Semestre 2 CCNA, Módulo 1

Módulo 1: WAN y Routers.

Descripción general

Una red de área amplia (WAN) es una red de comunicaciones de datos que cubre una extensa área geográfica. Las WAN presentan varias características importantes que las distinguen de las LAN. La primera lección de este módulo proporcionará un panorama de las tecnologías y protocolos WAN. También explicará las similitudes y diferencias entre las redes WAN y LAN.

Resulta importante entender los componentes de la capa física de un router. Esta comprensión sienta las bases para otros conocimientos y habilidades necesarios para configurar los routers y administrar las redes enrutadas. Este módulo proporciona una detallada inspección de los componentes físicos internos y externos de un router. También describe las técnicas para establecer una conexión física entre las distintas interfaces de los routers.

Los estudiantes que completen este módulo deberán poder:

* Identificar las organizaciones responsables de los estándares WAN.
* Explicar la diferencia entre una WAN y una LAN y el tipo de direcciones que utiliza cada una de ellas.
* Describir la función de un router en una WAN
* Identificar los componentes internos del router y describir sus funciones.
* Describir las características físicas del router.
* Identificar los puertos comunes de un router.
* Conectar, correctamente, los puertos de Ethernet, de WAN serial y de consola.

1.1 Redes WAN

1.1.1 Introducción a las redes WAN

Una red de área amplia (WAN) es una red de comunicación de datos que cubre una extensa área geográfica como por ejemplo un estado, una provincia o un país. A menudo, las WAN utilizan instalaciones de transmisión provistas por los proveedores de servicios de telecomunicaciones comunes, por ejemplo: las compañías telefónicas.

Las características principales de las WAN son las siguientes:

* Conectan dispositivos que están separados por áreas geográficas extensas.
* Utilizan los servicios de proveedores de telecomunicaciones tales como las empresas operativas Regional Bell (RBOC), Sprint, MCI y VPM Internet Services Inc.
* Usan conexiones seriales de diversos tipos para acceder al ancho de banda a través de áreas geográficas extensas.

Una WAN difiere de una LAN (redes de área local) de varias formas. Por ejemplo, a diferencia de una LAN, que conecta estaciones de trabajo, periféricos, terminales y otros dispositivos dentro de un sólo edificio o en una área geográfica pequeña, una WAN realiza conexiones de datos a través de una amplia área geográfica. Las compañías usan las WAN para conectar sus distintos establecimientos de modo que se pueda intercambiar información entre oficinas distantes.

Una WAN opera en la capa física y la capa de enlace de datos del modelo de referencia OSI. Interconecta las LAN que normalmente se encuentran separadas por grandes áreas geográficas. Las WAN permiten el intercambio de paquetes y tramas de datos entre routers y switches y las LAN que mantienen.

Los siguientes dispositivos se usan en las WAN:

* Los routers ofrecen varios servicios, entre ellos el internetworking y los puertos de interfaz WAN
* Los módems incluyen servicios de interfaz de grado de voz; unidades de servicio de canal/unidades de servicio de datos (CSU/DSU) que realizan la interfaz con los servicios T1/E1; y los Adaptadores de terminal/Terminación de red 1 (TA/NT1) que realizan la interfaz con los servicios de Red digital de servicios integrados (RDSI)
* Los servidores de comunicación concentran las comunicaciones de usuarios de acceso telefónico entrante y saliente.

Los protocolos de enlace de datos WAN describen cómo se transportan las tramas entre sistemas a través de un solo enlace de datos. Incluyen protocolos diseñados para operar a través de servicios dedicados de conmutación de punto a punto, multipunto y multiacceso, como Frame Relay. Los estándares WAN son definidos y administrados por una serie de autoridades reconocidas, incluyendo las siguientes:

* Sector de Normalización de Telecomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT-T), antiguamente denominado Comité Consultivo Internacional Telegráfico y Telefónico (CCITT)
* Organización Internacional de Normalización (ISO)
* Fuerza de Tareas de Ingeniería de Internet (IETF)
* Asociación de Industrias Electrónicas (EIA)

1.1.2 Introducción a los routers de una WAN

Un router es un tipo especial de computador. Cuenta con los mismos componentes básicos que un PC estándar de escritorio. Cuenta con una CPU, memoria, bus de sistema y distintas interfaces de entrada/salida. Sin embargo, los routers están diseñados para cumplir algunas funciones muy específicas que, en general, no realizan los computadores de escritorio. Por ejemplo, los routers conectan y permiten la comunicación entre dos redes y determinan la mejor ruta para la transmisión de datos a través de las redes conectadas.

