Redes de Computadora

Unidad 1:  Introducción a la comunicación industrial

Ing. Oscar Alonso Rosete Beas

Semana 24 Enero Rev:2 ciclo 2022-1

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Agenda

1.1. Definición y principios de la comunicación de datos

1.2. Funciones de un sistema de comunicación industrial

1.3. Transferencia de información

1.4. Modelo OSI

Unidad 1: Introducción a la comunicación industrial

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Unidad 1

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Introducción a la materia

Horas de Clase Asistidas: 64 (4/semana)

Horas de laboratorio: 32 (2/semana)

Horas de Clase Independientes: 32 (2/semana)

Duración Total: 128 horas

Horario: Lunes, Martes y Jueves 19:00-21:00

Jueves (Laboratorio)

Salón: - 

 

DATOS DEL DOCENTE  

Nombre: Oscar Alonso Rosete Beas

E-mail: oscar.rosete@cetys.mx  

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PROPÓSITO DEL  CURSO

Este curso tiene como propósito que el estudiante adquiera las competencias que utilizará sobre los conceptos generales de interfaces y redes, implementando el desarrollo de sistemas que permitan interactuar con medios de transmisión y comunicación de datos elementales y de uso industrial.

 

Durante el curso se estudiará:

  • Conceptos de comunicación industrial

  • Interfaces de comunicación industrial

  • Elementos para constituir una red industrial

  • Tipos de redes industriales.

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Introducción a la materia

Las actividades que se realicen dentro del aula serán dirigidas por el profesor y otras serán de carácter independiente para ser realizadas por los alumnos fuera del aula.

 

Las formas genéricas de actividades de aprendizaje que serán realizadas por los alumnos son:

  • Trabajo colaborativo dentro del aula para analizar y debatir sobre los contenidos y bajo la dirección del profesor.
  • Exposición de contenidos por parte del profesor y alumnos
  • Aprendizaje basado en proyectos de aplicación por equipos  o individuales.

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EVIDENCIAS DE DESEMPEÑO

  • Reportes de análisis y resolución de casos de estudio y ejercicios de aplicación.
  • Reportes de lectura y reportes de investigación.

  • Prácticas de Laboratorio(*)

  • Presentaciones en clase.

  • Elaboración de prototipos.

  • Exámenes escritos a lo largo del curso y examen final.

  • Proyecto final integrador en donde se apliquen las herramientas vistas durante el curso.

Agenda

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1.1. Definición y principios de la comunicación de datos

1.2. Funciones de un sistema de comunicación industrial

1.3. Transferencia de información

1.4. Modelo OSI

Unidad 1: Introducción a la comunicación industrial​

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Introducción a la materia

2.1. Puertos de comunicación

2.2. Interfaces seriales

2.2.1. Estándares y protocolos

2.2.2. Detección de fallas

Unidad 2: Interfaces de comunicación industrial

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Introducción a la materia

2.3. Interfaces paralelos

2.3.1. Estándares y protocolos

2.3.2. Detección de fallas

2.4. Buses de campo

2.4.1. Estándares y protocolos

2.4.2. Detección de fallas

Unidad 2: Interfaces de comunicación industrial

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Introducción a la materia

3.1. Antecedentes

3.2. Arquitectura de redes industriales

3.2.1. Tipos

3.2.2. Componentes

3.2.3. Topologías

3.3. Especificaciones técnicas

3.4. Cableado Estructurado

3.5. Redes inalámbricas

Unidad 3: Redes industriales de computadoras

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Introducción a la materia

4.1. Introducción

4.2. Arquitectura de redes inalámbricas de sensores

4.3. Obtención de información

4.4. Administración de energía

4.5. Seguridad en redes inalámbricas

4.6. Instalación y programación

Unidad 4: Redes inalámbricas de sensores

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POLÍTICAS ENTREGAS

  • Existe tolerancia de 5 minutos de llegada tardía, a partir de los cuales se tomará asistencia.
  • Las fechas de entrega y presentación para exámenes parciales, tareas, exposiciones, prácticas y trabajo final son Inamovibles.
  • No se aceptarán entregas de exámenes fuera de la fecha y hora establecida y la calificación de una falta de entrega o entrega extemporánea es cero.

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  • Se aceptarán entregas de tareas/prácticas fuera de las fechas y horas establecidas (calificación de falta de entrega es cero).
    • Penalización 10%/ día en tareas
    • Penalización 10%/ semana en práctica.
  • Todas las entregas deberán realizarse por medio definido en clase, de acuerdo a las indicaciones dadas (blackboard y pdf generalmente).

POLÍTICAS ENTREGAS

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POLÍTICAS MATERIAL

  • El material para trabajar en clase, descripción de tareas y temas para exposición, así como cualquier material de apoyo estará disponible a través del Blackboard o el sitio web y este será actualizado periódicamente.
  • Es responsabilidad de cada estudiante traer a la sesión de clase el material que indique el maestro, incluyendo exposiciones y tareas.

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POLÍTICAS PRESENTACIONES

  • Preparar una presentación formal e interactiva que presente al grupo el tema correspondiente (Prezi, PowerPoint, Google Slides, otro).
  • Preparar un reporte escrito de los puntos más relevantes de la presentación, así como las referencias consultadas.
  • Subir en la actividad correspondiente en Blackboard la presentación y el reporte escrito.
  • Es necesario estar presente en las actividades de exposición, de lo contrario la calificación para la exposición es cero.

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Introducción a la materia

Bibliografía

 

Stallings, W. (2013) Data and Computer Communications, 10th editions. Upper Saddle River, NJ, USA. Pearson Education Inc.

 

Wilamoski, B. M. (2011) Industrial Communication Systems, 2nd edition. Boca Raton, FL, USA. CRC press.

 

Zurawski, R. (2014). Industrial Communication Technology Handbook, 2nd edition. Boca Raton, FL, USA. CRC press.

 

Mukherjee, N. (2015). Building Wireless Sensor Networks: Theoretical and Practical Perspectives. Boca Raton, FL, USA. CRC press.

 

Building the Web of Things: With examples in Node.js and Raspberry Pi

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Introducción a la materia

Software:

CISCO Packet Tracer, Python/Node.js

 

Herramientas digitales:

Blackboard, Google suite, recursos microsoft, portafolio electronico,  bases de datos.

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Criterios de evaluación

Concepto Descripción Ponderación
Formación: Actitudes y valores Actitud en actividades individuales y en equipo relacionadas a la clase 10%
Tareas Resolución de ejemplos típicos, solución de problemas en tareas individuales y en equipo.  15%
Exposiciones grupales Exposiciones de acuerdo a temáticas asignadas. 10% 
Pruebas objetivas (2) Pruebas objetivas en forma de exámenes parciales  y/o finales 15%
Prácticas de laboratorio Desarrollo exitoso y elaboración de repórte de práctica de laboratorio 25%
Proyecto Final Desarrollo y presentaciones profesionales de los proyectos   25%

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Profesor:

Ing. Oscar Alonso Rosete Beas
E-Mail:

oscar.rosete@cetys.mx
Pagina de facebook:

https://www.facebook.com/oscararosete
Sitio web:

https://oscarrosete.com/

Información de referencia

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Contacto preferente para dudas

Asesorías: WhatsApp  686 264 5073

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Proyecto final

Desarrollar un proyecto de innovación a nivel experimental de tecnología utilizando el material visto en el curso, donde el alumno proponga la solución de un problema planteado mediante el desarrollo de un proceso para la implementación de la solución y la realización de pruebas de factibilidad y utilidad de un sistema.

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Introducción a la materia

  • Formación de equipos para presentaciones y proyectos (3-4 integrantes)
  • Registro en grupo de Facebook
  • Pase de lista y sondeo

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Introducción a la materia

Tarea 1. Investigue el significado de los siguientes términos:

  • Red de transmisión de datos
  • Sistema de comunicación
  • Protocolo de comunicación 
  • Arquitectura de protocolos

 

Nota: Toda tarea debe subirse a blackboard en un solo archivo cuyo nombre sea:
No de matricula – Tarea No
Ejemplo: 13256 Tarea 1

24/01

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Agenda

1.1. Definición y principios de la comunicación de datos

1.2. Funciones de un sistema de comunicación industrial

1.3. Transferencia de información

1.4. Modelo OSI

Unidad 1: Introducción a la comunicación industrial

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En los equipos previamente formados, debatan al respecto y lleguen a una respuesta conjunta a las preguntas:

 

1. ¿Qué es una red de computadoras?

2. ¿Qué es un protocolo de comunicación?

3. ¿De que manera los han afectado negativa y positivamente las redes de computadora?

Introducción

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Actividad en equipo

  • Mariana Castro, Luis German, Juan Romero, Sergio Vargas
  • Azael galaviz, Jorge Davila,Roberto Quintero y Priscila Valenzuela
  • Missael Perez, Daniel Valdez, Max Delgado, Carlos Macias
  • Daniel Torres, Erween Felix,  Arian Hernandez
  • Sebastian Beltran, Paulina Parra, Alfredo Angulo
  • Eduardo Alvarado, Rebeca Alarcon y Angel Ramirez
  • Ariel Reyes, Omar Rivera, Ricardo Garcia, Samuel Barragan
  • Airam Ordoñez, Diana Bentley, Misael Anaya, Yahir Rubio

 

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Introducción

En torno a los años 1970 y 1980 se produjo una sinergia entre los campos de los computadores y las comunicaciones que desencadenó un cambio drástico en las tecnologías, productos y en las propias empresas que, desde entonces, se dedican conjuntamente a los sectores de los computadores y de las comunicaciones. 

Antecedentes

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Introducción

Overview of Computer Networks

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Introducción

La revolución experimentada en el sector de los computadores y las comunicaciones ha producido los siguientes hechos significativos:

 

Antecedentes

1973: First Voice Data Packet

1971: Primer microprocesador en un chip

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Introducción

No hay diferencias fundamentales entre la transmisión de datos, de voz o de vídeo.

Antecedentes

Video-Over-Ip

VoIP

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Introducción

Las fronteras entre computadores monoprocesador o multiprocesador, así como las existentes entre las redes de área local, metropolitanas y de área amplia, se han difuminado.

 

No hay grandes diferencias entre el procesamiento de datos (los computadores) y las comunicaciones de datos (la transmisión y los sistemas de conmutación).

Antecedentes

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Introducción

Antecedentes

Tendencias tecnológicas

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Gartner, 2021.

Top ten trends 2022

Cloud-native platforms, distributed enterprise, total experience

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Tendencias

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Introducción

Una red no es mas que 2 o mas ordenadores conectadas entre si con el hardware (adaptadores de red) y software de red para comunicarse e intercambiar datos.

¿Qué es una red de computadoras?

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Introducción

Esta compuesta por dos aspectos principales:

  • Conexión física (alambres, cables, medios inalámbricos)
  • Logical Connection (transferencia de datos a traves del medio físico)

¿Qué es una red de computadoras?

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Introducción

Puedes crear una red de computadoras simple utilizando un dispositivo llamado switch para conectar todas las computadoras en tu red entre sí.

¿Qué es una red de computadoras?

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Introducción

Puedes realizarlo conectando un cable de red desde el switch a cada computadora con un conector especial, el cual lo conecta a una interfaz de red, un circuito electrónico que se encuentra en la computadora para facilitar la interacción en una red de computadoras.

¿Qué es una red de computadoras?

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Introducción

Si no se quiere trabajar con cables, se puede crear una red inalámbrica.

