Fundamentos de Comunicaciones

Fuente: https://diccionarionuevomy.files.wordpress.com/2010/09/comunicacion.jpg

medio

emisor

receptor

Ejemplos

  1. La carta de amor
  2. El papelito con las respuestas del parcial
  3. La llamada al 018000
  4. El nuevo capítulo de The Wall
  5. El nuevo chisme por Whatsapp
  • Cableado
  • Aire

Tipos de Medios

  • Eléctricas
  • Ópticas
  • Infrarrojas

Tipos de Señales

  • Microondas
  • Radiales

Fuente: wikipedia.org

Degradación de las Señales

  • Atenuación
  • Ruido 
    • Electromagnético (EMI)
    • De radiofrecuencia (RFI)
  • Diafonía (cables adyacentes)

Fuente: Manual de cableado estructurado, 2006

Modulación

  • Es el proceso que permite modificar las propiedades físicas de una onda portadora, con el fin de que una señal (mensaje) se adapte mejor al medio de transmisión.
  • Usualmente la señal portadora es una onda senosoidal electromagnética que responde a la siguiente ecuación de voltaje:
    • v(t)= V*sen(2πft+θ) ; donde V = amplitud máxima, f= frecuencia, θ=fase

Modulación

  • ​Demodular es el proceso inverso, obteniendo una señal (mensaje) a partir de una onda modulada

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_(telecomunicaci%C3%B3n)

Modulación

  • Los principales tipos de modulación se obtienen al variar solo una de las propiedades de la onda portadora mediante la señal
  • Para señales análogas los principales tipos son :
    • AM (Amplitud Modulada)
    • FM (Frecuencia Modulada)
    • PM (Fase Modulada)

Fuente:https://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_(telecomunicaci%C3%B3n)

Modulación

  • Para señales digitales los principales tipos son:
    • ASK (Modulación por desplazamiento de amplitud)
    • FSK (Modulación por desplazamiento de frecuencia)
    • PSK (Modulación por desplazamiento de fase)

Fuente: http://www.magnadesignnet.com/en/booth/technote/ofdm/page2.php

Modulación

Es posible realizar otras modulaciones como:

  • N- QAM ( Quadrature Amplitude Modulation)
    • Usado en Televisión Digital Terrestre (TDT)

Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/90/QAM16_Demonstration.gif

Pulse-code modulation (PCM)

Es un tipo de modulación (codificación) que permite enviar señales análogas por un canal digital.

Las dos características principales son:

  • Tasa de muestreo
  • Profundidad de bits

Fuente: http://www.electronicshub.org/modulation-and-different-types-of-modulation/

Redes Computacionales

Redes de Computadores

Tipos de Redes Computacionales

Redes de Área Personal (PAN)

  • Son redes que tienen el alcance de una persona (~1m)
  • Ejemplos:
    • Conexión del computador con su periféricos
    • Redes de sensores en el cuerpo
  • Los protocolos más usados son
    • Bluetooth (¿Porqué?)
    • RFID
    • NFC

Redes de Área Local (LAN)

  • Son redes que tienen el alcance desde un cuarto hasta un campus (~ 10m - 1km)
  • Son redes de propiedad privada

Fuente: Tanenbaum, 2008

Redes de Área Local (LAN)

  • Protocolos usados:
    • IEEE 802.11 WiFi
    • Ethernet
  • Las redes cableadas tienen un mejor rendimiento
  • Se usan las VLAN en caso de que la organización física de la empresa no coincida con la organización lógica

Fuente: http://www.microsiervos.com/archivo/internet/nuevos-estandares-wifi-ad-ah-af.html

Fuente: https://userscontent2.emaze.com/images/422bf19c-f79e-4992-af39-5a4056e878e3/eef2b71f-7be2-49e0-9390-dafbd2f692ffpng

Redes de Área Metropolitana (MAN)