Al igual que los computadores, que necesitan sistemas operativos para ejecutar aplicaciones de software, los routers necesitan el software denominado Sistema operativo de internetworking (IOS) para ejecutar los archivos de configuración. Estos archivos de configuración contienen las instrucciones y los parámetros que controlan el flujo del tráfico entrante y saliente de los routers. Específicamente, a través de los protocolos de enrutamiento, los routers toman decisiones sobre cuál es la mejor ruta para los paquetes. El archivo de configuración especifica toda la información necesaria para una correcta configuración y uso de los protocolos enrutados y de enrutamiento seleccionados, o habilitados, en el router.

Este curso mostrará cómo usar los comandos IOS para crear archivos de configuración a fin de que el router ejecute varias funciones de red esenciales. El archivo de configuración del router puede parecer complejo a primera vista, pero, al terminar el curso, no lo parecerá tanto.

Los principales componentes internos del router son la memoria de acceso aleatorio (RAM), la memoria de acceso aleatorio no volátil (NVRAM), la memoria flash, la memoria de sólo lectura (ROM) y las interfaces.

La RAM, también llamada RAM dinámica (DRAM), tiene las siguientes características y funciones:

* Almacena las tablas de enrutamiento.
* Guarda el caché ARP.
* Guarda el caché de conmutación rápida.
* Crea el buffer de los paquetes (RAM compartida).
* Mantiene las colas de espera de los paquetes.
* Brinda una memoria temporal para el archivo de configuración del router mientras está encendido.
* Pierde el contenido cuando se apaga o reinicia el router.

La NVRAM tiene las siguientes características y funciones:

* Almacena el archivo de configuración inicial.
* Retiene el contenido cuando se apaga o reinicia el router.

La memoria flash tiene las siguientes características y funciones:

* Guarda la imagen del sistema operativo (IOS)
* Permite que el software se actualice sin retirar ni reemplazar chips en el procesador.
* Retiene el contenido cuando se apaga o reinicia el router.
* Puede almacenar varias versiones del software IOS.
* Es un tipo de ROM programable, que se puede borrar electrónicamente (EEPROM)

La memoria de sólo lectura (ROM) tiene las siguientes características y funciones:

* Guarda las instrucciones para el diagnóstico de la prueba al inicio (POST).
* Guarda el programa bootstrap y el software básico del sistema operativo.
* Requiere del reemplazo de chips que se pueden conectar en el motherboard para las actualizaciones del software.

Las interfaces tienen las siguientes características y funciones:

* Conectan el router a la red para permitir que las tramas entren y salgan.
* Pueden estar en el motherboard o en un módulo aparte.

1.1.3 Los routers en las LAN y WAN

Aunque se pueda usar un router para segmentar las LAN, su uso fundamental es como dispositivo WAN. Los routers tienen interfaces LAN y WAN. De hecho, los routers se comunican entre sí por medio de conexiones WAN. Los routers son la columna vertebral de las grandes redes internas y de Internet. Operan en la capa 3 del modelo OSI, tomando decisiones basadas en las direcciones de red. Las dos funciones pricipales de un router son la determinación de la mejor ruta y la conmutación de paquetes a la interfaz correcta. Los routers logran esto por medio de la creación de tablas de enrutamiento y el intercambio de información de red de estas tablas con otros routers.

Un administrador puede mantener las tablas de enrutamiento configurando las rutas estáticas, pero, por lo general, las tablas de enrutamiento se mantienen de forma dinámica a través del uso de un protocolo de enrutamiento que intercambia información de la topología (ruta) de red con otros routers.

Si, por ejemplo, un computador (x) necesita comunicarse con un computador (y) en un lugar del mundo y con otro computador (z) en otro lugar lejano, es necesario poder enrutar el flujo de la información y contar con rutas redundantes para asegurar la confiabilidad. Muchas decisiones y tecnologías de diseño de red tienen su origen en el deseo de que los computadores x, y, z puedan comunicarse entre sí.

