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Capítulo 3Transmisión de datos en

la capa físicaTransmisión de datos en la capa física1. Papel de una interfaz de red

Inicialmente vamos a examinar los parámetros que permiten configurar losperiféricos de un PC y más concretamente una tarjeta de red.

1.1 Principios

La interfaz de red tiene el papel de intermediario entre el ordenador y elsoporte de transmisión. Puede ser un pequeño componente soldado a la placabase o una tarjeta de red (NIC - Network Interface Card) independiente. En esteúltimo caso se instala en una ranura de expansión (slot). Su papel es prepararlos datos que deben transmitirse antes de enviarlos, e interpretar los recibidos.Para ello, contiene un transmisor-receptor.

El controlador (driver) del periférico se encarga del vínculo entre la tarjeta y elsistema operativo. Este componente informático corresponde a la capa deConexión de datos del modelo OSI.

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Redes informáticas

1.2 Preparación de los datos

La capa física prepara los datos (bits) que deben transmitirse en forma deseñales. Los intercambios entre el ordenador y la tarjeta se efectúan en paralelomediante el bus de la máquina. La tarjeta de red ordenará la información enseries antes de transmitir las señales a través del soporte físico.

2. Opciones y parámetros de configuraciónCualquier punto de entrada/salida en una red debe definirse para que la tramasea recibida (aceptada) por el periférico adecuado. Una tarjeta de red o unpuerto de serie deben tener un número que permita ubicarlos en el nivel másbajo (del modelo OSI).

2.1 Dirección física

Es una dirección física de seis bytes que permite identificar la interfaz de reden una red local de tipo Ethernet (la más frecuente y que trataremos más ade-lante). El IEEE asigna los tres primeros bytes de esta dirección para identificarel fabricante del hardware (p. ej., 00AA00 para el fabricante Intel y 00A024para 3Com). Los tres bytes restantes se dejan a disposición del fabricante, quedebe combinarlos en las tarjetas de tal manera que ninguna tenga la mismadirección física en una red de nivel 2.

185Transmisión de datos en la capa físicaCapítulo 3

Una dirección MAC puede identificar una tarjeta de red única (I = 0) o unaasociada a un grupo de tarjetas (G = 1). Esta dirección puede ser única global-mente (U = 0) o simplemente única en un perímetro limitado (L = 1).

ObservaciónTeóricamente, nada impide al sistema operativo trabajar con direccionesfísicas diferentes de las del fabricante. Por ejemplo, en Windows, al accedera las Propiedades de la tarjeta de red, podemos configurar una nuevadirección física diferente de la asignada por defecto. Basta con validar paraque la nueva dirección MAC se haga efectiva inmediatamente.

Visualización de opciones avanzadas de una tarjeta de red en Windows

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Redes informáticas

ObservaciónEl comando ipconfig /all en Windows o if address en Unix/Linux permite com-probarlo.

Esta dirección se utiliza cada vez que un equipo, o más bien su tarjeta de red,tiene que emitir una trama hacia otra tarjeta de red. Sin embargo, es posibleenviar un paquete no a una, sino a varias tarjetas sustituyendo la direcciónúnica del destinatario por una dirección múltiple (a menudo una dirección dedifusión, que se representa como FFFFFFFFFFFF, es decir, todos los bits de losseis bytes a 1).

Así, cada dirección que se refiera a varios equipos tendrá su bit mássignificativo (el de la izquierda) con '1' (p. ej., FFFFFF.FFFFFF), con '0' en elcaso contrario (p. ej., 00AA00.123456).

Por ejemplo, cuando una tarjeta de red efectúa una petición Address ResolutionProtocol (ARP), envía una difusión en su red de nivel 2, es decir, el destinatariofísico de la trama emitida es «todo el mundo», FF-FF-FF-FF-FF-FF, como semuestra a continuación:

Identificación de una dirección de difusión (niv. 2)

Una dirección que asigna IEEE tendrá el segundo bit significativo con '0', mien-tras que un valor '1' indicaría que la dirección corresponde a una dirección nonormalizada.

187Transmisión de datos en la capa físicaCapítulo 3

Por ejemplo, en Token Ring, la dirección de un equipo se compone delsiguiente modo:

Asignación de direcciones físicas Token Ring

ObservaciónHistóricamente, era posible crear grupos en Token Ring (G = 1).