En una red inalámbrica, las computadoras o dispositivos utilizan adaptadores de red que permiten que se comuniquen a traves de señales/ondas de radio.

¿Qué es una red de computadoras?

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Introducción

Adicional se necesitará un punto de acceso inalámbrico (WAP) , que permita que las computadoras se conecten.

 

En las oficinas pequeñas o redes de casa el WAP puede encontrarse dentro del funcionamiento del router que nos permite conectarnos a internet (router inalámbrico).

¿Qué es una red de computadoras?

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Introducción

La figura muestra una red típica con 5 computadoras. 

¿Qué es una red de computadoras?

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Introducción

En esta familia, cada persona tiene un equipo de cómputo, dos conectados inalámbricamente y 3 conectados alámbricamente.

¿Qué es una red de computadoras?

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Introducción

En este ejemplo, el router inalámbrico cuenta con un switch que puede proveer múltiples puertos para conectarse por medio de cables.

¿Qué es una red de computadoras?

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Simplificación

Comenzaremos nuestro estudio considerando el modelo sencillo de sistema de comunicación mostrado en la figura, en la que se propone un diagrama de bloques.

 

El objetivo principal de todo sistema de comunicaciones es intercambiar información entre dos entidades.

Modelo para las comunicaciones

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La figura muestra un ejemplo particular de comunicación entre una estación de trabajo y un servidor a través de una red telefónica pública.

Otro posible ejemplo consiste en el intercambio de señales de voz entre dos teléfonos a través de la misma red anterior. 

Modelo para las comunicaciones

Simplificación

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Los elementos clave en este modelo son los siguientes:

 

La fuente

Este dispositivo genera los datos a transmitir. Ejemplos de fuentes pueden ser un teléfono o un computador personal.

Modelo para las comunicaciones

Simplificación

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El transmisor

Normalmente los datos generados por la fuente no se transmiten directamente tal y como son generados. Al contrario, el transmisor transforma y codifica la información, generando señales electromagnéticas susceptibles de ser transmitidas a través de algún sistema de transmisión.

Modelo para las comunicaciones

Simplificación

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El transmisor

Por ejemplo, un módem convierte las cadenas de bits generadas por un computador personal y las transforma en señales analógicas que pueden ser transmitidas a través de la red de telefonía.

Modelo para las comunicaciones

Simplificación

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El sistema de transmisión

Puede ser desde una sencilla línea de transmisión hasta una compleja red que conecte a la fuente con el destino.

Modelo para las comunicaciones

Simplificación

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El receptor

El receptor acepta la señal proveniente del sistema de transmisión y la transforma de tal manera que pueda ser manejada por el dispositivo de destino. Por ejemplo, un módem captará la señal analógica de la red o línea de transmisión y la convertirá en una cadena de bits.

Modelo para las comunicaciones

Simplificación

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Introducción

El destino

Toma los datos del receptor. 

Modelo para las comunicaciones

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Reglas básicas de redes

Las computadoras en una red deben  de utilizar los mismos procedimientos para enviar y para recibir datos.

Le llamamos a esto protocolos de comunicación.

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Los datos deben de ser entregados sin corromperse.

En caso contrario, seria inservible. (Hay excepciones)

Reglas básicas de redes

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Las computadoras en una red deben de ser capaces de determinar el origen y el destino de cada pieza de información (IP y Mac Address).

Reglas básicas de redes

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Introducción

Aunque el modelo presentado pueda parecer aparentemente sencillo, en realidad implica una gran complejidad. La tabla inferior lista algunas de las tareas claves que se deben realizar en un sistema de comunicaciones. 

Realidad

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Introducción

El primer ítem, denominado utilización del sistema de transmisión, se refiere a la necesidad de hacer un uso eficaz de los recursos utilizados en la transmisión, los cuales se suelen compartir habitualmente entre una serie de dispositivos de comunicación. La capacidad total del medio de transmisión se reparte entre los distintos usuarios haciendo uso de técnicas denominadas de multiplexación.

Realidad

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Actividad Asíncrona

Tarea 1. 

  • Descargar  Cisco Packet Tracer version 8.0.0.0212
  • Crear cuenta de acceso, registrarse a curso: "Introduction to Packet Tracer English 0122b"

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Laboratorio (Práctica 0)

  • Teniendo certeza de la instalación exitosa de la versión más reciente de Cisco Packet Tracer, tomar curso de "Getting Started with Cisco Packet Tracer".
  • Como evidencia de finalización se subirá foto del achievement (donde aparezca el estudiante) a Blackboard.

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Agenda

1.1. Definición y principios de la comunicación de datos

1.2. Funciones de un sistema de comunicación industrial

1.3. Transferencia de información

1.4. Modelo OSI

Unidad 1: Introducción a la comunicación industrial

Introducción

La figura muestra una perspectiva novedosa del modelo tradicional para las comunicaciones.

 

Dicha figura se explica a continuación, paso a paso, con la ayuda de un ejemplo: la aplicación de correo electrónico.

Otra perspectiva

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Supóngase que tanto el dispositivo de entrada como el transmisor están en un computador personal.

Y que, por ejemplo, el usuario de dicho PC desea enviar el mensaje m a otro.

Envio de mensaje

Introducción

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El usuario activa la aplicación de correo en el PC y compone el mensaje con el teclado (dispositivo de entrada). La cadena de caracteres se almacenará temporalmente en la memoria principal como una secuencia de bits (g)

Envio de mensaje

Introducción

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El computador se conecta a algún medio de transmisión, por ejemplo una red local o una línea de telefonía, a través de un dispositivo de E/S (transmisor), como por ejemplo un transceptor en una red local o un módem.

Introducción

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Envio de mensaje

Los datos de entrada se transfieren al transmisor como una secuencia de niveles de tensión [g(t)] que representan los bits en algún tipo de bus de comunicaciones o cable. 

Introducción

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Envio de mensaje

El transmisor se conecta directamente al medio y convierte la cadena [g(t)] en la señal a transmitir [s(t)].

Introducción

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Envio de mensaje

Al transmitir s(t) a través del medio, antes de llegar al receptor, aparecerán una serie de dificultades que se estudiarán a futuro. Por tanto, la señal recibida r(t) puede diferir de alguna manera de la transmitida s(t).

Introducción

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Envio de mensaje

El receptor intentará estimar la señal original s(t), a partir de la señal r(t) y de su conocimiento acerca del medio, obteniendo una secuencia de bits g'(t). Estos bits se envían al computador de salida, donde se almacenan temporalmente en memoria como un bloque de bits g'

Introducción

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Envio de mensaje

En muchos casos, el destino intentará determinar si ha ocurrido un error y, en su caso, cooperar con el origen para, eventualmente, conseguir el bloque de datos completo y sin errores.

Introducción

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Envio de mensaje

Los datos, finalmente, se presentan al usuario a través del dispositivo de salida, que por ejemplo puede ser la impresora o la pantalla de su terminal. El mensaje recibido por el usuario (m') será normalmente una copia exacta del mensaje original (m).

Introducción

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Envio de mensaje

Consideremos ahora una conversación usando el teléfono. En este caso, la entrada al teléfono es un mensaje (m) consistente en una onda sonora.

Ejemplo telefono

Introducción

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Dicha onda se convierte en el teléfono en señales eléctricas con los mismos componentes en frecuencia. Estas señales se transmiten sin modificación a través de la línea telefónica.

Por tanto, la señal de entrada g(t) y la señal transmitida s(t) son idénticas.

Introducción

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Ejemplo telefono

La señal s(t) sufrirá algún tipo de distorsión a través del medio, de tal manera que r(t) no será idéntica a s(t).

 

No obstante, la señal r(t) se convierte recuperando una onda sonora, sin aplicar ningún tipo de corrección o mejora de la calidad.

Introducción

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Ejemplo telefono

Por tanto, m' no será una réplica exacta de m. Sin embargo, el mensaje sonoro recibido es normalmente comprensible por el receptor

Introducción

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Ejemplo telefono

A veces no es práctico que dos dispositivos de comunicaciones se conecten directamente mediante un enlace punto a punto.

 

Esto es debido a alguna (o a las dos) de las siguientes circunstancias:


Los dispositivos están muy alejados. En este caso no estaría justificado, por ejemplo, utilizar un enlace dedicado entre dos dispositivos que puedan estar separados por miles de kilómetros.

Introducción

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Redes de transmisión de datos

Esto es debido a alguna (o a las dos) de las siguientes circunstancias:

 

Hay un conjunto de dispositivos que necesitan conectarse entre ellos en instantes de tiempo diferentes. Un ejemplo de esta necesidad es la red de teléfonos mundial o el conjunto de computadores pertenecientes a una compañía. 

Introducción

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Redes de transmisión de datos

Salvo el caso de que el número de dispositivos sea pequeño, no es práctico utilizar un enlace entre cada dos.

 

La solución a este problema es conectar cada dispositivo a una red de comunicación.

Introducción

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Redes de transmisión de datos

  • En la actualidad hay más dispositivos inteligentes que personas
  • Muchas personas están conectadas a Internet durante las 24 horas del día.
  • Para 2020, se tenia contemplado que  cada consumidor poseeria 6,58 dispositivos inteligentes.

Introducción

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Todo está conectado

  • Las redes digitales modernas hacen que todo esto sea posible.
  • La transformación digital es la aplicación de la tecnología digital para proporcionar el entorno adecuado para la innovación de las empresas y la industria.

Introducción

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Todo está conectado

 Las redes son la base

  • 50 000 millones de objetos proporcionan billones de gigabytes de datos
  • Las redes proporcionan la base para Internet y el mundo digitalizado.
  • Las redes pueden ir desde redes simples, compuestas por dos PC, hasta redes que conectan millones de dispositivos.

Conectados globalmente a través de redes

Introducción

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Las redes pueden proporcionar productos y servicios a los clientes a través de su conexión a Internet.

 

Internet es la red más grande que existe, y proporciona “la capa electrónica” que rodea al planeta de manera eficaz.

Introducción

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Conectados globalmente a través de redes

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Internet: un sistema de redes globales multicapa que conecta a cientos de millones de computadoras.

 

¿Quién es dueño del internet?

El internet no es propiedad de un grupo o individuo, es una coleccion mundial de redes interconectadas (internetwork/internet) cooperando entre si para intercambiar información utilizando estandares comunes a través de distintos medios físicos.

Todo lo accesado en línea esta ubicado en la internet global.

Introducción

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Conectados globalmente a través de redes

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Introducción

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Conectados globalmente a través de redes

Para clasificar las redes tradicionalmente se consideran dos grandes categorías:

 

las redes de área amplia (WAN, Wide Area Networks) y las redes de área local (LAN, Local Area Networks).

Introducción

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Redes de transmisión de datos

Las diferencias entre estas dos categorías son cada vez más difusas, tanto en términos tecnológicos como de posibles aplicaciones; no obstante, es una forma natural y didáctica de organizar su estudio, por lo que aquí se adoptará dicha clasificación.

Introducción

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Redes de transmisión de datos

Redes de área local (LAN): redes que se encuentran en un área geográfica pequeña, tales como una vivienda a una empresa pequeña.

 

Redes de área amplia (WAN): un conjunto de LAN que brinda conexión entre LAN y con Internet.

 

*Red de área personal (PAN): conectar tu smartphone a tu carro utilizando Bluetooth es un ejemplo de una PAN.