Una internetwork correctamente configurada brinda lo siguiente:

* Direccionamiento coherente de extremo a extremo
* Direcciones que representan topologías de red
* Selección de la mejor ruta
* Enrutamiento estático o dinámico.
* Conmutación.

1.1.4 La función del router en una WAN

Se dice que una WAN opera en la capa física y en la capa de enlace de datos. Esto no significa que las otras cinco capas del modelo OSI no se hallen en una WAN. Simplemente significa que las características que distinguen una red WAN de una LAN, en general, se encuentran en la capa física y en la capa de enlace de datos. En otras palabras, los estándares y protocolos que se usan en la capa 1 y capa 2 de las WAN son diferentes a aquellas que se utilizan en las mismas capas de las LAN.

La capa física WAN describe la interfaz entre el equipo terminal de datos (DTE) y el equipo de transmisión de datos (DCE). Normalmente el DCE es el proveedor del servicio, mientras que el DTE es el dispositivo conectado. En este modelo, los servicios ofrecidos al DTE están disponibles a través de un módem o CSU/DSU.

La función principal de un router es enrutar. El enrutamiento se produce en la capa de red, la capa 3, pero si la WAN opera en las capas 1 y 2, ¿un router es un dispositivo LAN o un dispositivo WAN? La respuesta es ambos, como sucede tan a menudo en el campo de las redes y telecomunicaciones. Un router puede ser exclusivamente un dispositivo LAN, o puede ser exclusivamente un dispositivo WAN, pero también puede estar en la frontera entre una LAN y una WAN y ser un dispositivo LAN y WAN al mismo tiempo.

Una de las funciones de un router en una WAN es enrutar los paquetes en la capa 3, pero esta también es la función de un router en una LAN. Por lo tanto, el enrutamiento no es estrictamente una función de un router en la WAN. Cuando un router usa los protocolos y los estándares de la capa de enlace de datos y física asociados con las WAN, opera como dispositivo WAN. Las funciones principales de un router en una WAN, por lo tanto, no yacen en el enrutamiento sino en proporcionar las conexiones con y entre los diversos estándares de enlace de datos y físico WAN. Por ejemplo, un router puede tener una interfaz RDSI que usa encapsulamiento PPP y una interfaz serial que termina en una línea TI que usa encapsulamiento de Frame Relay. El router debe ser capaz de pasar una corriente de bits desde un tipo de servicio, por ejemplo el RDSI, a otro, como el T1, y cambiar el encapsulamiento de enlace de datos de PPP a Frame Relay.

Muchos de los detalles de los protocolos WAN de Capa 1 y Capa 2 se tratarán más adelante en este curso, pero algunos de los protocolos y estándares WAN clave aparecen en la siguiente lista de referencia.

Los protocolos y estándares de la capa física WAN:

* EIA/TIA -232
* EIA/TIA -449
* V.24
* V.35
* X.21
* G.703
* EIA-530
* RDSI
* T1, T3, E1 y E3
* xDSL
* SONET (OC-3, OC-12, OC-48, OC-192)

Los protocolos y estándares de la capa de enlace de datos WAN:

* Control de enlace de datos de alto nivel (HDLC)
* Frame Relay
* Protocolo punto a punto (PPP)
* Control de enlace de datos síncrono (SDLC)
* Protocolo Internet de enlace serial (SLIP)
* X.25
* ATM
* LAPB
* LAPD
* LAPF

1.1.5 El enfoque de la Academia en las actividades prácticas

En el laboratorio de la academia, todas las redes estarán conectadas con cables Ethernet o seriales y los estudiantes podrán ver y tocar todo el equipo físicamente. A diferencia de la configuración del laboratorio, en el mundo real, los cables seriales no están conectados de forma consecutiva. En una situación real, un router puede estar en Nueva York mientras que el otro puede estar en Sidney, Australia. Un administrador en Sidney tendría que conectarse al router de Nueva York a través de la nube WAN a fin de diagnosticar las fallas en el router de Nueva York.

En el laboratorio de la academia, la conexión consecutiva entre los cables DTE-DCE simula los dispositivos que conforman la nube WAN. La conexión desde la interfaz s0/0 de un router a la interfaz s0/1 del otro router simula toda la nube de circuitos.