ObservaciónLa lista completa de los prefijos de direcciones MAC asignados a los fabri-cantes (OUI - Organizationally Unique Identifiers) se puede consultar en lasiguiente URL: http://standards-oui.ieee.org/oui.txt

2.2 Interrupción

Cualquier periférico del PC se conecta al microprocesador a través de una líneadedicada o línea de interrupción (IRQ - Interrupt ReQuest). Cuando el perifériconecesita el microprocesador para trabajar, le envía una señal por esta línea(tensión eléctrica que pasa al estado bajo). Históricamente, los primeros PCtenían 2 x 8 líneas en cascada. Actualmente, los sistemas operativos integran256 interrupciones gestionadas de manera lógica (Plug and Play). Algunaslíneas se asignan por defecto y otras están disponibles para los dispositivos adi-cionales. El microprocesador administra estas líneas por orden de prioridad:cuanto más bajo sea el número de la interrupción, más alta es su prioridad.

ObservaciónGracias a la técnica Plug and Play, que permite la detección de la tarjeta yla asignación automática de sus parámetros, ya no es tan necesario conoceresta información.

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Redes informáticas

2.3 Dirección de entrada/salida

Los periféricos interrumpen al microprocesador cada vez que necesitanintercambiar información. Esta información es recibida o enviada por unapuerta de entrada/salida localizada en una dirección particular: la dirección deentrada/salida. Esta dirección apunta hacia una gama de 32 bytes comomáximo, que permitirá almacenar datos y también información que indicaqué se puede hacer con estos datos.

2.4 Dirección de memoria base

Es una dirección de memoria temporal cuyo papel consiste en hacer una espe-cie de cojín (buffer) en la recepción o la emisión de la trama en la red.

Esta dirección tiene que ser un múltiplo de 16; por ello, se escribe a menudoen hexadecimal sin el '0' final, que se da por sabido.

2.5 Canal DMA (Direct Memory Access)

En la mayoría de los casos, los periféricos dependen del microprocesador paratransferir información desde su buffer hacia la memoria RAM o viceversa.Como vemos, existen periféricos que disponen de un canal particular parapoder intercambiar directamente información con la memoria del PC, sinrecurrir al microprocesador (en segundo plano).

Algunos periféricos, en particular las tarjetas de red, disponen de un canalDMA de 1 a 7.

2.6 Bus

Todos los datos intercambiados entre los periféricos y el ordenador pasan porun bus de datos. Durante mucho tiempo este intercambio se efectuaba sobretodo a través de vías paralelas y la velocidad de transmisión dependía muchode su amplitud, por ejemplo 16, 32 o 64 bits. Las nuevas tecnologías de busfavorecen soluciones de transferencias en serie, en las que los bits se envían unotras otro.

Arquitectura de red e interconexiónCapítulo 4enunciado

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Capítulo 4Arquitectura de red e interconexión

Las redes

Duración: 4 horas 50 minutosPalabras clavetopología, componentes de interconexión, dominio de difusión, dominio de ancho de banda,dominio de colisión, autoaprendizaje de un puente, Spanning Tree, clasificación de los proto-colos de enrutamiento, cálculo de convergencia, Packet Tracer, conmutador multicapa, VLAN,enrutamiento RIPv2, enrutamiento EIGRP, enrutamiento OSPF.

ObjetivoEn este capítulo adquirirá los conceptos básicos para identificar las topologías lógicas y físicas,los componentes de interconexión y el papel que juegan. Podrá determinar los dominios de an-cho de banda y de colisión de redes determinadas. Entenderá cómo un puente descubre au-tomáticamente las direcciones MAC en las redes interconectadas. Finalmente, clasificará losprotocolos de enrutamiento en un diagrama.Terminaremos con la instalación de Packet Tracer (simulador de conmutador, de rúter y dearquitectura de red). Introduciremos el concepto de VLAN en un conmutador, enriqueceremosprogresivamente la maqueta con ayuda de los componentes, para finalizar con un núcleo dered multicapa, dos conmutadores de nivel 2 y cuatro equipos en VLAN diferentes. A continua-ción configuraremos, en un entorno con cuatro equipos, cuatro conmutadores de nivel 2 ycuatro rúters y protocolos de enrutamiento dinámico, como RIPv2, EIGRP o OSPF.

