IMPORTANT: Per accedir als fitxer de subversion: http://acacha.org/svn (sense password). Poc a poc s'aniran migrant els enllaços. Encara però funciona el subversion de la farga però no se sap fins quan... (usuari: prova i la paraula de pas 123456)

Contingut

Els medis de transmissió

És la part física que facilita el transport de la informació. Són un part fonamental de la comunicació de dades. La qualitat de la transmissió dependrà de les seves característiques físiques, mecàniques, elèctriques i funcionals. Poden ser sistemes de cablatge o sistemes sense fils. Es calcula que aproximadament un 6% del total del cost d'una instal·lació es destina a cables. En canvi es calcula que el 70% dels errors de xarxa són produïts per defectes en els cables.

Sistemes de cablejat metal·lics

La llei d'Ohm

thumbs

La resistència (R mesurada en Ohms – Ω -) és l'oposició que troba un senyal elèctric durant el seu recorregut per un mitja de transmissió.

Lleyohm.jpg

 R=V/I (resistència = voltatge/intensitat)

Resistència vs Impedància: tant la resistència com el voltatge i la intensitat són valors que varien en el temps. L'electricitat de les cases és una senyal dinàmica de 220V que varia amb el temps (corrent alterna amb una freqüència de 50hz). Una pila, en canvi, genera un corrent constant.

  • Resistència: valor constant.
  • Impedància: és la funció que defineix el valor de la impedància segons la freqüència de la senyal que es transporta.

El voltatge és la diferència de potencia que genera una pila o font elèctrica i la intensitat és la mesura de la quantitat d'electricitat que passa pel cable.

El contrari de la resistència és la conductivitat: G=1/R

Els circuits elèctrics són similars als circuits hidràulics.

NivellfisicnivellJaumeS 2.png

Exemples de la llei d'Ohm

Si una corrent superior a 100mA pot matar una persona (el marge de seguretat és de 30mA), quin voltatge és el màxim possible que se li pot aplicar a una fusta?

Uns 10 milions de volts per a la fusta.

Voltatges molt petits poden matar amb una intensitat alta. Tot depèn però de la quantitat de temps, de les mesures dels conductors i de les mesures de seguretat.

La nostra resistència és bàsicament la de l'aigua.

El que mata NO és el voltatge és la intensitat i la quantitat de temps que s'aplica. Algunes descàrregues estàtiques tenen voltatges superiors a l'electricitat de casa però només ens provoquen un formigueig.

El voltatge en canvi és el que provoca la contracció dels músculs.

NivellfisicnivellJaumeS 3.png

Per què s'utilitza el coure i no altres metalls com el ferro, la plata o l'or?

  • El coure és el més barat.
  • Resistent a la corrosió (no s'oxida fàcilment).
  • Ductilitat. Es poden fer fils molt fins que no es trenquen fàcilment.
  • Mal·leabilitat. Es fàcil de donar forma i manipular.

El cable de coure

thumbs

El coure és un metall de transició de color rogenc, que presenta una conductivitat elèctrica i tèrmica molt alta, només superada per la de la plata.

Els parells de cables (cable pair)

Tema3 parellstrenats.jpg Són el mode més simple i econòmic per transmetre l'electricitat. Quan més gran és la secció del cable més gran és la seva conductivitat elèctrica. Cal arribar a un compromís entre mida/pes i conductivitat. La longitud del cable disminueix la seva conductivitat Estan en parells per fer el circuit tancat (anada i tornada).

NivellfisicnivellJaumeS 6.png

Cables trenats: Els cables es creuen per fer-los més resistents a les interferències. Cada cable porta una senyal contraria a la de l'altre cable. D'aquesta manera els camps magnètics s'eliminin mútuament (efecte de cancel·lació). La interferència entre cables s'anomena diafonia (crosstalk). També es millora la qualitat de la senyal. Cada cable porta una senyal idèntica anomenada senyal mirall. El receptor pot comparar les senyals i eliminar el soroll. Amb els postes telefònics és fa el mateix.

NivellfisicnivellJaumeS 5.png

Els cables de parells trenats es poden classificar segons portin o no una protecció electromagnètica, anomenada PANTALLA.

  • 4PR: 4 parell.

Cable UTP (Unshielded Twisted Pair)

No porta pantalla de protecció. És més barat, senzill i fàcil d'instal·lar per què té major flexibilitat.

Cable STP (Shielded Twisted Pair)

Porten una pantalla de protecció que consisteix en un recobriment metàl·lic (similar al paper de plata). Shield és escut/pantalla de protecció en angles. Evita que surti la senyal i que entrin senyal.

IMPORTANT: Per estar ben instal·lat, té que estar connectat a terra.

El cable STP és menys flexible i a més cal connectar la pantalla a la presa de terra, fet que complica la seva instal·lació. El cable STP en canvi és més robust respecte a les interferències. Permet distàncies més llargues. Els cables STP poden tenir pantalles a nivell de parells o a nivell del cable sencer.