Introducción

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Redes de transmisión de datos

Generalmente, se considera como redes de área amplia a todas aquellas que cubren una extensa área geográfica, requieren atravesar rutas de acceso público y utilizan, al menos parcialmente, circuitos proporcionados por una entidad proveedora de servicios de telecomunicación.

Redes de área amplia

Introducción

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Generalmente, una WAN consiste en una serie de dispositivos de conmutación interconectados. La transmisión generada por cualquier dispositivo se encaminará a través de estos nodos internos hasta alcanzar el destino.

Introducción

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Redes de área amplia

A estos nodos (incluyendo los situados en los contornos) no les concierne el contendido de los datos, al contrario, su función es proporcionar el servicio de conmutación, necesario para transmitir los datos de nodo en nodo hasta alcanzar su destino final.

Introducción

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Redes de área amplia

Tradicionalmente, las WAN se han implementado usando una de las dos tecnologías siguientes:


Conmutación de circuitos y conmutación de paquetes.

 

Últimamente, se está empleando como solución la técnica de retransmisión de tramas ( frame relay), así como las redes ATM.

Introducción

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Redes de área amplia

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Al igual que las redes WAN, una LAN es una red de comunicaciones que interconecta varios dispositivos y proporciona un medio para el intercambio de información entre ellos.

 

 

No obstante, hay algunas diferencias entre las LAN y las WAN que se enumeran a continuación

Diferencias entre WAN y LAN

Introducción

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La cobertura de una LAN es pequeña, generalmente un edificio o, a lo sumo, un conjunto de edificios próximos.

 

Es habitual que la LAN sea propiedad de la misma entidad propietaria de los dispositivos conectados a la red.

 

En WAN, esto no es tan habitual o, al menos, una fracción significativa de recursos de la red son ajenos. 

Introducción

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Diferencias entre WAN y LAN

Esto tiene dos implicaciones.

 

La primera es que se debe cuidar mucho la elección de la LAN, ya que, evidentemente, lleva acarreada una inversión sustancial de capital (comparada con los gastos de conexión o alquiler de líneas en redes de área amplia) tanto en la adquisición como en el mantenimiento.

Introducción

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Diferencias entre WAN y LAN

Segunda, la responsabilidad de la gestión de la red local recae solamente en el usuario

 

Por lo general, las velocidades de transmisión internas en una LAN son mucho mayores que en una WAN.

Introducción

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Diferencias entre WAN y LAN

Para las LAN hay muy diversas configuraciones.

 

De entre ellas, las más habituales son las LAN conmutadas y las LAN inalámbricas.

 

Dentro de las conmutadas, las más populares son las LAN Ethernet, constituidas por un único conmutador, o, alternativamente, implementadas mediante un conjunto de conmutadores interconectados entre sí.

Introducción

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Redes de área local

Otro ejemplo muy relevante son las LAN ATM, caracterizadas por utilizar tecnología de red ATM en un entorno local.

 

Por último, son también destacables las LAN con canal de fibra (Fiber Channel).

 

En las LAN inalámbricas se utilizan diversos tipos de tecnologías de transmisión y distintos tipos de configuraciones. 

Introducción

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Redes de área local

Como ya se ha mencionado, las LAN inalámbricas son bastante habituales, fundamentalmente en entornos de oficinas.

 

La tecnología inalámbrica es también muy utilizada en redes de área amplia de voz y datos. Las redes inalámbricas proporcionan ventajas evidentes en términos de movilidad y facilidad de instalación y configuración

Redes inálambricas

Introducción

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Como el propio nombre sugiere, las MAN (Metropolitan Area Network) están entre las LAN y las WAN.

 

El interés en las MAN ha surgido tras ponerse de manifiesto que las técnicas tradicionales de conmutación y conexión punto a punto usadas en WAN, pueden ser no adecuadas para las necesidades crecientes de ciertas organizaciones.

Introducción

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Redes de área metropolitana

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Actividad en equipo

  • Mariana Castro, Luis German, Juan Romero, Sergio Vargas (1)
  • Azael galaviz, Jorge Davila,Roberto Quintero y Priscila Valenzuela (2)
  • Missael Perez, Daniel Valdez, Max Delgado, Carlos Macias (3)
  • Daniel Torres, Erween Felix,  Arian Hernandez (4)
  • Sebastian Beltran, Paulina Parra, Alfredo Angulo (5)
  • Eduardo Alvarado, Rebeca Alarcon y Angel Ramirez (1)
  • Ariel Reyes, Omar Rivera, Ricardo Garcia, Samuel Barragan (2)
  • Airam Ordoñez, Diana Bentley, Misael Anaya, Yahir Rubio (3)

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En los equipos previamente formados, debatan al respecto y lleguen a una respuesta conjunta para cada una de las preguntas:

 

1. ¿Qué es un router/enrutador y cuales son sus tipos?

2. ¿Qué es un switch/conmutador y cuales son sus tipos ?

3. ¿Cuál es la diferencia entre un dispositivo final y un intermediario de una red? Mencione algunos ejemplos

Trabajo en equipos

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En los equipos previamente formados, debatan al respecto y lleguen a una respuesta conjunta para cada una de las preguntas:

 

4. ¿Cuál es la diferencia entre un cliente y un servidor?

5. ¿Cuáles son las funciones de un administrador de red?

 

Nota: El entregable consiste en una presentación con la resolución.

Trabajo en equipos

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Agenda

1.1. Definición y principios de la comunicación de datos

1.2. Funciones de un sistema de comunicación industrial

1.3. Transferencia de información

1.4. Modelo OSI

Unidad 1: Introducción a la comunicación industrial

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En los equipos previamente formados, debatan al respecto y lleguen a una respuesta conjunta para cada una de las preguntas:

 

1. ¿Qué es un router/enrutador y cuales son sus tipos?

2. ¿Qué es un switch/conmutador y cuales son sus tipos ?

3. ¿Cuál es la diferencia entre un dispositivo final y un intermediario de una red? Mencione algunos ejemplos

Trabajo en equipos

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En los equipos previamente formados, debatan al respecto y lleguen a una respuesta conjunta para cada una de las preguntas:

 

4. ¿Cuál es la diferencia entre un cliente y un servidor?

5. ¿Cuáles son las funciones de un administrador de red?

 

Nota: El entregable consiste en una presentación con la resolución.

Trabajo en equipos

Actividad en equipo

  • Mariana Castro, Luis German, Juan Romero, Sergio Vargas (1)
  • Azael galaviz, Jorge Davila,Roberto Quintero y Priscila Valenzuela (2)
  • Missael Perez, Daniel Valdez, Max Delgado, Carlos Macias (3)
  • Daniel Torres, Erween Felix,  Arian Hernandez (4)
  • Sebastian Beltran, Paulina Parra, Alfredo Angulo (5)
  • Eduardo Alvarado, Rebeca Alarcon y Angel Ramirez (1)
  • Ariel Reyes, Omar Rivera, Ricardo Garcia, Samuel Barragan (2)
  • Airam Ordoñez, Diana Bentley, Misael Anaya, Yahir Rubio (3)

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Infraestructura de red

Introducción

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La trayectoria que toma un mensaje desde su origen hasta su destino puede ser desde un simple cable que conecta una computadora a otra, o tan complejo como una red que a nivel global. Esta infraestructura de red es la plataforma que soporta la red, provee un canal estable y confiable a traves del cual las comunicaciones suceden.

Categorías de componentes de red:

  • Dispositivos

  • Medios de red

  • Servicios

Categorías de componentes de hardware:

  • End devices/dispositivos finales
  • Intermediate devices/dispositivos intermediarios
  • Network media/medios de red

Infraestructura de red

Introducción

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Componentes de las redes

Introducción

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Los dispositivos y los medios son los elementos físicos o el hardware, de la red. Por lo general, el hardware está compuesto por los componentes visibles de la plataforma de red, como una computadora portátil, una PC, un switch, un router, un punto de acceso inalámbrico o el cableado que se utiliza para conectar esos dispositivos. 

Introducción

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A veces, puede que algunos componentes no sean visibles. En el caso de los medios inalámbricos, los mensajes se transmiten a través del aire mediante radio frecuencias invisibles u ondas infrarojas.​

Componentes de las redes

Introducción

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Los componentes de red se utilizan para proporcionar servicios y procesos, que son los programas de comunicación, denominados “software”, que se ejecutan en los dispositivos conectados en red.

 

Un servicio de red proporciona información en respuesta a una solicitud. 

Componentes de las redes

Introducción

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Los servicios incluyen muchas de las aplicaciones de red comunes que utilizan las personas a diario, como los servicios de hosting de correo electrónico y web hosting.

 

Los procesos proporcionan la funcionalidad que direcciona y traslada mensajes a través de la red. Los procesos son menos obvios para nosotros, pero son críticos para el funcionamiento de las redes.

Componentes de las redes

Introducción

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Dispositivos finales

Los dispositivos de red con los que las personas están más familiarizadas se denominan “dispositivos finales” o “hosts”.

 

Estos dispositivos forman la interfaz entre los usuarios y la red de comunicación subyacente.

Introducción

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Dispositivos finales

Algunos ejemplos de dispositivos finales son:

  • Computadoras (estaciones de trabajo, computadoras portátiles, servidores de archivos, servidores web)
  • Impresoras de red
  • Teléfonos VoIP
  • Terminales de TelePresence
  • Cámaras de seguridad
  • Dispositivos portátiles móviles (como smartphones, tablet PC, PDA y lectores inalámbricos de tarjetas de débito y crédito, y escáneres de códigos de barras)

Introducción

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Dispositivos finales

Un dispositivo host es el origen o el destino de un mensaje transmitido a través de la red.

Para distinguir un host de otro, cada host en la red se identifica por una dirección. Cuando un host inicia la comunicación, utiliza la dirección del host de destino para especificar a dónde se debe enviar el mensaje.

Dispositivos intermediarios

Introducción

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Los dispositivos intermediarios interconectan dispositivos finales. Estos dispositivos proporcionan conectividad y operan detrás de escena para asegurar que los datos fluyan a través de la red, como se muestra en la figura. 

Introducción

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Dispositivos intermediarios

Los dispositivos intermediarios conectan los hosts individuales a la red y pueden conectar varias redes individuales para formar una internetwork.

Introducción

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Dispositivos intermediarios

Los siguientes son ejemplos de dispositivos de red intermediarios:

  • Acceso a la red (switches y puntos de acceso inalámbrico) Internetworking (routers)
  • Seguridad (firewalls)

Introducción

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Dispositivos intermediarios

La administración de datos, así como fluye en la red, es también una función de los dispositivos intermediarios. Estos dispositivos utilizan la dirección host de destino, conjuntamente con información sobre las interconexiones de la red para determinar la ruta que deben tomar los mensajes a través de la red.

Introducción

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Dispositivos intermediarios

Los procesos que se ejecutan en los dispositivos de red intermediarios realizan las siguientes funciones:

  • Volver a generar y transmitir las señales de datos.
  • Conservar información acerca de las rutas que existen a través de la red y de internetwork.

Introducción

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Dispositivos intermediarios

  • Notificar a otros dispositivos los errores y las fallas de comunicación.
  • Dirigir los datos a lo largo de rutas alternativas cuando hay una falla en el enlace.
  • Clasificar y dirigir los mensajes según las prioridades de calidad de servicio (QoS, Quality of Service).
  • Permitir o denegar el flujo de datos de acuerdo con la configuración de seguridad.