1.2 Routers

1.2.1 Componentes internos de los routers

Aunque la arquitectura exacta de un router varía de modelo a modelo, esta sección presentará los principales componentes internos. Las Figuras y muestran los componentes internos de algunos de los modelos de routers de Cisco. Los componentes básicos se describen en los siguientes párrafos.

CPU: La unidad central de procesamiento. (CPU) ejecuta las instrucciones del sistema operativo. Estas funciones incluyen la inicialización del sistema, las funciones de enrutamiento y el control de la interfaz de red. La CPU es un microprocesador. Los grandes routers pueden tener varias CPU.

RAM: La memoria de acceso aleatorio (RAM) se usa para la información de las tablas de enrutamiento, el caché de conmutación rápida, la configuración actual y las colas de paquetes. En la mayoría de los routers, la RAM proporciona espacio de tiempo de ejecución para el software IOS de Cisco y sus subsistemas. Por lo general, la RAM se divide de forma lógica en memoria del procesador principal y memoria compartida de entrada/salida (I/O). Las interfaces de almacenamiento temporal de los paquetes comparten la memoria de I/O compartida. El contenido de la RAM se pierde cuando se apaga la unidad. En general, la RAM es una memoria de acceso aleatorio dinámica (DRAM) y puede actualizarse agregando más Módulos de memoria en línea doble (DIMM).

Memoria flash: La memoria flash se utiliza para almacenar una imagen completa del software IOS de Cisco. Normalmente el router adquiere el IOS por defecto de la memoria flash. Estas imágenes pueden actualizarse cargando una nueva imagen en la memoria flash. El IOS puede estar comprimido o no. En la mayoría de los routers, una copia ejecutable del IOS se transfiere a la RAM durante el proceso de arranque. En otros routers, el IOS puede ejecutarse directamente desde la memoria flash. Agregando o reemplazando los Módulos de memoria en línea simples flash (SIMMs) o las tarjetas PCMCIA se puede actualizar la cantidad de memoria flash.

NVRAM: La memoria de acceso aleatorio no volátil (NVRAM) se utiliza para guardar la configuración de inicio. En algunos dispositivos, la NVRAM se implementa utilizando distintas memorias de solo lectura programables, que se pueden borrar electrónicamente (EEPROM). En otros dispositivos, se implementa en el mismo dispositivo de memoria flash desde donde se cargó el código de arranque. En cualquiera de los casos, estos dispositivos retienen sus contenidos cuando se apaga la unidad.

Buses: La mayoría de los routers contienen un bus de sistema y un bus de CPU. El bus de sistema se usa para la comunicación entre la CPU y las intefaces y/o ranuras de expansión. Este bus transfiere los paquetes hacia y desde las interfaces.

La CPU usa el bus para tener acceso a los componentes desde el almacenamiento del router. Este bus transfiere las instrucciones y los datos hacia o desde las direcciones de memoria especificadas.

ROM: La memoria de solo lectura (ROM) se utiliza para almacenar de forma permanente el código de diagnóstico de inicio (Monitor de ROM). Las tareas principales de la ROM son el diagnóstico del hardware durante el arranque del router y la carga del software IOS de Cisco desde la memoria flash a la RAM. Algunos routers también tienen una versión más básica del IOS que puede usarse como fuente alternativa de arranque. Las memorias ROM no se pueden borrar. Sólo pueden actualizarse reemplazando los chips de ROM en los tomas.

Interfaces: Las interfaces son las conexiones de los routers con el exterior. Los tres tipos de interfaces son la red de área local (LAN), la red de área amplia (WAN) y la Consola/AUX. Las interfaces LAN generalmente constan de uno de los distintos tipos de Ethernet o Token Ring. Estas interfaces tienen chips controladores que proporcionan la lógica necesaria para conectar el sistema a los medios. Las interfaces LAN pueden ser configuraciones fijas o modulares.

Las interfaces WAN incluyen la Unidad de servicio de canal (CSU) integrada, la RDSI y la serial. Al igual que las interfaces LAN, las interfaces WAN también cuentan con chips controladores para las interfaces. Las interfaces WAN pueden ser de configuraciones fijas o modulares.