  • Redes entre los 10 km, correspondientes a una ciudad
  • El estándar IEEE 802.16 WiMax es el más comunmente usado para este tipo de redes (Es posible usar WiFi y protocolos móviles)

Redes de Área Amplia (WAN)

  • Redes que conectan varias ciudades, hasta un continente (entre 100km - 1000km)
  • Es la composición de varias LAN usando los switch como elemento de conmutación
  • Normalmente esta red es controlada por uno o varios Internet Service Provider (ISP)
  • La conexión de diferentes LAN distribuidas de una misma empresa se le conoce como Red Privada Virtual (VPN)

Interedes o Internet

  • La interconexión de diversas redes se le conoce como Internet
  • Esta red cubre todo el planeta tierra
  • Los principales actores involucrados en la gestión de internet son:

Historia de Internet

Interedes o Internet

By Rir.gif: DorkBlankMap-World6,_compact.svg: Canuckguy et al.derivative work: Sémhur (talk) - Rir.gifBlankMap-World6,_compact.svg, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5810575

Hosting en Internet

Topologías de Red

Topología de red

  • La topología de red corresponde a la forma de interconexión de los computadores
  • La topología puede clasificarse en dos tipos :
    • Física
    • Lógica

Topología de red

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4a/Topolog%C3%ADa_de_red.png

Investigar

Redes Estandarizadas IEEE

LAN 10 Mbps

  • 10Base2
    • Cable coaxial thinnet (delgado)
    • Longitud máxima 185m
  • 10Base5
    • Cable coaxial thicknet (grueso)
    • Longitud máxima 500m
  • 10BaseT
    • Par trenzado
    • Longitud máxima 100m

Características del Cobre

  • Conductividad
  • Resistencia a la corrosión
  • Ductibilidad
  • Maleabilidad
  • Resistente

Tipos de Cable

Fuente: Manual de cableado estructurado, 2006

Tipos de Cable

Fuente: Manual de cableado estructurado, 2006

Tipos de Cable

Fuente: Manual de cableado estructurado, 2006

Categorías Par Trensado

  • Categoría 1
    • Usa AWG 22 o 24 AWG 
    • No trenzado
  • Categoría 2
    • Tasa 4 Mbps
    • Usa alambre unifilar 22 o 24 AWG trenzado
  • ​Categoría 3
    • ​Usa alambre unifilar 24 AWG trenzado
    • Usado principalmente para cableado telefónico
    • Ancho de banda 16MHz

Categorías Par Trensado

  • Categoría 4
    • Usado en Token Ring
    • Cuatro pares 22 o 24 AWG 
    • Ancho de banda 20MHz
  • Categoría 5
    • Usa cuatro pares de alambre unifilar 24 AWG trenzado
    • Ancho de banda de 100MHz
  • ​Categoría 6
    • Usa  cuatro pares de  alambre unifilar 24 AWG trenzado
    • Mayor número de trenzas

Categorías Par Trensado

  • Categoría 7
    • Incluye escudos en los pares individuales y para el cable en general
    • Tasa de transferencia de 600Mhz
  • Categoría 8
    • En desarrollo

Patrones de cableado

Fuente: Manual de cableado estructurado, 2006

LAN 100 Mbps

  • 100BaseT
    • Cuatro pares de par trenzado
    • Longitud máxima 100m
  • 100Base-TX
    • Utiliza cableado UTP categoría 5, 5e o 6
    • Longitud máxima 100m
  • 100Base-FX
    • Fibra óptica multimodo
    • Longitud máxima no especificada

Composición

Fuente: Manual de cableado estructurado, 2006

Composición

Fuente: Manual de cableado estructurado, 2006

Composición

Fuente: Manual de cableado estructurado, 2006

Composición

Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2f/Fibra_optica.svg/500px-Fibra_optica.svg.png