NivellfisicnivellJaumeS 7.png

Sistema americà de mesura de cables

El diàmetre o secció d'un cable és mesura segons els sistema americà AWG (American Wire Gauge). És un sistema numèric.

  • 1 AWG=1 polsada
  • 24 AWG= 1/24 polsades

Els cables telefònics i de xarxa moderns estan entre 22 i 26 AWG sent el més comú el 24 AWG. Quan més gran és AWG, més petit és el diàmetre del cable.

NivellfisicnivellJaumeS 8.png

Classificació per categories (Atenuació, Capacitat de la línia i impedància)

Cada categoria té unes característiques elèctriques diferents (atenuació, impedància, freqüència de treball, etc.). Bàsicament, la categoria representa l'ampla de banda del cable.

NivellfisicnivellJaumeS 9.png

Actualment, les categories 1 i 2 no es troben. S'utilitza bàsicament les categories 5, 5e i 6.

Classificació per classes (Distàncies, ample de banda i aplicacions)

Cada classe especifica l'ample de banda obtingut per a distàncies concretes. La longitud màxima dels cables de categoria 5 per a xarxes de 100Mbit/s és de 100m. Si és més llarg, anirà més lent.

NivellfisicnivellJaumeS 10.png
NivellfisicnivellJaumeS 11.png

El cable coaxial

Tema3 coaxial.jpg

thumbs

El cable coaxial és un cable format per dos conductors concèntrics. Consta de quatre parts

  • D. Nucli conductor de coure
  • C. Aïllant plàstic
  • B. Pantalla de coure trenada
  • A. Coberta exterior
  • Dos parells de cables (nucli i pantalla de coure)

Tot i que surt a l'estàndard TIA/EIA-568-B ja gairebé no s'utilitza i s'evita fer instal·lacions a edificis amb cable coaxial.

  • Característiques:
  • Velocitats: de 10 a 100Mbps.
  • Cost: Una mica més car que parells de cables RJ-45.
  • Menys mal·leable que els parells de cable.
  • Longitud màxima: 185m. Millor que el parell de cables.
  • Més robust a interferències (pantalla de coure).
  • Utilitzat en xarxes Ethernet 10Base2.
  • Usos:
  • Instal·lacions de TV cable, connexions entre una antena parabòlica i el receptor, cable modem.
  • Ethernet coaxial (10Base2 i 10Base5).
  • Connexions de vídeo (S-Video).

Tipus de cables

  • Thicknet. Coaxial gruixut. Secció més gran. Millor conductivitat. Més pesat i més difícil d'instal·lar.
  • Thinnet. Diàmetre de 0,35m. Utilitzat en xarxes Ethernet


  • Nom dels cables:
  • RG-58. Thin Ethernet (10BASE2). Impedància de 50 Ω.
  • RG-59. Utilitzat en transmissió de vídeo.
  • RG-8/U. Thicknet Ethernet (10Base5).
  • RG-6. Televisió per cable.

NivellfisicnivellJaumeS 13.png

Sistemes de Fibra òptica

Tema3 fibraoptica.jpg

Fibra òptica

La fibra òptica permet la transmissió de senyals lluminoses. La fibra òptica és el mitja de transmissió més utilitzat en transmissions llargues, de gran ample de banda i enllaços punt a punt. Bàsicament s'utilitza en xarxes WAN o en els backbones (columnes vertebrals) de les xarxes LAN.

Transmissors de fibra òptica:

  • La llum normal no és bona per a transmetre senyals (moltes freqüencies).
  • LED o díodes electroluminiscents (Light Emitting Diodes). Més econòmics que els Laser.
  • Laser (Light Amplification by Stimulating Emision Radiation). Millors a distàncies llargues. Poden provocar lesions oculars.
NivellfisicnivellJaumeS 14.png

Components:

  • Nucli de fibra òptica.
  • Revestiment.
  • Element intermedi (buffer).
  • Element de tracció.
  • Coberta exterior.

El nucli és l'element que transmet la llum (vidre). El revestiment reflexa la llum de manera que evita que la llum surti del cable. L'element de tracció esta fet normalment de Kevlar.

Avantatges de la fibra òptica:

  • Són completament immunes a les interferències electromagnètiques (la llum no es distorsiona per un senyal electromagnètica com la generada per un mòbil, motors, bobines, ...).Tampoc generen interferències.
  • Els seus límits teòrics estan en el 30THz.
  • Velocitats de transmissió entre 40 i 160Gbps.
  • Millor ample de banda i menor atenuació amb la distància.
  • Millor seguretat. No és tan fàcil punxar la línia.
  • Es poden millorar receptors i emissors sense necessitar de modificar el cablatge.
  • És més lleugera i resistent a la corrosió que el cable de coure.