Los puertos de Consola/AUX son puertos seriales que se utilizan principalmente para la configuración inicial del router. Estos puertos no son puertos de networking. Se usan para realizar sesiones terminales desde los puertos de comunicación del computador o a través de un módem.

Fuente de alimentación: La fuente de alimentación brinda la energía necesaria para operar los componentes internos. Los routers de mayor tamaño pueden contar con varias fuentes de alimentación o fuentes modulares. En algunos de los routers de menor tamaño, la fuente de alimentación puede ser externo al router.

1.2.2 Características físicas de un router

No es necesario conocer la ubicación de los componentes físicos dentro del router para saber cómo utilizarlo. Sin embargo, en algunas situaciones, tales como agregar memoria, puede resultar muy útil.

Los componentes exactos que se utilizan y su ubicación en el router varían de modelo a modelo. La Figura identifica los componentes internos de un router 2600.

La Figura muestra algunos de los conectores externos de un router 2600.

1.2.3 Conexiones externas del routerr

Los tres tipos de conexiones básicos de un router son las interfaces LAN, las interfaces WAN y los puertos de administración. Las interfaces LAN permiten que el router se conecte a los medios de la Red del área local. Por lo general, esta es una forma de Ethernet. Sin embargo, podría ser alguna otra tecnología LAN, como por ejemplo el Token Ring o FDDI.

Las conexiones WAN proporcionan conexiones a través de un proveedor del servicio a un sitio lejano o a la Internet. Estas pueden ser conexiones seriales o cualquier número de otras interfaces WAN. En algunos tipos de interfaces WAN, se requiere de un dispositivo externo, como por ejemplo una CSU, para conectar el router a la conexión local del proveedor del servicio. En otros tipos de conexiones WAN, el router puede estar conectado directamente al proveedor del servicio.

La función de los puertos de administración es diferente a la de las otras conexiones. Los enlaces LAN y WAN proporcionan conexiones por las cuales los paquetes se pasan. El puerto de administración proporciona una conexión basada en texto para la configuración y diagnóstico de fallas del router. Los puertos auxiliares y de consola constituyen las interfaces de administración comunes. Estos son puertos seriales asíncronos EIA-232. Están conectados a un puerto de comunicaciones de un computador. El computador debe ejecutar un programa de emulación de terminal para iniciar la sesión basada en texto con el router. A lo largo de esta sesión, el administrador de la red puede administrar el dispositivo.

1.2.4 Conexiones del puerto de administración

El puerto de consola y el puerto auxiliar (AUX) son puertos de administración. Estos puertos seriales asíncronos no se diseñaron como puertos de networking. Uno de estos dos puertos es necesario para la configuración inicial del router. Se recomienda el puerto de consola para esta configuración inicial. No todos los routers cuentan con un puerto auxiliar.

Cuando el router entra en servicio por primera vez, los parámetros de networking no están configurados. Por lo tanto, el router no puede comunicarse con ninguna red. Para prepararlo para la puesta en marcha y configuración iniciales, conecte una terminal ASCII RS-232 o un computador que emule una terminal ASCII terminal al puerto de consola del sistema. Entonces, se podrán ingresar los comandos de configuración para poner en marcha el router.

Una vez que la configuración inicial se ha introducido en el router a través del puerto de consola o auxiliar, entonces, se puede conectar el router a la red para realizar un diagnóstico de fallas o monitoreo.

Además, el router puede configurarse desde un lugar remoto haciendo telnet a una línea de terminal virtual o marcando el número de un módem conectado al puerto de consola o auxiliar del router.

Se prefiere el puerto de consola al puerto auxiliar para el diagnóstico de fallas también. Esto es porque muestra por defecto la puesta en marcha del router, la depuración y los mensajes de error. El puerto de consola también puede usarse cuando aún no se han iniciado o cuando han fallado los servicios de networking. Por lo tanto, el puerto de consola se puede usar para los procedimientos de recuperación de contraseñas y de desastre.

1.2.5 Conexión de las interfaces de consola

El puerto de consola es un puerto de administración que se utiliza para proveer acceso al router fuera de banda. Se usa para la configuración inicial de router, el monitoreo y los procedimientos de recuperación de desastres.

Para realizar la conexión al puerto de consola, se usa un cable transpuesto o de consola y un adaptador RJ-45 a DB-9 para conectarse al PC. Cisco provee el adaptador necesario para realizar la conexión al puerto de consola.