Introducción

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Dispositivos intermediarios

Medios de red

Introducción

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La comunicación a través de una red es transportada por un medio. El medio proporciona el canal por el cual viaja el mensaje desde el origen hasta el destino.

Medios de red

Introducción

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Las redes modernas utilizan principalmente tres tipos de medios para interconectar los dispositivos y proporcionar la ruta por la cual pueden transmitirse los datos. 

Medios de red

Introducción

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Como se muestra en la ilustración, estos medios son los siguientes:

  • Hilos metálicos dentro de cables
  • Fibras de vidrio o plástico (cable de fibra óptica)
  • Transmisión inalámbrica

Medios de red

Introducción

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La codificación de la señal que se debe realizar para que se transmita el mensaje es diferente para cada tipo de medio.

 

En los hilos metálicos, los datos se codifican dentro de impulsos eléctricos que coinciden con patrones específicos.

Medios de red

Introducción

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Las transmisiones por fibra óptica dependen de pulsos de luz, dentro de intervalos de luz visible o infrarroja. En las transmisiones inalámbricas, los patrones de ondas electromagnéticas muestran los distintos valores de bits.

Transmision inalámbrica

Introducción

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Medios de red

Introducción

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Los diferentes tipos de medios de red tienen diferentes características y beneficios.

 

No todos los medios de red tienen las mismas características ni son adecuados para el mismo fin.

Medios de red

Introducción

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 Los criterios para elegir medios de red son los siguientes:

  • La distancia por la que los medios pueden transportar una señal correctamente.
  • El entorno en el que se instalarán los medios.
  • La cantidad de datos y la velocidad a la que se deben transmitir.
  • El costo del medio y de la instalación.

Medios de red (Cisco Packet tracer)

Introducción

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Introducción

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Para transmitir información compleja, como la presentación de todos los dispositivos y el medio en una internetwork grande, es conveniente utilizar representaciones visuales.

 

 

Los diagramas permiten comprender fácilmente la forma en la que se conectan los dispositivos en una red grande. 

Diagramas de topología

Introducción

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Estos diagramas utilizan símbolos para representar los diferentes dispositivos y conexiones que componen una red.

Este tipo de representación de una red se denomina “diagrama de topología”.

Diagramas de topología

Introducción

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Como cualquier otro lenguaje, el lenguaje de las redes se compone de un conjunto común de símbolos que se utilizan para representar los distintos dispositivos finales, dispositivos de red y medios, como se muestra en la ilustración.

Diagramas de topología

Diagramas de topología

Introducción

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Los diagramas de topología son obligatorios para todos los que trabajan con redes. Estos diagramas proporcionan un mapa visual que muestra cómo está conectada la red.

 

Existen dos tipos de diagramas de topología

Introducción

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Diagramas de topología física

 

Identifican la ubicación física de los dispositivos intermediarios, los puertos configurados y la instalación de los cables.

Introducción

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Diagramas de topología física

 

Identifican la ubicación física de los dispositivos intermediarios, los puertos configurados y la instalación de los cables.

Introducción

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Diagramas de topología lógica

 

Identifican dispositivos, puertos y el esquema de direccionamiento IP.

Introducción

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Diagramas de topología lógica

 

Identifican dispositivos, puertos y el esquema de direccionamiento IP.

Actividad Individual

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En una documento, realiza una lista con imagenes de los componentes de la infraestructura de red que tienes instalada en tu red doméstica.

  • Dibujar un diagrama de topología física, utilizando simbología de Cisco Packet Tracer
  • Clasificarlos en Intermediarios, dispositivos finales o medios de transmision (incluir los cables o wireless access points que proveen tus conexiones de red)

Componentes de las redes

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Agenda

1.1. Definición y principios de la comunicación de datos

1.2. Funciones de un sistema de comunicación industrial

1.3. Transferencia de información

1.4. Modelo OSI

Unidad 1: Introducción a la comunicación industrial

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  • El comando ipconfig provee información de la dirección ip, subnet mask y default gateway
  • Abrir command prompt
  • ingresar comando ipconfig para determinar la dirección IP asignada a cada adaptador de red en su computadora.

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Determinar dirección IP (Windows)

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Configurar dirección IP (Windows)

  • Acceder a la configuración del adaptador
  • Acceder a las propiedades

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  • Acceder a las propiedades IPV4
  • Seleccionar opción de dirección estática

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Configurar dirección IP (Windows)

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Laboratorio (Práctica 1)

Ejercicios preliminares

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Laboratorio (Práctica 1)

  • Dibujar un diagrama de topología física (incluir dispositivos finales, intermediarios y medios de transmisión), utilizando Cisco Packet Tracer.
  • Identificar la dirección IP de cada uno de los elementos (Investigar para dispositivos móviles)
    • Agregar a la lista de dispositivos una imagen de la identificación de las IP.

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Introducción

En las redes de conmutación de circuitos, para interconectar dos estaciones se establece un camino dedicado a través de los nodos de la red. El camino es una secuencia conectada de enlaces físicos entre nodos. En cada enlace, se dedica un canal lógico a cada conexión. Los datos generados por la estación fuente se transmiten por el camino dedicado tan rápido como se pueda. En cada nodo, los datos de entrada se encaminan o conmutan por el canal apropiado de salida sin retardos. El ejemplo más ilustrativo de la conmutación de circuitos es la red de telefonía

Conmutación de circuitos

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Introducción

Un enfoque diferente al anterior es el adoptado en las redes de conmutación de paquetes. En este caso, no es necesario hacer una asignación a priori de recursos (capacidad de transmisión) en el camino (o sucesión de nodos). 

Conmutación de paquetes

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Introducción

Por el contrario, los datos se envían en secuencias de pequeñas unidades llamadas paquetes. Cada paquete se pasa de nodo en nodo en la red siguiendo algún camino
entre la estación origen y la destino. En cada nodo, el paquete se recibe completamente, se almacena durante un breve intervalo y posteriormente se retransmite al siguiente nodo. Las redes de conmutación de paquetes se usan fundamentalmente para las comunicaciones terminal-computador y computador-computador.
Introducción a las comunicaciones de datos y redes 15

Conmutación de paquetes

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Introducción

La conmutación de paquetes se desarrolló en la época en la que los servicios de transmisión a larga
distancia presentaban una tasa de error relativamente elevada, comparada con los servicios de los
que se dispone actualmente. Por tanto, para compensar esos errores relativamente frecuentes, en
los esquemas de conmutación de paquetes se realiza un esfuerzo considerable, que se traduce en
añadir información redundante en cada paquete así como en la realización de un procesamiento
extra, tanto en el destino final como en los nodos intermedios de conmutación, necesario para detectar
los errores y, en su caso, corregirlos.

Retransmisión de tramas (frame relay )

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Introducción

Ahora bien, con los modernos sistemas de telecomunicación de alta velocidad, este esfuerzo
adicional es innecesario e incluso contraproducente. Es innecesario ya que la tasa de errores se ha
reducido drásticamente y los escasos errores que aparecen se pueden tratar en el sistema final mediante
dispositivos que operan por encima del nivel de la lógica dedicada a la conmutación de paquetes.
A su vez, es contraproducente ya que los bits redundantes introducen un desaprovechamiento
de parte de la capacidad proporcionada por la red.

Retransmisión de tramas (frame relay )

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Introducción

El Modo de Transferencia Asíncrono (ATM, Asynchronous Transfer Mode), a veces denominado
como modo de retransmisión de celdas (cell relay), es la culminación de todos los desarrollos en
conmutación de circuitos y conmutación de paquetes. ATM se puede considerar como una evolución
de la retransmisión de tramas. La diferencia más obvia entre retransmisión de tramas y ATM
es que la primera usa paquetes de longitud variable, llamados «tramas», y ATM usa paquetes de
longitud fija denominados «celdas».

ATM

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Introducción

Al igual que en retransmisión de tramas, ATM introduce poca
información adicional para el control de errores, confiando en la inherente robustez del medio de
transmisión así como en la lógica adicional localizada en el sistema destino para detectar y corregir
errores. Al utilizar paquetes de longitud fija, el esfuerzo adicional de procesamiento se reduce
incluso todavía más que en retransmisión de tramas. El resultado es que ATM se ha diseñado
para trabajar a velocidades de transmisión del orden de 10 a 100 Mbps, e incluso del orden
de Gbps.

ATM

La figura muestra una perspectiva novedosa del modelo tradicional para las comunicaciones.

 

Dicha figura se explica a continuación, paso a paso, con la ayuda de un ejemplo: la aplicación de correo electrónico

Otra perspectiva

Introducción

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En la Figura  se muestra un escenario de comunicación típico junto con los elementos constituyentes de una red
de las usadas en la actualidad. 

UN EJEMPLO DE CONFIGURACIÓN

Introducción

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En la esquina superior izquierda, se puede encontrar un usuario residencial conectado a Internet a través de un proveedor de acceso a Internet o, del inglés, ISP (Internet Service Provider) mediante algún tipo de conexión de abonado.

UN EJEMPLO DE CONFIGURACIÓN

Introducción

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Ejemplos habituales para
esa conexión son la red pública de telefonía, para lo que el usuario necesitaría un módem (generalmente
a 56 Kbps); 

UN EJEMPLO DE CONFIGURACIÓN

Introducción

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una línea digital de abonado, DSL (Digital Subscriber Line), tecnología que
proporciona un enlace de alta velocidad a través de líneas de telefonía mediante el uso de un módem especial DSL;

UN EJEMPLO DE CONFIGURACIÓN

Introducción

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o un acceso de TV por cable, tecnología que requeriría un cable módem.

UN EJEMPLO DE CONFIGURACIÓN

Introducción

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Generalmente, un ISP estará formado por un conjunto de servidores interconectados entre sí (aunque se muestra sólo un servidor) y conectados a Internet a través de un enlace de alta velocidad.

UN EJEMPLO DE CONFIGURACIÓN

Introducción

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Este enlace puede ser, por ejemplo, una línea SONET (Synchronous Optical NETwork).

 

Internet está formada por una serie de encaminadores interconectados a lo largo de todo el globo terrestre. Los encaminadores transmiten los paquetes de datos desde el origen al destino a través de Internet.

UN EJEMPLO DE CONFIGURACIÓN

Introducción

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La parte inferior de la Figura muestra una LAN implementada con un único conmutador Ethernet.

 

Esta configuración es muy habitual en negocios, oficinas o cualquier tipo de organización de dimensiones reducidas. 

UN EJEMPLO DE CONFIGURACIÓN

Introducción

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La LAN se conecta a Internet a través de un equipo cortafuegos (del inglés firewall ), el cual ofrece servicios de seguridad. También se muestra un encaminador adicional fuera de la LAN conectado a una WAN privada, la cual puede ser una red ATM privada o una red de retransmisión de tramas.

UN EJEMPLO DE CONFIGURACIÓN

Introducción

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En el diseño de los enlaces que conectan a los distintos elementos mostrados (por ejemplo, entre los encaminadores de Internet, o entre los conmutadores en la red ATM, o entre el abonado y el ISP) quedan pendientes una serie de aspectos como la codificación de la señal y el control de errores.

UN EJEMPLO DE CONFIGURACIÓN

Introducción

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Mientras que la retransmisión de tramas y ATM prometen satisfacer un amplio espectro de necesidades en cuanto a velocidades de transmisión, hay situaciones, tanto en redes privadas como públicas, que demandan gran capacidad a coste reducido en áreas relativamente grandes.

