el switch debe soportar operar en "full duplex".
"Full duplex" duplica el ancho de banda de un vínculo, proveyendo 20 Mbps para Ethernet y 200 Mbps para Fast Ethernet.
Implementar Fast Ethernet para incrementar la performance es el próximo paso lógico.
Los dispositivos de más alto tráfico pueden ser conectados a switches y entre ellos, vía Fast Ethernet de 100 Mbps, proveyendo así un enorme ancho de banda.
Muchos switches son diseñados teniendo esto en mente, y los mismos poseen conexiones de "uplink" Fast Ethernet para conectarse a un servidor o a otros switches.
Eventualmente, Fast Ethernet puede ser desarrollada hasta los usuarios de los equipos desktop, tan solo equipando a todas las computadoras con tarjetas de interfaz de red Fast Ethernet y usando switches y repetidores Fast Ethernet.
Con una comprensión de las tecnologías involucradas y de los productos en uso en redes Ethernet, podemos ahora progresar en la discusión de algunos de los casos de la vida real que se presentan más a menudo.

Compartiendo dispositivos
A medida que las redes se vuelven más globales en sus metas, hay una necesidad creciente y constante de todas las partes de la organización, de estar conectadas.
Esta demanda se extiende aún a aquellos usuarios que pueden solo muy raramente visitar físicamente las oficinas de la compañía.
Hoy, todos los usuarios remotos y oficinas remotas necesitan estar conectadas y los productos para acceso remoto se han convertido en el puente entre estas islas remotas y la oficina central.

Servidores de Acceso Remoto
Mientras que Ethernet es "local" a un área geográfica, como un edificio, usuarios remotos, tales como personal de ventas que viaja, requieren acceso a recursos de la red.
Acceso remoto a la LAN se está convirtiendo rápidamente en un modo usual de proveer este tipo de conectividad.
Las soluciones de acceso remoto utilizan servicios telefónicos para vincular usuarios remotos u oficinas a la red corporativa.
Para aplicaciones exigentes, donde la velocidad y el acceso permanente son cruciales, una solución tipo línea dedicada debiera ser aplicada.
Esto implica el comprar un "router" y un servicio de línea especial el cual esencialmente consiste en una línea telefónica dedicada con un cierto ancho de banda – pudiendo este ir desde los 56 Kbps a varios Megabits por segundo.
Esta solución está limitada a la conexión de dos oficinas y puede ser muy cara.
Soluciones de acceso remoto tipo discado ("Dial-Up"), tales como ISDN o discado asincrónico introducen más flexibilidad en la implementación de una solución de acceso remoto.
Los accesos remotos por discado ("Dial-Up Remote Access" y RAS Services "Remote Access Services" ) ofrecen tanto a la oficina remota como al usuario remoto la economía y flexibilidad de los servicios telefónicos al estilo "pague lo que usa" ("pay as you go").
ISDN es un servicio telefónico especial que ofrece tres canales, dos canales "B" de 64 Kbps para datos del usuario y un canal "D" para el establecimiento de la conexión.
Con ISDN, los canales "B" pueden ser combinados para duplicar el ancho de banda o ser utilizados para aplicaciones o usuarios diferentes.
Con acceso remoto asincrónico, líneas de telefonía común se combinan con modems y servidores de acceso remoto para permitir a los usuarios y a las redes, discar a cualquier parte del mundo y tener acceso a los datos.
Servidores de acceso remoto proveen puntos de conexión de discado entrante como saliente para aplicaciones de la red a la cual están unidos.
Estos dispositivos híbridos son capaces de rutear y filtrar protocolos y ofrecen otros servicios tales como "modem pooling" y servicios de impresión y terminales.
Para usuarios de PC remotas o portátiles, existe la flexibilidad de conectarse desde cualquier parte con servicio de telefonía básica, incluidos hoteles, aeronaves, etc.
Aplicaciones de Acceso Remoto
La tecnología Acceso Remoto está optimizada para un número de aplicaciones remotas.

Las aplicaciones de nodos remotos y de control remoto son aquellas en las que un usuario en una PC o workstation disca dentro de una red y es capaz de funcionar tal y como lo haría si él o ella estuvieran conectados directamente a la red (con la salvedad de la velocidad de transmisión de los datos que dependerá obviamente de la velocidad del vínculo remoto).
Ejemplo típico de este tipo de servicios son: "Novell NetWare Connect" (producto que viene estándar con las redes "Novell IntraNetWare for Small Bussiness" y como producto separado opcional en las redes "Novell IntraNetWare Full" y que permite ambas opciones de funcionamiento "remote node" y "remote control" esta última implementada mediante MAPI) y "RAS Connector" de "Microsoft Windows NT Advanced Server"
Un servidor de acceso remoto provee servicios de "dial-in" y soporte para PPP ("Point-to-Point Protocol" que es un protocolo del stack de protocolos TCP/IP) para permitir al usuario remoto funcionalidad completa como un "network peer" (en el caso de operación como nodo remoto) o para permitir al usuario tomar control de un nodo local (en el caso de operación como control remoto).