Ventajas

  • Inmunidad electromagnética, incluida la no conductividad
  • Consideraciones de seguridad informática (hombre en el medio)
  • Atenuación disminuida y aumento en la distancia de transmisión
  • Potencial de ancho de banda aumentado
  • Diámetro pequeño y poco peso
  • Economía a largo plazo

Desventajas

  • Un costo inicial mayor que el cobre
  • La fibra óptica resiste menos el abuso que el cable de cobre
  • Los conectores de fibra son más delicados que los conectores de cobre
  • La conexión de la fibra óptica requiere un mayor nivel de capacitación y conocimiento
  • Los medidores y las herramientas de instalación son más caras

LAN 1000 Mbps

  • 1000Base-T
    • Cuatro pares de par trenzado categoría 5 o superior
  • 1000Base-TX
    • Utiliza cableado par trenzado categoría 6
  • 1000Base-CX
    • Cableado blindado de cuatro conectores
  • 1000Base-SX
    • Fibras ópticas 850nm, dos hebras
  • 1000Base-LX
    • Fibras ópticas 1300nm, dos hebras

Gigabit Ethernet y 10G

  • 10GBase-SR
    • Cable de fibra multimodo
    • 26 - 82 metros de longitud
  • 10GBase-LX4
    • 240 - 300 metros de longitud (fibra multimodo)
  • 10GBase-LR
    • 10 km de longitud (fibra monomodo)
  • 10GBase-ER
    • 40 km a través de fibra monomodo
  • 10GBase-T
    • Cable categoría 5e o 6 (100m)

40G y 100G Ethernet 

fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/100_Gigabit_Ethernet#40GBASE-T

Otros

  • DOCSIS (Especificaciones de
  • interfaz de datos sobre servicio de cable)
    • Usa QAM y/o QPSK
    • 42.88 downstream y 30.72 upstream
  • DSL y ADSL
  • RDSI (Red digital de servicios integrados)
  • B-ISDN (La Red Digital de Servicios Integrados por Banda Ancha)
    • Velocidades de 150 a 600 Mbps

Otros

  • FDDI (Interfaaz de datos distribuidos por fibra)
  • SONET (Red óptica sincrónica)
    • OC-1 51.84 Mbps hasta OC-768 a 40 Gbps
  • ATM (modo de transferencia asincrónica)
    • Células de 53 bytes
    • Opera desde 155.520 Mbps hasta 10 Gbps

Servicios de Red

Definición

Un servidor es una aplicación en ejecución (software) capaz de atender las peticiones de un cliente y devolverle una respuesta en concordancia. Los servidores se pueden ejecutar en cualquier tipo de computadora, incluso en computadoras dedicadas a las cuales se les conoce individualmente como «el servidor»

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Servidor

Tipos

Algunos tipos comunes de servidores son:

  • Servidores de archivos
  • Servidores de impresión
  • Servidor de correo
  • Servidor de fax
  • Servidor de telefonía
  • Servidor de nombres
  • Servidor proxy
  • Servidor web
  • Servidor de bases de datos
  • Servidor de seguridad (firewall)

Sistemas Operativos

Los sistemas operativos para servidores tienen las siguientes características:

  • Interfaz gráfica opcional
  • Habilidad de reconfigurar y actualizar el software y el hardware en caliente (sin reiniciar)
  • Herramientas para realizar copias de seguridad
  • Herramientas para gestión de la red
  • Herramientas para automatización de procesos
  • Sistemas de seguridad robustos

Sistemas Operativos

Los sistemas operativos más usados como servidores son los de Linux y FreeBSD

Sistemas Operativos

Del porcentaje que usan Linux estas son las distribuciones más usadas

Servidores de Archivos

Para transferencia de archivos y configuración:

  • FTP (File Transfer Protocol)
  • Server Message Block (SMB) - Windows
  • Samba - Unix/Windows
  • Network File System (NFS) - Unix
  • Directorio Activo - Windows