Para tal fin se han implementado una serie de soluciones, como por ejemplo las redes inalámbricas o las extensiones metropolitanas de Ethernet.

Redes de área metropolitana

Introducción

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El principal mercado para las MAN lo constituyen aquellos clientes que necesitan alta capacidad en un área metropolitana.

Las MAN están concebidas para satisfacer estas necesidades de capacidad a un coste reducido y con una eficacia mayor que la que se obtendría mediante una compañía local de telefonía para un servicio equivalente

Redes de área metropolitana

Introducción

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Agenda

1.1. Definición y principios de la comunicación de datos

1.2. Funciones de un sistema de comunicación industrial

1.3. Transferencia de información

1.4. Modelo OSI

Unidad 1: Introducción a la comunicación industrial

Clientes y Servidores

Introducción

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Todas las PC conectadas a una red que participan directamente en las comunicaciones de red se clasifican como hosts o dispositivos finales. 

 

Los hosts pueden enviar y recibir mensajes a través de la red. En las redes modernas, los dispositivos finales pueden funcionar como clientes, servidores o ambos. 

Introducción

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Clientes y Servidores

El software instalado en la computadora determina cuál es la función que cumple la computadora.

Introducción

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Clientes y Servidores

Los servidores son hosts con software instalado que les permite proporcionar información, por ejemplo correo electrónico o páginas Web, a otros hosts de la red.

 

Cada servicio requiere un software de servidor diferente. Por ejemplo, para proporcionar servicios Web a la red, un host necesita un software de servidor Web.

Introducción

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Clientes y Servidores

Los clientes son computadoras host que tienen instalado un software que les permite solicitar información al servidor y mostrar la información obtenida.

 

Un explorador Web, como Internet Explorer o Google Chrome, es un ejemplo de software cliente.

Introducción

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Clientes y Servidores

Una computadora con software de servidor puede prestar servicios a uno o varios clientes simultáneamente.

Además, una sola computadora puede ejecutar varios tipos de software de servidor. En una oficina pequeña u hogareña, puede ser necesario que una computadora actúe como servidor de archivos, servidor Web y servidor de correo electrónico.

Introducción

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Clientes y Servidores

Una sola computadora también puede ejecutar varios tipos de software cliente.

 

Debe haber un software cliente por cada servicio requerido. Si un host tiene varios clientes instalados, puede conectarse a varios servidores de manera simultánea. Por ejemplo, un usuario puede leer su correo electrónico y ver una página Web mientras utiliza el servicio de mensajería instantánea y escucha la radio a través de Internet.

Introducción

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Clientes y Servidores

Introducción

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Clientes y Servidores

Introducción

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Clientes y Servidores

El software de servidor y el de cliente normalmente se ejecutan en computadoras distintas, pero también es posible que una misma computadora cumpla las dos funciones a la vez. En pequeñas empresas y hogares, muchas computadoras funcionan como servidores y clientes en la red.

Introducción

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Clientes y Servidores

Este tipo de red se denomina red entre pares (peer-to-peer).

La red punto a punto más sencilla consiste en dos computadoras conectadas directamente mediante una conexión por cable o inalámbrica.

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Las personas intercambian ideas mediante diversos métodos de comunicación.

 

Sin embargo, independientemente del método elegido, todos los métodos de comunicación tienen tres elementos en común.

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Métodos de comunicación

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El primero de estos elementos es el origen del mensaje, o emisor. Los orígenes de los mensajes son las personas o los dispositivos electrónicos que deben enviar un mensaje a otras personas o dispositivos.

 

El segundo elemento de la comunicación es el destino, o receptor, del mensaje. El destino recibe el mensaje y lo interpreta.

 

Un tercer elemento, llamado “canal”, está formado por los medios que proporcionan el camino por el que el mensaje viaja desde el origen hasta el destino.

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Métodos de comunicación

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La comunicación comienza con un mensaje, o información, que se debe enviar desde un origen hasta un destino.

 

 

El envío de este mensaje, ya sea mediante comunicación cara a cara o a través de una red, está regido por reglas llamadas “protocolos”.

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Métodos de comunicación

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Estos protocolos son específicos del tipo de método de comunicación en cuestión.

 

En nuestra comunicación personal diaria, las reglas que utilizamos para comunicarnos por un medio, como una llamada telefónica, no son necesariamente las mismas que los protocolos para utilizar otro medio, como enviar una carta.

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Métodos de comunicación

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Antes de comunicarse, deben acordar cómo hacerlo. Si en la comunicación se utiliza la voz, primero deben acordar el idioma.

 

A continuación, cuando tienen un mensaje que compartir, deben poder dar formato a ese mensaje de una manera que sea comprensible

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Métodos de comunicación

Cada una de estas tareas describe protocolos implementados para lograr la comunicación.

 

Esto es válido para la comunicación por computadora.

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Métodos de comunicación

Los protocolos que se utilizan en las comunicaciones de red comparten muchas de las características fundamentales de los protocolos que se utilizan para regir las conversaciones humanas correctas.

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Métodos de comunicación

Además de identificar el origen y el destino, los protocolos informáticos y de red definen los detalles sobre la forma en que los mensajes se transmiten a través de una red para cumplir con los requisitos anteriores.

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Métodos de comunicación

Los protocolos utilizados en las comunicaciones de redes comparten muchos rasgos fundamentales y generalmente  incluyen los siguientes requerimientos:

 

  • Codificación de los mensajes
  • Formato y encapsulación del mensaje
  • Tamaño del mensaje
  • Temporización del mensaje
  • Opciones de entrega del mensaje

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Métodos de comunicación

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Métodos de comunicación

Al igual que en la comunicación humana, los diversos protocolos informáticos y de red deben poder interactuar y trabajar en conjunto para que la comunicación de red se lleve a cabo correctamente.

 

Un grupo de protocolos interrelacionados que son necesarios para realizar una función de comunicación se denomina “suite de protocolos”. 

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Suite de protocolos

Los hosts y los dispositivos de red implementan las suites de protocolos en software, hardware o ambos.

 

Una de las mejores formas para visualizar la forma en que los protocolos interactúan dentro de una suite es ver la interacción como un stack.

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Suite de protocolos

Un stack de protocolos muestra la forma en que los protocolos individuales se implementan dentro de una suite.

 

Los protocolos se muestran en capas, donde cada servicio de nivel superior depende de la funcionalidad definida por los protocolos que se muestran en los niveles inferiores. 

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Suite de protocolos

Las capas inferiores del stack se encargan del movimiento de datos por la red y proporcionan servicios a las capas superiores.

 

Las capas superiores se enfocan en el contenido del mensaje que se envía.

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Suite de protocolos

En la capa inferior, la capa física, hay dos personas, cada una con una voz que puede pronunciar palabras en voz alta. 

 

En la segunda capa, la capa de las reglas, existe un acuerdo para hablar en un lenguaje común.

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Suite de protocolos

En la capa superior, la capa de contenido, están las palabras que se pronuncian realmente.

 

Este es el contenido de la comunicación.

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Suite de protocolos

Si fuéramos testigos de esta conversación, realmente no veríamos las capas flotando en el lugar.

 

El uso de capas es un modelo que proporciona una forma de dividir convenientemente una tarea compleja en partes y describir cómo funcionan.

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Suite de protocolos

Los protocolos de red definen un formato y un conjunto de reglas comunes para intercambiar mensajes entre dispositivos.

Algunos protocolos son IP, HTTP y DHCP.

 

La manera en que se da formato o se estructura el mensaje, se muestra en la figura.

Protocolos comunes

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Esto no difiere mucho del protocolo utilizado para escribir la dirección en un sobre al enviar una carta.

 

La información debe respetar un determinado formato, ya que, de lo contrario, la oficina de correos no puede entregar la carta en el destino.

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Analogía con envío de correos

Algunos protocolos de red comunes son IP, HTTP y DHCP.

 

El proceso por el cual los dispositivos de red comparten información sobre rutas con otras redes, como se muestra en la figura.

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Protocolos comunes

La manera y el momento en que se transmiten mensajes de error y del sistema entre los dispositivos, como se muestra en la figura.

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Protocolos comunes

La configuración y la terminación de sesiones de transferencia de datos, como se muestra en la figura.

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Protocolos comunes

Un ejemplo del uso de una suite de protocolos en comunicaciones de red es la interacción entre un servidor Web y un cliente Web.

 

Esta interacción utiliza una cantidad de protocolos y estándares en el proceso de intercambio de información entre ellos. 

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Servidor/Cliente web

Los distintos protocolos trabajan en conjunto para asegurar que ambas partes reciben y entienden los mensajes

 

Protocolo de aplicación

El protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP) es un protocolo que rige la forma en que interactúan un servidor Web y un cliente Web.

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Servidor/Cliente web

Protocolo de transporte

El protocolo de control de transmisión (TCP) es el protocolo de transporte que administra las conversaciones individuales entre servidores Web y clientes Web.

 

TCP divide los mensajes HTTP en partes más pequeñas, llamadas “segmentos”.

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Servidor/Cliente web

Protocolo de Internet

IP es responsable de tomar los segmentos con formato de TCP, encapsularlos en paquetes, asignarles las direcciones adecuadas y enviarlos a través del mejor camino hacia el host de destino.

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Servidor/Cliente web

Protocolos de acceso a la red

los protocolos de acceso a la red describen dos funciones principales, la comunicación a través de un enlace de datos y la transmisión física de datos en los medios de red.

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Servidor/Cliente web

Los estándares y protocolos de los medios físicos rigen la forma en que se envían las señales y la forma en que las interpretan los clientes que las reciben.

 

Ethernet constituye un ejemplo de un protocolo de acceso a la red.

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Servidor/Cliente web

Una suite de protocolos es un grupo de protocolos que trabajan en forma conjunta para proporcionar servicios integrales de comunicación de red.

Las suites de protocolos pueden estar especificadas por un organismo de estandarización o pueden ser desarrolladas por un proveedor.

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Estandarización

Los protocolos IP, HTTP y DHCP son todos parte de la suite de protocolos de Internet conocida como protocolo de control de transmisión/IP (TCP/IP).

La suite de protocolos TCP/IP es un estándar abierto, lo que significa que estos protocolos están disponibles para el público sin cargo, y cualquier proveedor puede implementar estos protocolos en su hardware o software.

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Estandarización

Los estándares abiertos fomentan la competencia y la innovación. También garantizan que ningún producto de una sola compañía pueda monopolizar el mercado o tener una ventaja desleal sobre la competencia. 

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Estandarización

La compra de un router inalámbrico para el hogar constituye un buen ejemplo de esto.

 

Existen muchas opciones distintas disponibles de diversos proveedores, y todas ellas incorporan protocolos estándares, como IPv4, DHCP, 802.3 (Ethernet) y 802.11 (LAN inalámbrica).

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Estandarización

Estos estándares abiertos también permiten que un cliente con el sistema operativo OS X de Apple descargue una página Web de un servidor Web con el sistema operativo Linux.

Esto se debe a que ambos sistemas operativos implementan los protocolos de estándar abierto, como los de la suite TCP/IP.

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Estandarización

Los organismos de estandarización son importantes para mantener una Internet abierta con especificaciones y protocolos de libre acceso que pueda implementar cualquier proveedor.

 

 

Los organismos de estandarización pueden elaborar un conjunto de reglas en forma totalmente independiente o, en otros casos, pueden seleccionar un protocolo exclusivo como base para el estándar. Si se utiliza un protocolo exclusivo, suele participar el proveedor que creó el protocolo.