Una conexión LAN-to-LAN es cuando una red remota completa es soportada a través de una conexión "dial-up".
Servidores de Acceso Remoto en cada extremo de la conexión hacen las veces de "routers" para generar automáticamente una conexión cuando se requieren recursos remotos.
Ejemplos de este tipo de servicios son: "Novell Multi-Protocol Router" (producto que viene estándar con las redes "Novell IntraNetWare Full" y que se puede bajar del sitio Web de Novell Corp. en Internet para las redes "Novell IntraNetWare for Small Bussiness") y "RAS Connector" (producto que viene estándar con las redes "Microsoft Windows NT Advanced Server" pero que requiere una muy poco documentada adaptación del Registry para rutear efectivamente los paquetes y cuyo vínculo asincrónico se cae con facilidad sin proveer Microsoft, de modo estándar, o como opcional, soluciones propias, debiendose recurrir a soluciones de terceras partes).
La conexión "dial-up" es mantenida de acuerdo a parámetros establecidos por el encargado de redes, en cuanto a "time-outs", protocolos permitidos, duración de la conexión, etc.
Las aplicaciones de acceso a Internet involucran el uso de servidores de acceso remoto como "router" para protección ("firewall") de la red local frente a potenciales eventos de seguridad presentes en la Internet.
Ejemplos de este tipo de servicios son: "RAS Connector" (producto que viene estándar con las redes "Microsoft Windows NT Advanced Server" pero que provee muy rudimentarios servicios de "firewall" ) y "Novell Border Manager" (producto opcional para toda la linea de redes "Novell IntraNetWare" que incluye "Novell Multi-Protocol Router", "Novell FireWall" y Novell Virtual Private Lans", este último paquete es una extensión de "Novell MPR" que suministra servicios LAN-to-LAN a través de conexiónes de red públicas, como por ejemplo Internet, mediante la encriptación de protocolos TCP/IP abiertos, o la encriptación y encapsulado de protocolos IPX/SPX dentro de protocolos TCP/IP abiertos).
El encargado de la red configura filtros para asegurarse que solamente tráfico autorizado puede pasar entre la red local e Internet.
Estas aplicaciones son en realidad una forma híbrida de conexiones LAN-to-LAN.
"Modem sharing" o compartir modems es la habilidad de servidores de acceso remoto de proveer acceso, a usuarios de la red, a un banco de modems, tanto para aplicaciones "dial-in" , cuanto para aplicaciones "dial-out".
Un ejemplo de estos servicios es: "Novell NetWare Connect" .
Software, corriendo sobre "hosts" conectados a la red, le permite a estos conectarse a modems unidos a servidores de acceso remoto, proveyendo así servicios de comunicación económicos desde el "sitio" centralizador y preservando la inversión económica en modems y demás hardware de comunicaciones.
La clave para el control de costos es la habilidad del servidor de acceso remoto para rutear los protocolos deseados y para implementar decisiones basadas en políticas de cómo las conexiones discadas entre sitios deben ser manejadas.
En una aplicación LAN-to-LAN, el tráfico de protocolos IP e IPX sobre la red es monitoreado por un servidor y cuando una conexión a un recurso en una red remota es requerida, el servidor automáticamente disca y se conecta a esa red.
Una vez que la conexión está establecida, el servidor monitoreará el vínculo de acuerdo a los criterios definidos por el administrador de la red y manejará el vínculo dentro de esas especificaciones.
Estos parámetros incluyen: el tiempo que el vínculo será mantenido aún cuando ningún dato esté siendo transmitido; si el vínculo se mantendrá conectado sólo si determinado tipo de tráfico está presente (ejemplo: desconecte si solamente paquetes o mensajes "broadcast" del tipo "keep alive" están siendo transmitidos); si se permitirá o no que un determinado tipo de paquete o protocolo viaje a través del vínculo entre las dos redes.
Otras características convenientes son rediscado automático en caso de ocupado o desconexión no planeada, y/o limitaciones a determinadas horas del día para operaciones de "dial-in/dial-out".

Servidores de Impresión o "Printer Servers"
Los servidores de impresión permiten compartir impresoras a otros nodos de la red. Soportando interfaces paralelo o serie (y algunas veces ambas), un servidor de impresión recibe trabajos de impresión ("print jobs") de cualquier nodo de la red utilizando los protocolos soportados y maneja la impresión de estos trabajos en la impresora apropiada.