El PC o la terminal deben admitir la emulación de terminal VT100. Un software de emulación de terminal, como el HyperTerminal es el que generalmente se usa.

Para conectar un PC a un router:

1. Configure el software de emulación de terminal en el PC para:
* El puerto com adecuado
* 9600 baudios
* 8 bits de datos
* Sin paridad
* 1 bit de parada
* Sin control de flujo
2. Conecte el conector RJ-45 del cable transpuesto al puerto de consola del router.
3. Conecte el otro extremo del cable transpuesto al adaptador RJ-45 a DB-9.
4. Conecte el adaptador DB-9 hembra al PC.

1.2.6 Conexión de las interfaces LAN

En la mayoría de los entornos LAN, el router se conecta a la red LAN a través de una interfaz de Ethernet o Fast Ethernet. El router es un host que se comunica con la LAN por medio de un hub o de un switch. Se usa un cable de conexión directa para efectuar esta conexión. Una interfaz de router 10/100BaseTX router requiere cable de par trenzado no blindado Categoría 5 o superior (UTP) no obstante el tipo de router.

En algunos casos, la conexión Ethernet del router se realiza directamente al computador o a otro router. Para este tipo de conexión, se requiere un cable de conexión cruzada.

Es necesario usar la interfaz correcta. Si se conecta la interfaz incorrecta, es posible que se produzcan daños en el router o en otros dispositivos de networking. Varios tipos de conexiones usan el mismo estilo de conector. Por ejemplo, las interfaces CSU/DSU integradas, AUX, consola, BRI RDSI, Ethernet y Token Ring usan el mismo conector de ocho pins, RJ-45, RJ-48 o RJ-49.

Para ayudar a diferenciar las conexiones del router, Cisco utiliza un esquema de códigos de color para identificar el uso del conector. La Figura muestra algunos de los que se usan en un router 2600.

1.2.7 Conexión de interfaces WAN

Las conexiones WAN pueden tener un sinfín de formas. Una WAN realiza conexiones de datos a través de una amplia área geográfica usando distintos tipos de tecnologías. Generalmente, los proveedores arriendan estos servicios WAN. Entre los tipos de conexión WAN se encuentra los de línea arrendada, de conmutación de circuitos y de conmutación de paquetes.

Para cada tipo de servicio WAN, el equipo terminal del abonado (CPE), a menudo un router, es el equipo terminal de datos (DTE). Este se conecta al proveedor del servicio por medio de un dispositivo del equipo de transmisión de datos (DCE), en general, un módem o una unidad de servicio de canal/unidad de servicio de datos (CSU/DSU). Este dispositivo se usa para convertir los datos del DTE a una forma aceptable para el proveedor del servicio WAN.

Tal vez, las interfaces de router que más se usan en los servicios WAN son las interfaces seriales. Seleccionar el cable serial adecuado es tan sencillo como conocer las respuestas a las cuatro siguientes preguntas:

* ¿Qué clase de conexión se hace al dispositivo Cisco? Los routers Cisco pueden usar diferentes conectores para las interfaces seriales. La interfaz de la izquierda es una interfaz serial inteligente. La interfaz de la derecha es una conexión DB-60. Esto hace que la selección del cable serial que conecta el sistema de la red a los dispositivos seriales sea una parte fundamental de la configuración de una WAN.
* ¿Se conecta el sistema de red a un dispositivo de DTE o DCE? El DTE y el DCE son dos tipos de interfaces seriales que los dispositivos usan para comunicarse. La diferencia clave entre los dos es que el dispositivo DCE proporciona la señal reloj para las comunicaciones en el bus. La documentación del dispositivo debe especificar si es DTE o DCE.
* ¿Qué tipo de estándar de señalización requiere el dispositivo? Cada dispositivo podría requerir un estándar serial diferente. Cada estándar define las señales del cable y especifica el conector del extremo del cable. Siempre se debe consultar la documentación del dispositivo para obtener información sobre el estándar de señalización.
* ¿El cable requiere un conector macho o hembra? Si el conector tiene pins salientes visibles, es macho. Si el conector tiene tomas para los pins salientes, es hembra.

BY: sdominguez.com