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Estandarización

Los organismos de estandarización generalmente son organismos sin fines de lucro y neutrales en lo que respecta a proveedores, que se establecen para desarrollar y promover el concepto de estándares abiertos.

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Estandarización

Entre los organismos de estandarización, se incluyen los siguientes:

Internet Society (ISOC)
Internet Architecture Board (IAB)
Internet Engineering Task Force (IETF)
Instituto de Ingenieros en Electricidad y Electrónica (IEEE)
International Organization for Standardization (ISO)

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Estandarización

La misión del IETF es desarrollar, actualizar y mantener Internet y las tecnologías TCP/IP. Una de las responsabilidades clave del IETF es producir documentos de solicitud de comentarios (RFC), que son un memorándum que describe protocolos, procesos y tecnologías para Internet

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Estandarización

El IEEE es una de los organismos de estandarización líderes en el mundo. Crea y mantiene estándares que influyen en una amplia variedad de sectores, como energía, salud, telecomunicaciones y redes.

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IEEE 802

La familia de estándares IEEE 802 se ocupa de redes de área local y redes de área metropolitana, incluidas tanto las redes conectadas por cable como las inalámbricas.

Los estándares IEEE 802.3 e IEEE 802.11 son estándares IEEE importantes en redes de computadoras.

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IEEE 802

El estándar IEEE 802.3 define el control de acceso al medio (MAC) para Ethernet por cable.Esta tecnología generalmente es para las LAN, pero también tiene aplicaciones para redes de área extensa (WAN).

 

El estándar 802.11 define un conjunto de estándares para implementar redes de área local inalámbricas (WLAN). Este estándar define el MAC físico y de enlace de datos del modelo de interconexión de sistema abierto (OSI) para las comunicaciones inalámbricas.

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IEEE 802

Los modelos en capas, como el modelo TCP/IP, con frecuencia se utilizan para ayudar a visualizar la interacción entre diversos protocolos. Un modelo en capas describe el funcionamiento de los protocolos que se produce en cada capa y la interacción de los protocolos con las capas que se encuentran por encima y por debajo de ellas.

 

Existen dos tipos básicos de modelos de redes:

  • Modelo de protocolo
  • Modelo de referencia

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Modelos de redes

Este modelo es coherente con todos los tipos de servicios y protocolos de red al describir qué es lo que se debe hacer en una capa determinada, pero sin regir la forma en que se debe lograr.

 

Un modelo de referencia no está pensado para ser una especificación de implementación ni para proporcionar un nivel de detalle suficiente para definir de forma precisa los servicios de la arquitectura de red. El objetivo principal de un modelo de referencia es ayudar a lograr un mejor entendimiento de las funciones y procesos involucrados.

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Modelo de referencia

Inicialmente, el modelo OSI fue diseñado por la ISO para proporcionar un marco sobre el cual crear una suite de protocolos de sistemas abiertos.

 

La visión era que este conjunto de protocolos se utilizara para desarrollar una red internacional que no dependiera de sistemas exclusivos.

 

En última instancia, la velocidad a la que fue adoptada Internet basada en TCP/IP y la proporción en la que se expandió ocasionaron que el desarrollo y la aceptación de la suite de protocolos OSI quedaran atrás.

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Modelo OSI 

Aunque pocos de los protocolos que se crearon mediante las especificaciones OSI se utilizan ampliamente en la actualidad, el modelo OSI de siete capas hizo más contribuciones al desarrollo de otros protocolos y productos para todo tipo de redes nuevas.

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Modelo OSI 

El modelo OSI proporciona una amplia lista de funciones y servicios que se pueden presentar en cada capa.

 

También describe la interacción de cada capa con las capas directamente por encima y por debajo de él. 

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Modelo OSI 

Este modelo coincide con precisión con la estructura de una suite de protocolos determinada. El conjunto jerárquico de protocolos relacionados en una suite representa típicamente toda la funcionalidad requerida para interconectar la red humana con la red de datos.

 

El modelo TCP/IP es un modelo de protocolo, porque describe las funciones que tienen lugar en cada capa de protocolos dentro de una suite TCP/IP.

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Modelo de protocolo

El modelo de protocolo TCP/IP para comunicaciones de internetwork se creó a principios de la década de los setenta y se conoce con el nombre de modelo de Interne. Define cuatro categorías de funciones que deben ocurrir para que las comunicaciones se lleven a cabo correctamente.

 

Por lo tanto, el modelo de Internet es conocido normalmente como modelo TCP/IP.

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Modelo TCP/IP

La mayoría de los modelos de protocolos describen un stack de protocolos específicos del proveedor. Sin embargo, puesto que el modelo TCP/IP es un estándar abierto, una compañía no controla la definición del modelo.

 

Las definiciones del estándar y los protocolos TCP/IP se explican en un foro público y se definen en un conjunto de RFC disponibles al público.

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Modelo TCP/IP

Las RFC contienen la especificación formal de los protocolos de comunicación de datos y los recursos que describen el uso de los protocolos.

 

Las RFC también contienen documentos técnicos y organizacionales sobre Internet, entre los que se incluyen las especificaciones técnicas y los documentos de las políticas elaborados por el IETF.

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Modelo de protocolo

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Modelo TCP/IP

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Comparativa entre modelos OSI y TCP/IP

Los protocolos que forman la suite de protocolos TCP/IP pueden describirse en términos del modelo de referencia OSI. En el modelo OSI, la capa de acceso a la red y la capa de aplicación del modelo TCP/IP están subdivididas para describir funciones discretas que deben producirse en estas capas.

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Realice un video explicativo:

1. Implemente y explique la configuración de un cliente/servidor de correo en CISCO Packet Tracer.

2. Implemente y explique la configuración en dispositivos finales reales ftp cliente/servidor.

Trabajo en equipos

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Agenda

1.1. Definición y principios de la comunicación de datos

1.2. Funciones de un sistema de comunicación industrial

1.3. Transferencia de información

1.4. Modelo OSI

Unidad 1: Introducción a la comunicación industrial

¿Para que sirve FTP?

Introducción

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Este protocolo es utilizado para subir y descargar archivos, esta comunicación se da entre un cliente (Máquina que accede al servidor mediante el protocolo FTP) y un servidor (El cual debe contar con el servicio FTP habilitado).

 

¿Que necesito para utilizar FTP?

Introducción

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Para el uso de este protocolo, necesitamos básicamente lo siguiente:

  • Un servidor con el servicio FTP habilitado.
  • Un cliente FTP en la máquina del usuario (Filezilla, FireFTP, Win SCP,…).
  • Establecer la configuración correcta de la red (Puede ser de forma local o Internet).
  • Un Sistema Operativo (Este puede ser diferente en el cliente y en el servidor).

¿Qué es un servidor DNS?

Introducción

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Un servidor DNS es un software que se encarga de traducir las direcciones IP a nombres de dominio.

Cada dominio debe tener configurados unos servidores DNS, puesto que estos son los encargados de traducir los nombres de dominio o subdominios a su correspondiente dirección IP.

FTP y DNS Cisco Packet Tracer

Introducción

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1. Realice y explique la configuración de un cliente/servidor de correo en CISCO Packet Tracer.

2. Realice y explique la configuración en dispositivos finales reales (ftp cliente/servidor).

 

Realice un video demostrativo y subir a actividad de blackboard.

Práctica 2 (Cliente-Servidor)

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Agenda

1.1. Definición y principios de la comunicación de datos

1.2. Funciones de un sistema de comunicación industrial

1.3. Transferencia de información

1.4. Modelo OSI

Unidad 1: Introducción a la comunicación industrial

¿Para que sirve FTP?

Introducción

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Este protocolo es utilizado para subir y descargar archivos, esta comunicación se da entre un cliente (Máquina que accede al servidor mediante el protocolo FTP) y un servidor (El cual debe contar con el servicio FTP habilitado).

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1. Realice y explique la configuración de un cliente/servidor de correo en CISCO Packet Tracer.

2. Realice y explique la configuración en dispositivos finales reales (ftp cliente/servidor).

 

Realice un video demostrativo y subir a actividad de blackboard.

Práctica 2 (Cliente-Servidor)

Este modelo es coherente con todos los tipos de servicios y protocolos de red al describir qué es lo que se debe hacer en una capa determinada, pero sin regir la forma en que se debe lograr.

 

Un modelo de referencia no está pensado para ser una especificación de implementación ni para proporcionar un nivel de detalle suficiente para definir de forma precisa los servicios de la arquitectura de red. El objetivo principal de un modelo de referencia es ayudar a lograr un mejor entendimiento de las funciones y procesos involucrados.

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Modelo de referencia

Inicialmente, el modelo OSI fue diseñado por la ISO para proporcionar un marco sobre el cual crear una suite de protocolos de sistemas abiertos.

 

La visión era que este conjunto de protocolos se utilizara para desarrollar una red internacional que no dependiera de sistemas exclusivos.

 

En última instancia, la velocidad a la que fue adoptada Internet basada en TCP/IP y la proporción en la que se expandió ocasionaron que el desarrollo y la aceptación de la suite de protocolos OSI quedaran atrás.

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Modelo OSI 

Aunque pocos de los protocolos que se crearon mediante las especificaciones OSI se utilizan ampliamente en la actualidad, el modelo OSI de siete capas hizo más contribuciones al desarrollo de otros protocolos y productos para todo tipo de redes nuevas.

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Modelo OSI 

El modelo OSI proporciona una amplia lista de funciones y servicios que se pueden presentar en cada capa.

 

También describe la interacción de cada capa con las capas directamente por encima y por debajo de él. 

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Modelo OSI 

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Modelo OSI 

La capa de aplicación proporciona los medios para la conectividad de extremo a extremo entre individuos de la red humana mediante redes de datos.

Provee una interfaz para comunicarse con la red (Outlook, Chrome)

 

Protocolos:

Email: IMAP4,POP3,SMTP

Web: HTTP, HTTPS

Remote Access: SSH, Telnet

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Capa de aplicación

La capa de presentación proporciona una representación común de los datos transferidos entre los servicios de la capa de aplicación.

 

Proporciona conversión, compresión, encriptacion y decriptación de datos

 

Google Chrome HTML a ASCII 

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Capa de presentación

Ejemplo de formatos de archivo de la capa 6:

Navegador web: HTML, XML, JavaScript

Archivos gráficos: JPEG, GIF, PNG

Audio/Video: MPEG, MP3

Encriptación: TLS,SSL

Datos/Texto: ASCII, EBCDIC

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Capa de presentación

La capa de sesión proporciona servicios a la capa de presentación para organizar su diálogo y administrar el intercambio de datos.

 

Asegura que los datos de diferentes sesiones de aplicaciones se mantengan separados.

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Capa de sesión

Un ejemplo de un protocolo de la capa de sesión es el X.225 o ISO 8327

En caso de una pérdida de conexión el protocolo intentará recuperar la conexión, si la conexión no es utilizada por un largo periodo, el protocolo intentará cerrarla y reabrirla.

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Capa de sesión

Símplex

Solo es posible la transmisión en un sentido, del terminal que origina la información hacia el que la recibe y procesa. Emisoras de radiodifusión.


Semidúplex (half – dúplex)
Permite la transmisión en ambos sentidos de manera alterna, solo un dispositivo puede comunicarse en un instante de tiempo.

Transmisiones efectuadas por radioaficionados.
 
Dúplex (full – dúplex)
Transmisión en ambos sentidos de manera simultánea. Comunicaciones telefónicas.