Servidores de Impresión

  • Internet Printing Protocol (IPP)
    • Usado por CUPS
    • Trabaja sobre HTTP o HTTPS
  • Line Printer Daemon Protocol
  • NetWare
  • NetBIOS
  • SAMBA
  • JetDirect

Servidores  de Correo

Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/Message_transfer_agent

MUA: Mail User Agent

MTA: Mail Transfer Agent

MDA: Message Delivery Agent

SMTP: Simple Mail Transfer Protocol

POP: Post Office Protocol

IMAP: Internet Message Access Protocol

Algunos Ejemplos

  • Postfix
  • Oracle Communications Messaging Service
  • Qmail
  • Zimbra
  • Apache James

 

Comparativa

Servidores Web

Mediante el comando Netcat (nc) es posible establecer una comunicación con cualquier puerto y usando TCP o UDP. Se puede usar este programa para establecer una comunicación HTTP por el puerto 80 y ver las respuestas del servidor.

nc unicauca.edu.co 80

GET / HTTP/1.1

Host: unicauca.edu.co

User-agent: netcat

(ENTER)

(ENTER)

Las Más Usados

Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/Web_server

Servidores de Aplicaciones

  • Apache Geronimo
  • JBoss
  • GlassFish
  • WebSphere
  • Zend Server
  • XAMPP

 

Comparativa

Modelo TCP/IP

Protocolos

  • Transporte
    • TCP : Protocolo de control de transmisión confiable orientado a la conexión.
    • UDP (User Datagram Protocol): Protocolo sin conexión no confiable. Usado en comunicaciones tipo cliente-servidor de una sola ocasión y en donde se prima el rendimiento antes que la precisión como en el caso de la voz y el vídeo.

Protocolos

  • Internet
    • ARP: Protocolo de resolución de direcciones.  Determina la dirección de enlace de datos, la dirección MAC, para las direcciones desconocidas.
    • RARP: Protocolo de resolución inversa direcciones, determina las direcciones IP con la dirección MAC.
    • ICMP: Protocolo de mensajes de control en Internet. Provee de herramientas de gestión como el PING.

Direccionamiento IP

IPv4

  • Dirección de  32 bits, dividida en cuatro octetos
  • Una parte identifica la red y la otra identifica el host
  • A cada dirección IP le corresponde una máscara de subred de 32 bits
  • Las direcciones IP generalmente se representan en forma decimal.
    • 192.168.2.1 (255.255.255.0) o 192.168.2.1/24
    • 172.16.1.3 (255.255.0.0) o 172.16.1.3/16

Direcciones Especiales

  • Dirección de red
    • 192.168.1.0
    • 172.16.0.0
  • Dirección de broadcast (Envío para todos)
    • 192.168.1.255
    • 172.16.255.255
  • Ruta por defecto 
    • 0.0.0.0
  • Loopback
    • 127.0.0.1
  • Direcciones link-local:
    • 169.254.0.0 - 169.254.255.255

NAT (Network Address Translation)

Metodología para ocultar clientes y minimizar el uso de IP públicas.

Fuente: http://www.windowsnetworking.com/img/upl/image0021083244899217.jpg

IPv6

  • Dirección de  128 bits, dividida en campos de 16 bits
  • Cada dígito hexadecimal representa 4 bits
    • 2001:0000:0001:0002:0000:0000:0000:ABCD/128
  • Se pueden omitir los ceros a la izquierda
    • 2001:0:1:2:0:0:0:ABCD/128
  • Y los 0 consecutivos (sólo una vez)
    • 2001:0:1:2::ABCD/128
  • Las IP se auto-configuran en la red

Características

  • Seguridad de nivel de red obligatoria (IPSec)
  • Movilidad (reubicación de redes)
  • Jumbogramas (Paquetes de tamaño entre 64Kb y 4Gb)
  • Encabezados de extensión

Ejercicio

Observar el funcionamiento del comando PING y de acceso a la página web de la Universidad, mediante el programa Wireshark

¡Muchas Gracias!

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