Los primeros servidores de impresión eran dispositivos externos, los cuales soportaban impresión por medio de puertos paralelo o serie del dispositivo. Tipicamente, solamente uno o algunas veces dos protocolos eran soportados.
La última generación de servidores de impresión soportan múltiples protocolos, tienen múltiples opciones de conexión serie y paralelo, y, en algunos casos, son lo suficientemente pequeños como para ser conectados directamente sobre el mismo puerto paralelo de la impresora.
Algunas impresoras poseen servidores de impresión que son internos a las impresoras mismas. Este tipo de diseño tiene un beneficio de comunicación integral entre la impresora misma y el servidor de impresión, pero carece de flexibilidad en el caso de que la impresora presente problemas físicos.
Los Servidores de Impresión como regla general, no poseen una gran cantidad de memoria. En vez de almacenar los trabajos de impresión en la memoria, ellos simplemente almacenan la información acerca del "host" y el protocolo involucrado en una cola.
Cuando la impresora deseada está disponible, entonces los Servidores de Impresión permiten al "host" transmitir los datos al puerto de impresora correspondiente del Servidor.
Los servidores de impresión pueden entonces simplemente encolar e imprimir cada trabajo de impresión en el orden en que los requerimientos son recibidos, sin importar el protocolo o el tamaño del trabajo de impresión.
Servidores de Terminales
El rol principal de los Servidores de Terminales era el de permitirle a las terminales transmitir datos hacia y recibir datos desde computadoras "host" a través de redes de area local, sin requerir que cada terminal tuviera su propia conexión.
Mientrás la existencia de Servidores de Terminales está aún justificada por consideraciones de conveniencia y costo, su inteligencia inherente provee muchas más ventajas.
Entre estas se encuentra el control y monitoreo remoto avanzado.
Servidores de Terminales que soporten protocolos como SNMP ("Simple Network Management Protocol" protocolo que forma parte de la pila o "stack" de protocolos TCP/IP) hacen que las redes sean mucho más fáciles de manejar, supervisar y controlar.
Dispositivos que son conectados a la red a través de un Servidor de Terminales pueden ser compartidos entre terminales y "hosts" tanto en el sitio local como a través de la red.
Una sola terminal puede estar conectada a varios "hosts" al mismo tiempo (en múltiples sesiones concurrentes), y pueden alternar comunicaciones entre estos.
Servidores de terminales pueden también ser usados para vincular dispositivos que poseen solamente salidas serie a través de una red.
Una conexión de red entre puertos serie de distintos Servidores se inicia, permitiendo así que los datos se muevan entre los dos dispositivos.
Con el advenimiento de Servidores de Terminales Multi-Protocolo, el viejo problema de que un usuario necesitara dos terminales para alcanzar "hosts" que manejan dos protocolos diferentes ha desaparecido.
En la medida que el Servidor de Terminal soporte el protocolo utilizado por el "host", la terminal conectada a este Servidor podrá acceder al "host" como si estuviera usando el protocolo nativo de la misma terminal.
Económicamente, también tiene sentido tener una única conexión a la red en vez de múltiples tarjetas de interfaz y "transceivers" para cada terminal.
Sistemas Digital utilizando el protocolo LAT y sistemas Unix utilizando TCP/IP no tienen ningún mecanismo natural de comunicarse mutuamente, a pesar de cuan común sea tener, simultáneamente, estaciones de trabajo VAX o Sun dentro de la misma área de trabajo u organización.
Dada su habilidad natural para traducir, los Servidores de Terminales Multi-Protocolo pueden llevar a cabo conversiones entre los protocolos que estos conocen, como LAT y TCP/IP, al menos para aquellos que están obligados a trabajar con terminales.
Mientras el ancho de banda de Servidores de Terminales no es el adecuado para grandes transferencias de archivos, ellos pueden manejar eficientemente aplicaciones de interrogación/respuesta "host-to-host", de chequeo de existencia de correo electrónico, etc.
Estos son además mucho más económicos que las alternativas de adquirir costoso software de "host" y convertidores de propósito específico.
Los Servidores de Terminales y de Impresión dan a los que los utilizan una gran flexibilidad en la configuración y manejo de sus redes.
Ya sea la necesidad de mudar impresoras u otros periféricos de una red a otra, la de expandir las dimensiones de la inter-operabilidad o prepararse para el crecimiento, los Servidores de Terminales pueden satisfacer todas estas necesidades y sin tener que incurrir en re-cableados grandes.
La demanda de aplicaciones de Acceso Remoto por discado está ocasionando una gran evolución en la funcionalidad tanto de terminales como de servidores.
El requerimiento de soportar conexiones PPP al menos sofisticado soporte para modems comunicandose vía "dial-up".