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Capa de sesión

La capa de transporte define los servicios para segmentar, transferir y rearmar los datos para las comunicaciones individuales entre dispositivos finales.

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Capa de transporte

TCP 

 3-way handshake, y consiste básicamente en que el cliente (el que inicia la conexión) envía un mensaje  al servidor. El servidor le indica que puede empezar a enviar información, finalmente, el cliente indica que lo ha recibido correctamente.

 

UDP

El protocolo UDP permite el envío de datagramas sin necesidad de establecer previamente una conexión, tan solo es necesario tener abierto un socket en el destino para que acepte los datagramas del origen

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Analogía con servicio postal

USPS

Regular Mail (UDP)

Certified Mail/Signature confirmation(TCP)

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Analogía con servicio postal

La capa de red proporciona servicios para intercambiar los datos individuales en la red entre los dispositivos finales identificados.

  • Proporciona direccionamiento lógico (IPv4 e IPv6 utilizadas en internet) y servicios de enrutamiento.
  • Posiciona dos direcciones IP a los paquetes (origen y destino)

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Capa de red

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IPv4 Packet and Addresses (Introduction)

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Router

  • Utilizados para conectar  redes distintas (LAN1 y LAN2)
  • Enruta el trafico entre las redes utilizando direcciones IP
  • Implementa decisiones inteligentes (protocolos de enrutamiento) para encontrar la mejor manera de enviar un paquete de información entre las redes.
  • A gateway IP refers to a device on a network which sends local network traffic to other networks.

Los protocolos de capa de enlace de datos describen los métodos para intercambiar tramas de datos (data frames) entre dispositivos en un medio común.

 

Traduce los mensajes de la capa de red a bits para la capa física

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Capa de enlace de datos

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Una interfaz de red es la circuitería electrónica que permite a un dispositivo conectarse a una red. Cada interfaz de red proporciona un puerto, que es el punto de conexión para la interfaz.

Se puede utilizar de manera intercambiable el término puerto, adaptador e interfaz.

Dirección MAC

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Dirección MAC

Cada tarjeta de interfaz de red debe tener un identificador único llamado dirección MAC (media access control).

Cada dirección MAC es única en el mundo, de esta manera se puede mantener un registro de los dispositivos encontrados en la red.

  • Primeros 3 bytes(24 bits) son asignados por IEEE al fabricante
  • Últimos 3 bytes asignados secuencialmente.

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Switch

  • Conecta dispositivos como un Hub
  • Memoriza direcciones MAC de cada dispositivo conectado a el a través de una tabla de direcciones MAC.
  • Considera el origen y el destino en el proceso de comuinncación, asegurando el mensaje sea enviado al dispositivo correcto en la red local.

Los protocolos de capa física describen los medios mecánicos, eléctricos, funcionales y de procedimiento para activar, mantener y desactivar conexiones físicas para la transmisión de bits hacia un dispositivo de red y desde él.

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Capa física

Codificar tipos de señales

  • Electricidad, luz, señales de radio

Estándares IEEE 802.3 e IEEE 802.11

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Capa física

Topología física de la red

Estrella, malla, anillo,etc

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Capa física

Algunos tipos de dispositivos ubicados en la capa física son los repetidores utilizados para regenerar la señal cuando se necesita exceder la longitud del cableado permitida por el estandar correspondiente.

Anteriormente los hubs para regenerar cada paquete recibido en cualquier puerto hacia todos los demas puertos.

Estos dispositivos no examinan el contenido de los paquetes.

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Capa física

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Encapsulación y decapsulación 

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Encapsulación y decapsulación 

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Ejercicio routers

192.168.2.1

192.168.2.2

192.168.2.3

192.168.2.4

1. Realice las conexiones y configuración de los dispositivos para permitir comunicación entre los 4 dispositivos finales de la red. (192.168.2.3 con 192.168.20.8)

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1. Investigación HTTP, HTTP request methods, HTML, CSS, y JavaScript.

Realice un video explicativo:

2. Desarrolle un servidor web que renderice HTML.

3. Acceda al HTML desde un dispositivo final secundario(cliente).

4. Explique el procedimiento realizado en un video corto.

Opciones: Python(instalación requerida para clase), Node .js, apache, etc.

Trabajo en equipos

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1. Asigne una dirección IP estática al servidor web.

2. Desarrolle un servidor web que renderice una página web con HTML, CSS y JS.

3. Acceda al sitio desde un dispositivo final secundario (cliente).

4. Documente el procedimiento realizado en una documento en formato .pdf en conjunto con un video corto explicativo.

Opcional: Realizar las configuraciones necesarias para mostrar el sitio web con un dominio distinto a la dirección IP.

Práctica 3 (Servidor web)

Los protocolos de capa física describen los medios mecánicos, eléctricos, funcionales y de procedimiento para activar, mantener y desactivar conexiones físicas para la transmisión de bits hacia un dispositivo de red y desde él.

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Capa física

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Comparativa entre modelos OSI y TCP/IP

En el modelo OSI, la capa de acceso a la red y la capa de aplicación del modelo TCP/IP están subdivididas para describir funciones discretas que deben producirse en estas capas.

En el dispositivo emisor, la función de la capa de enlace de datos es preparar los datos para la transmisión y controlar la forma en que estos acceden a los medios físicos.

Sin embargo, la capa física controla cómo se transmiten los datos a los medios físicos mediante la codificación en señales de los dígitos binarios que representan los datos.

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Capa física

En el extremo receptor, la capa física recibe señales a través de los medios de conexión.

 

Después de decodificar la señal y convertirla nuevamente en datos, la capa física transmite los datos a la capa de enlace de datos para su aceptación y procesamiento.

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Capa física

Ya sea una conexión a una impresora local en el hogar o a un sitio Web en otro país, para que se pueda producir cualquier comunicación de red se debe establecer antes una conexión a una red local

 

Una conexión física puede ser una conexión por cable o una conexión inalámbrica mediante ondas de radio.

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Protocolos de capa física

El tipo de conexión física utilizada depende por completo de la configuración de la red. Por ejemplo, en muchas oficinas corporativas, los empleados tienen computadoras de escritorio o portátiles que se conectan físicamente, mediante cables, a un switch compartido. Este tipo de configuración es una red conectada por cable en la que los datos se transmiten a través de un cable físico.

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Protocolos de capa física

En el caso de los dispositivos inalámbricos, los datos se transmiten mediante ondas de radio. Para ofrecer capacidad de conexión inalámbrica, las redes deben incorporar un punto de acceso inalámbrico (WAP) al cual se puedan conectar los dispositivos.

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Protocolos de capa física

Las tarjetas de interfaz de red (NIC) conectan un dispositivo a la red. Las NIC Ethernet se utilizan para las conexiones por cable, mientras que las NIC de red de área local inalámbrica (WLAN) se utilizan para las conexiones inalámbricas. Los dispositivos para usuarios finales pueden incluir un tipo de NIC o ambos

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Protocolos de capa física

Los dispositivos de switch y los puntos de acceso inalámbrico suelen ser dos dispositivos independientes y dedicados dentro de una implementación de red. Sin embargo, también hay dispositivos que ofrecen tanto conectividad por cable como inalámbrica. En muchos hogares, por ejemplo, las personas implementan routers de servicio integrado (ISR) domésticos

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Protocolos de capa física

La capa física de OSI proporciona los medios de transporte de los bits que conforman una trama de la capa de enlace de datos a través de los medios de red.

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Protocolos de capa física

Esta capa acepta una trama completa de la capa de enlace de datos y la codifica como una serie de señales que se transmiten a los medios locales. Un dispositivo final o un dispositivo intermediario recibe los bits codificados que componen una trama.

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Protocolos de capa física

El proceso por el que pasan los datos desde un nodo de origen hasta un nodo de destino es el siguiente:

  • La capa de transporte segmenta los datos de usuario, la capa de red los coloca en paquetes, y la capa de enlace de datos los encapsula en forma de trama.
  • La capa física codifica las tramas y crea las señales eléctricas, ópticas o de ondas de radio que representan los bits en cada trama.

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Protocolos de capa física

El proceso por el que pasan los datos desde un nodo de origen hasta un nodo de destino es el siguiente:

  • Luego, estas señales se envían por los medios una a la vez.
  • La capa física del nodo de destino recupera estas señales individuales de los medios, las restaura a sus representaciones en bits y pasa los bits a la capa de enlace de datos en forma de trama completa.

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Protocolos de capa física

Existen tres formatos básicos de medios de red. La capa física produce la representación y las agrupaciones de bits para cada tipo de medio de la siguiente manera:

  • Cable de cobre: las señales son patrones de pulsos eléctricos.
  • Cable de fibra óptica: las señales son patrones de luz.
  • Conexión inalámbrica: las señales son patrones de transmisiones de microondas.

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Protocolos de capa física

En la ilustración, se muestran ejemplos de señalización para medios inalámbricos, de cobre y de fibra óptica.

Para habilitar la interoperabilidad de la capa física, los organismos de estandarización rigen todos los aspectos de estas funciones.

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Protocolos de capa física

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Protocolos de capa física

2.1. Puertos de comunicación

2.2. Interfaces seriales

2.2.1. Estándares y protocolos

2.2.2. Detección de fallas

Unidad 2: Interfaces de comunicación industrial

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Protocolos de capa física

2.3. Interfaces paralelos

2.3.1. Estándares y protocolos

2.3.2. Detección de fallas

2.4. Buses de campo

2.4.1. Estándares y protocolos

2.4.2. Detección de fallas

Unidad 2: Interfaces de comunicación industrial

Los protocolos y las operaciones de las capas OSI superiores se llevan a cabo en softwares diseñado por ingenieros en software e informáticos. Por ejemplo, Internet Engineering Task Force (IETF) define los servicios y protocolos de la suite TCP/IP en las RFC, como se muestra en la figura.

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Protocolos de capa física

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Protocolos de capa física

La capa física consta de circuitos electrónicos, medios y conectores desarrollados por ingenieros.

Por lo tanto, es necesario que las principales organizaciones especializadas en ingeniería eléctrica y en comunicaciones definan los estándares que rigen este hardware.

Existen muchos organismos internacionales y nacionales, organismos de regulación gubernamentales y compañías privadas que intervienen en el establecimiento y el mantenimiento de los estándares de la capa física.

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Protocolos de capa física

El «campo» es el área de producción o fabricación; es decir, el área donde se localizan las máquinas y transmisores, junto con sus sensores (nivel, presión, temperatura, entre otros) y actuadores (válvulas, solenoides, relés, lámparas, entre otros).

 

 

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Bus de campo

FIELDBUS o bus de campo, se refiere a tecnologías de comunicación y protocolos usados en automatización y control de procesos industriales. La tarea del bus de campo es comunicar los sensores y actuadores con sistemas inteligentes como los PLC y las computadoras, de manera que la información que ellos puedan brindar pueda recorrer el sistema de información de toda la planta.