Estos ejercicios corresponden al capítulo Arquitectura de red e interconexión del libro Redesinformáticas: nociones fundamentales de la colección Recursos Informáticos de EdicionesENI.

Material necesarioNo es necesario ningún material específico.

RequisitosPara validar los requisitos necesarios, antes de abordar los ejercicios, responda a lassiguientes preguntas:

1. ¿Cuáles son las tres topologías más extendidas?

…......................................................................................................................

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Las redes - Administre una red en Windows o LinuxPrácticas técnicas

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2. ¿Qué diferencia hay entre una topología lógica y una topología física?

…......................................................................................................................

…......................................................................................................................

3. ¿Cuál es el otro nombre por el que se conoce a los concentradores Token Ring?

a. BNC

b. DIX

c. MAU

d. AUI

4. ¿Qué capas inferiores se utilizaban si una tarjeta de red tenía a la vez un conector DB9 yun conector RJ45?

a. Ethernet

b. FDDI

c. Token Ring

d. IEEE 802.3

5. ¿Cuáles son los tres tipos de soportes limitados más utilizados?

…......................................................................................................................

…......................................................................................................................

6. ¿Qué nivel OSI se asocia a un dominio de colisión Ethernet?

…......................................................................................................................

7. ¿A qué nivel del modelo OSI se asocia un rúter?

…......................................................................................................................

8. ¿Qué aprende un puente automáticamente?

a. La topología de red

b. Las direcciones MAC de los dispositivos

c. Las direcciones IP de los dispositivos

d. Los nombres de los dispositivos

Arquitectura de red e interconexiónCapítulo 4enunciado

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Enunciado 4.1 Identificación visual de las topologíasDuración estimada: 5 minutosIndique qué topologías se representan a continuación:

9. ¿Qué protocolo de los siguientes no es un protocolo de enrutamiento?

a. IP

b. RIP

c. NLSP

d. OSPF

Solución pág. 347

Las redes - Administre una red en Windows o LinuxPrácticas técnicas

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Enunciado 4.2 Topologías y componentesDuración estimada: 5 minutosIndique qué topología de red se asocia a los siguientes dispositivos de red (antiguos o más re-cientes); indique también si se trata de una topología lógica o física.

Solución pág. 348

a. b.

c. d.

Arquitectura de red e interconexiónCapítulo 4enunciado

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Pistas

e. f.

g. h.

a. Concentrador 1000 baseT

b. Transceptor

c. MAU

d. Tarjeta de red 10GBASE-LR/SR/LRM

e. Tarjeta de red 100baseT

f. Cable coaxial fino

g. Transceptor 10base5, 10base2 con una T

h. Tarjeta de red Token Ring

Solución pág. 348

Las redes - Administre una red en Windows o LinuxPrácticas técnicas

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Enunciado 4.3 Modos de comunicaciónDuración estimada: 5 minutos

1. Asocie los siguientes soportes físicos a los métodos de comunicación correspondientes(Simplex, Half-duplex, Full-duplex) en el contexto de una red local.

a. b.

c. d.

2. Vincule, por medio de flechas, las siguientes tecnologías con los métodos de comunica-ción correspondientes:

Comunicación telefónica (RTC) Simplex

Emisor radio Half-duplex

CB (Citizen Band) Full-duplex

Arquitectura de red e interconexiónCapítulo 4enunciado

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Pistas

Enunciado 4.4 Métodos de acceso al soporteDuración estimada: 10 minutosEl objetivo de este ejercicio es hacer una clasificación de los métodos de acceso a los soportes,según las diferentes redes locales.

a. Cable coaxial fino

b Cables de fibra óptica

c. Cable coaxial grueso

d. Cable de pares trenzados

Solución pág. 348

1. Complete la siguiente tabla utilizando los siguientes elementos:

Tipo de capa de red

FDDI 100VG AnyLan Ethernet Token Ring IEEE 802.5 Local Talk

Tipo de algoritmo utilizado

Token Passing CSMA/CA DPAM CSMA/CD

Tipo de método Contención Paso de testigo Polling

Tipo de capa de red

Tipo de algoritmo utilizado