Introducción a la Interconexión de Redes

Este primer capítulo muestra una introducción al Modelo Jerárquico de Red, al Modelo de Referencia OSI, a las Funciones de la Capa Física , a las Funciones de la Capa de Enlace, a las Funciones de la Capa de Red (o de Internet), a las Funciones de la Capa de Transporte, y finalmente, se introduce en la importancia de la apropiada selección de dispositivos Cisco. Los conceptos aquí mostrados son introductorios y muy básicos. Sin embargo, es de vital importancia su comprensión para poder seguir abarcando el resto de contenidos del presente Manual Cisco CCNA. De momento, empezamos sólo con la teoría.

Las Redes Corporativas actuales

Las redes actuales tienden todas a seguir un mismo modelo de internetworking formado por una oficina central, y distintas conexiones a esta, realizadas por sucursales, teletrabajadores, usuarios móviles, partners, etc.

Oficina Principal. Aquella dónde se encuentra la mayoría de los usuarios, servidores (CPD - Centro de Proceso de Datos), e información corporativo, habitualmente conectados a una LAN perteneciente a un backbone de alta velocidad.

Sucursales. Oficinas remotas dónde trabajan grupos más reducidos de personas, que necesitan disfrutar de los servicios de la oficina principal, conectándose mediante enlaces WAN permanentes o de marcado a petición.

Teletrabajadores. Empleados que trabajan desde sus domicilios, requiriendo generalmente conexiones puntuales (marcado a petición) con la oficina principal y/o la sucursal.

Usuarios móviles y Partners. Individuos o empresas que disfrutan de algnos servicios de la oficina principal y/o sucursal, desde distintas ubicaciones.

En todos estos casos, el factor común suele ser Internet, que suele también utilizarse para intercomunicarse, ya sea punto a punto o a través de redes privadas virtuales (VPN).

Modelo Jerárquico de Red

Para construir correctamente una interconexión de redes que pueda dar una respuesta eficaz a las necesidades de los usuarios, se utiliza un modelo jerárquico de tres capas para organizar el flujo del tráfico.

Capa de Acceso. Es el punto en el que los usuarios se conectan a la red, y dónde encontraremos conmutadores de gama baja.

Capa de Distribución. Determina cuándo y cómo los paquetes pueden acceder a los servicios principales de la red (e-mail, Internet, ficheros, etc). Entre sus funciones figura: enrutamiento departamental, segmentación la red en múltiples dominios de difusión/multidifusión, proporcionar servicios de filtrado y seguridad, etc. En esta capa es donde encontraremos los principales routers de la red.

Capa del Núcleo Principal / Backbone. Se encarga de enviar el tráfico lo más rápidamente posible hacia los distintos servicios o servidores de la red.

El modelo de referencia OSI

El modelo de referencia OSI proporciona un marco de referencia para entender cómo operan entre sí todos los dispositivos de una interconexión de redes. Al ser un modelo estructurado en capas, separa la compleja operación de la interconexión en elementos más simples que pueden ser estudiados por separado. El modelo OSI consta de siete capas.

Las cuatro capas de nivel inferior definen cómo han de transferirse los datos a través del cable físico y de los dispositivos de interconexión desde el puesto de trabajo hasta la aplicación de destino.

Las tres capas superiores (capas de aplicación) definen cómo han de comunicarse las aplicaciones entre ellas y con los usuarios.

Una pila de protocolos es un conjunto de reglas o protocolos que definen cómo ha de viajar la información a través de la red. Cada capa o protocolo permite que los datos circulen a través de la red, intercambiando información para proporcionar la debida comunicación entre los dispositivos de red. Las distintas capas se comunican entre sí usando unidades de datos del protocolo (PDU), que se limitan a agregar información en la cabecera y pie de los mensajes del usuario. En TCP/IP, una vez que se a agregado una cabecera TCP o UDP en la capa de transporte, dicha unidad se denomina segmento. En la capa de red, cuando se añade la cabecera IP, el segmento se convierte en un paquete. Al paquete se le inserta una cabecera de la Capa 2, convirtiéndolo en una trama. Por último la trama se convierte en bits y señales que se transmiten a través del medio físico de la red. Este método de bajar los datos a través de los distintos protocolos de la pila se denomina encapsulado. Una vez que los datos han sido encapsulados y pasados a través de la red, el dispositivo receptor quita toda la información agregada en orden inverso para obtener el mensaje o información inicial

Funciones de la capa física

La capa física define el tipo de medio, tipo de conector y tipo de señalización. Ésta especifica los requisitos eléctricos, mecánicos, procedimentales y funcionales para activar, mantener y desactivar el vínculo físico entre sistemas finales. La capa física especifica también características tales como los niveles de voltaje, tasas de transferencia de datos, distancias máximas de transmisión y conectores físicos.

Los estándares Ethernet e IEEE 802.3 (CSMA/CD) definen una topología de bus para LAN que opera a 10Mbps sobre cable coaxial, UTP, o fibra, mientras que la especificación 802.3u opera a 100Mbps sobre UTP o fibra, siempre que se disponga del hardware y cableado requerido. También existen implementaciones de Gigabit Ethernet, pero el coste del cableado y los adaptadores puede hacer inabordable su implementación. Las categorías de cableado y conectores provienen de la EIE/TIA-568.

10Base2 / Thinnet. Permite segmentos de red de hasta 185 metros sobre cable coaxial fino para interconectar o encadenar dispositivos a 10Mbps. Utiliza topología en bus.

10Base5 / Thicknet. Permite segmentos de red de hasta 500 metros sobre cable coaxial grueso. Utiliza topología en bus y conectores AUI.

10BaseT. Transporta señales Ethernet hasta 100 metros de distancia sobre cable de par trenzado, hasta un concentrador denominado hub, a 10Mbps. Utiliza topología en estrella, conectores ISO 8877 (RJ-45), y cable UTP categorías 3, 4 o 5.

10BaseF.

100BaseTX. Transporta señales Ethernet hasta 100 metros de distancia sobre cable de par trenzado, hasta un concentrador denominado hub, a 100Mbps. Utiliza topología en estrella, conectores ISO 8877 (RJ-45), y requiere cable UTP (par trenzado sin blindar) categoría 5.

100BaseFX. Transporta señales Ethernet sobre 400 metros sobre fibra multimodo a 100Mbps. Utiliza conexiones punto a punto.

Un conector RJ-45 es un componente macho colocado al final del cable. Mirando el conector macho con el clip en la parte superior, la ubicación de los pins viene numerada del 1 a la izquierda, hasta el 8 a la derecha. Para que pueda pasar la corriente eléctrica entre el conector y el jack, el orden de los cable debe seguir los estándares EIA/TIA 586A y 586B, además de identificar si se debe usar un cable cruzado o un cable directo. En un cable directo los conectores RJ-45 en ambos extremos presentan todos los hilos en el mismo orden, y se utilizan para conectar dispositivos como PC o routers a dispositivos como hubs o switches. Un cable cruzado invierte los pares para conseguir una correcta alineación, transmisión y recepción de señales, utilizándose para conectar dispositivos similares (switch con switch, hub con hub, router con router, PC con PC).