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Bus de campo

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Actividad en equipo

Buses de campo

  • Mariana Castro, Luis German, Juan Romero, Sergio Vargas (Modbus TCP, Modbus RTU)
  • Azael galaviz, Jorge Davila,Roberto Quintero y Priscila Valenzuela (Profibus)
  • Missael Perez, Daniel Valdez, Max Delgado, Carlos Macias (CAN/CANOpen)
  • Daniel Torres, Erween Felix,  Arian Hernandez (AS-Interface)

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Actividad en equipo

  • Sebastian Beltran, Paulina Parra, Alfredo Angulo (DEVICENET)
  • Eduardo Alvarado, Rebeca Alarcon y Angel Ramirez (HART)
  • Ariel Reyes, Omar Rivera, Ricardo Garcia, Samuel Barragan (Allen-Bradley Remote I/O)
  • Airam Ordoñez, Diana Bentley, Misael Anaya, Yahir Rubio (Omron Sysmac)

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En los equipos previamente formados, elaboren una presentación de acuerdo al tema asignado:

 

1. Principio de funcionamiento

2. Relación con el modelo OSI (Capas)

3. Estructura de mensajes

4. Conexiones físicas

5. Aplicación real

 

Nota: El entregable consiste en una presentación, tiempo máximo de 20 mins.

Trabajo en equipos

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De acuerdo a lo visto en clase, realice la ubicación física de los componentes descritos en la imagen en dos ubicaciones:

  • Ubicación 1 para la red de área local 1
  • Ubicación 2 para la red de área local 2

Repetir los pasos mencionados en el examen Parcial

Personalización de fondos (intercity, city and building)

Trabajo individual

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Agenda

2.1. Puertos de comunicación

2.2. Interfaces seriales

2.2.1. Estándares y protocolos

2.2.2. Detección de fallas

Unidad 2: Interfaces de comunicación industrial

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Agenda

2.3. Interfaces paralelos

2.3.1. Estándares y protocolos

2.3.2. Detección de fallas

2.4. Buses de campo

2.4.1. Estándares y protocolos

2.4.2. Detección de fallas

Unidad 2: Interfaces de comunicación industrial

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Protocolos de capa física

La capa física consta de circuitos electrónicos, medios y conectores desarrollados por ingenieros.

Por lo tanto, es necesario que las principales organizaciones especializadas en ingeniería eléctrica y en comunicaciones definan los estándares que rigen este hardware.

Existen muchos organismos internacionales y nacionales, organismos de regulación gubernamentales y compañías privadas que intervienen en el establecimiento y el mantenimiento de los estándares de la capa física.

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Protocolos de capa física

En el mundo de las comunicaciones de datos, se define datos en general como información que se almacena en forma digital.

 

La palabra datos es plural; una sola unidad de datos se llama dato.
La comunicación de datos es el proceso de transferir información digital, por lo general, en forma binaria, entre dos o más puntos.

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Interfaces de comunicación industrial

Se define la información como conocimiento, noticia o información
secreta.

 

La información que se ha procesado, organizado y guardado se llama datos.

 

Tanto en la fuente como en el destino, los datos están en forma
digital; sin embargo, durante la transmisión, pueden estar en forma digital o analógica.

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Interfaces de comunicación industrial

Los datos pueden ser de naturaleza alfabética, numérica o simbólica, y están formados por cualquiera de los siguientes símbolos, o una combinación de ellos:

  • Alfanuméricos codificados en binario
  • Programas de microprocesador
  • Códigos de control, direcciones de usuarios
  • Datos de programa
  • Información de base de datos

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Interfaces de comunicación industrial

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Interfaces de comunicación industrial

La figura muestra un diagrama simplificado de bloques de una red de comunicaciones de datos.

Cuenta con una fuente de información digital (estación primaria), un medio de transmisión (instalación) y un destino (estación secundaria).

El equipo de terminal de datos (DTE, de data terminal equipment) es un término general que describe al equipo de interconexión que se usa en las estaciones para adaptar las señales digitales de las computadoras y las terminales, a una forma más adecuada para su transmisión.

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Interfaces de comunicación industrial

El equipo de comunicación de datos (DCE, por data communications equipment) es un término general que describe al equipo que convierte las señales digitales en analógicas, e interconecta al equipo de terminal de datos con el medio de transmisión analógica.

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Interfaces de comunicación industrial

La información binaria se puede transmitir en forma paralela o en serie (“serial ”).

Interfaces seriales

La figura muestra cómo se transmite el mismo código binario en serie. Hay una sola línea de transmisión y, en consecuencia, sólo se puede transmitir un bit cada vez

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Interfaces de comunicación industrial

Interfaces seriales

Por lo anterior, se requieren cuatro pulsos de reloj (4T) para transmitir toda la palabra.

 

A esta clase de transmisión se le llama con frecuencia en serie a nivel de bit.

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Interfaces de comunicación industrial

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Interfaces de comunicación industrial

Interfaces paralelas

La figura muestra cómo se transmite el código binario 0110 del lugar A al lugar B, en paralelo.

 

Cada posición de bit (A0 a A3) tiene su propia línea de transmisión. 

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Interfaces de comunicación industrial

Interfaces paralelas

En consecuencia, los cuatro bits se pueden transmitir en forma simultánea durante el tiempo de un solo pulso del reloj (T).


A esta clase de transmisión se le llama paralela a nivel de bit o en serie a nivel de carácter.

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Interfaces de comunicación industrial

La principal opción de alternativas entre la transmisión en serie y en paralelo es entre velocidad y sencillez.

 

La transmisión de datos se puede hacer con mucha mayor rapidez
usando el sistema en paralelo; sin embargo, en él se requieren más líneas entre la fuente y el destino.

 

Por regla general, se usa transmisión en paralelo para comunicaciones en distancias cortas, y dentro de una computadora. La transmisión en serie se usa para comunicaciones a gran distancia.

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Legacy Industrial Protocols

Si consideramos que multiples tecnologias industriales han sido implementadas con mas de 20 años de antiguedad, no debe ser extraño que tecnologías de legado aun permanezcan intactas.

 

Existen protocolos antiguos que se encuentran activos en los entornos industriales, sin embargo, estos protocolos funcionan adecuadamente y entregan desempeño requerido en el entorno industrial.

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RS232 Serial Communication

Es una interfaz que designa una norma para el intercambio de datos binarios serie entre un DTE, como por ejemplo una computadora) y un DCE, por ejemplo un módem.

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RS232 Serial Communication

Consiste en un conector tipo DB-25 (de 25 pines), aunque es normal encontrar la versión de 9 pines (DE-9, o popularmente mal denominados DB-9), más barato e incluso más extendido para cierto tipo de periféricos (como el ratón serie de la PC).

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RS232 Serial Communication

La especificación del estándar RS232 es peer-to-peer donde solo dos equipos pueden comunicarse directamente, transmitiendo datos hasta 512  kbit/s (EIA/TIA-694)

TIA-574 – estandariza el conector de 9 pines

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4-20ma Current Loop

Otro método analógico para transmitir datos en entornos industriales es a través de la tecnologia denominada lazo de corriente, aunque el personal técnico se refiere a ella como 4-20 ma.

 

El término 4-20 ma procede del funcionamiento de esta tecnologia. El receptor del lazo recibe la entrada analógica, por ejemplo de un sensor de temperatura.

 

El transmisor modula la señal analógica utilizando una fuente DC mayor a 4 ma y menor a 20ma.

El «campo» es el área de producción o fabricación; es decir, el área donde se localizan las máquinas y transmisores, junto con sus sensores (nivel, presión, temperatura, entre otros) y actuadores (válvulas, solenoides, relés, lámparas, entre otros).

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Bus de campo

FIELDBUS o bus de campo, se refiere a tecnologías de comunicación y protocolos usados en automatización y control de procesos industriales. La tarea del bus de campo es comunicar los sensores y actuadores con sistemas inteligentes como los PLC y las computadoras, de manera que la información que ellos puedan brindar pueda recorrer el sistema de información de toda la planta.

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Bus de campo

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Bus de campo

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Bus de campo vs 4-20

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Actividad en equipo

Buses de campo

  • Mariana Castro, Luis German, Juan Romero, Sergio Vargas (Modbus TCP, Modbus RTU)
  • Azael galaviz, Jorge Davila,Roberto Quintero y Priscila Valenzuela (Profibus)
  • Missael Perez, Daniel Valdez, Max Delgado, Carlos Macias (CAN/CANOpen)
  • Daniel Torres, Erween Felix,  Arian Hernandez (AS-Interface)

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Actividad en equipo

Buses de campo

Basados en Ethernet (100 m sin repetidor)

  • Modbus TCP
  • Profinet (Siemens)

 (sin seguir especificacion ethernet)

  • Hart (Fieldcomm): 3000m , señales 4-20 mA, instrumentación
  • Profibus: 1200m
  • Modbus RTU: 1000 m (Siemens)
  • CANOpen
  • AS-Interface
  • Devicenet, controlnet (Allen Bradley)

Fibra optica --> cable coaxial--> par trenzado

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    Actividad en equipo

    • Sebastian Beltran, Paulina Parra, Alfredo Angulo (DEVICENET)
    • Eduardo Alvarado, Rebeca Alarcon y Angel Ramirez (HART)
    • Ariel Reyes, Omar Rivera, Ricardo Garcia, Samuel Barragan (Allen-Bradley Remote I/O)
    • Airam Ordoñez, Diana Bentley, Misael Anaya, Yahir Rubio (Ethernet Industrial)

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    En los equipos previamente formados, elaboren una presentación de acuerdo al tema asignado:

     

    1. Principio de funcionamiento

    2. Relación con el modelo OSI (Capas)

    3. Estructura de mensajes

    4. Conexiones físicas

    5. Aplicación real

     

    Nota: El entregable consiste en una presentación, tiempo máximo de 20 mins.

    Trabajo en equipos

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    En equipos previamente formados, elaboren los siguientes dos programas:

     

    Computadora a Arduino

    1. Elaborar programa de nombre en python que envie "B" o "L" a arduino de acuerdo al argumento entregado a través de la terminal de comandos.

    • Si se envia "intermitente" envia "B" por el puerto serial
    • Si se envia "permanente" envia "L" por el puerto serial

    2. Elaborar programa en Ardunio que realice lo siguiente:

    • Al recibir "B", encenderá de manera intermitente el led existente
    • Al recibir "L", encenderá de manera permanente el led existente.

     

    Trabajo en equipos(2)

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    Arduino a computadora

    1. Desarrollar un programa en lenguaje Arduino que este enviando datos de dos dígitos aleatorios cada 2 segundos que representen temperatura.

    2. Recopilar esos datos con python a través de la libreria pyserial, registrarlos con el siguiente formato "fecha hora valor" y guardarlos en un archivo llamado temperaturas.txt.

     

    Ejemplo del contenido del archivo temperaturas.txt:

    03/03/22 4:34pm 50

    Trabajo en equipos(2)

    Actividad Individual (Unidad 1 y 2)

    oscarrosete.com

    En una documento, realiza una lista con imágenes de los componentes de la infraestructura de red que tienes instalada en tu red doméstica.

    • Dibujar un diagrama de topología física, utilizando simbología de Cisco Packet Tracer
    • Realice la configuración de direcciones IP que permita la comunicacion en su red local.
    • Realice la ubicación física de los componentes con personalización de fondos (intercity, city and building)

    Componentes de las redes

    oscarrosete.com

    RS485

    RS-485 (currently known as EIA/TIA-485) is a standard interface of the physical layer of communication, a signal transmission method, the 1st level of the OSI (Open System Interconnection) model. RS-485 has been created in order to expand the physical capabilities of RS-232 interface.

     

    The main idea here is to transport one signal over two wires. While one wire transmits the original signal, the other one transports its inverse copy. Such transmission method provides high resistance to common-mode interference

    Redes de Computadora Unidad 1

    By Oscar Rosete

    Redes de Computadora Unidad 1

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