Inconvenients:

  • La tecnologia de fibra òptica és cara, però cada vegada menys.
  • Més difícil d'instal·lar (personal altament qualificat).

Tipus de cables:

  • Simplex
  • Duplex

Codi de colors dels latiguillos: Facilita la identificació:

NivellfisicnivellJaumeS 15.png

Els límits del multi-mode són 350m. Els límits del mono-mode són 400km. màxim.

Sistemes sense fils

Tema3 inalambric.jpg

Sistemes radioterrestres: Ones electromagnètics que es propaguen a velocitats properes a les de la llum.

  • Ona curta (velocitats de Mhz): Radio i Televisió.
  • Microones (velocitats de Ghz): Telefonia mòbil.
  • Transmissions via satèl·lit: velocitats de fins a 100Ghz.
  • Molt car posar un satèl·lit en orbita.
  • Hi ha un retard notable.
  • GPS (Global Positioning System).

Sistemes Wi-FI

  • IEEE 802.11. Primer sistema WI-FI (1-2 Mbps) per infrarojos.
  • IEEE 802.11a. Del 1999. En la banda dels 2.4Ghz.
  • IEEE 802.11b. Velocitats de 11 Mbps. És la tecnologia més utilitzada. Banda de 2.4GHz saturada (microones, Bluetooth, telèfons sense fils, etc).
  • IEEE 802.11g. Del 2003. Velocitat màxima de 24.7 Mbps.
  • IEEE 802.11n. És la tecnologia venidera.


  • TIA (Telecommunications Industry Association). L'associació de la Industria de Telecomunicacions és una associació d'Estats Units de més de 600 companyies de la industria de telecomunicacions. L'estàndard TIA/EIA-568-B és el que utilitzem per muntar els cables. Defineix com ha de ser el cablejat de telecomunicacions en un edifici comercial.
  • EIA (Electronic Industries Alliance). L'aliança de les industries electròniques és una associació de companyies electròniques i de alta tecnologia dels Estats Units. Els seu objectiu es promoure el desenvolupament del mercat i la competitivitat.

Sistemes radio

  • Ona Curta: És la banda de radiofreqüències compreses entre els 2300 i els 29900 kHz. S'utilitza en radio i televisió.
  • Microones: La seva freqüència és compresa entre 300 MHz i 300 GHz, i la corresponent longitud d'ona és d'1 m a 1 mm. L'interval de microones més utilitzat en aplicacions s'acostuma a dividir en bandes determinades, que habitualment són les següents:
NivellfisicnivellJaumeS 23.png

Satel·lits artificials

thumbs
  • Avantatges: Permeten comunicar diferents zones del planeta.
  • Inconvenients: Es produeix un retard en la transmissió del senyal de milisegons.
  • GPS: Global Positioning System. Sistema de navegació per satèl·lit, el qual permet determinar en tot el món la posició d'una persona, un vehicle o una nau, amb una desviació de quatre metres. El GPS funciona mitjançant una xarxa de satèl·lits que orbiten al voltant de la terra. Quan es desitja determinar la posició, l'aparell que s'utilitza per a això localitza automàticament com a mínim quatre satèl·lits de la xarxa, dels quals rep uns senyals indicant la posició i el rellotge de cadascun d'ells. Sobre la base d'aquests senyals, l'aparell sincronitza el rellotge del GPS i calcula el retard de les senyals, és a dir, la distància al satèl·lit. Per triangulació calcula la posició en què aquest es troba. La triangulació es basa a determinar la distància de cada satèl·lit respecte al punt de mesurament. Conegudes les distàncies, es determina fàcilment la pròpia posició relativa respecte als tres satèl·lits. Coneixent a més les coordenades o posició de cadascun d'ells pel senyal que emeten, s'obté la posició absoluta o coordenades reals del punt de mesurament.

Organitzacions i Especificacions

TIA/EIA-568-A i TIA/EIA-568-B

La norma és del IEEE (Institut d'enginyers elèctrics i electrònics). La norma especifica que cada estació de treball ha de tenir dos cables:

  • Un cable telefònic per a la veu (cable UTP de dos parells (4 pins). El connector típic és el RJ-11).
  • Un cable de xarxa per a les dades.
  • Cable STP de dos parells i 150 Ω (LAN Token Ring).
  • Cable UTP de 4 parells i 100 Ω (LAN Ethernet) --> més habitual.
  • Cable de fibra òptica (LAN Ethernet).
  • Cable coaxial.
NivellfisicnivellJaumeS 16.png

És comença a comptar per la part que no té patilla i de l'esquerra a dreta.


TIA (Industrian Association Telecomunications). És una associació d'Estats Units de més de 600 companyies.

EIA (Electronic Industran Aliance). És una associació de companyies electròniques i de alta tecnologia dels Estats Units.

Normes ISO/IEC L'estàndard ISO/IEC 11801 especifica sistemes de cablatge estructurat que és utilitzable per a un ampli rang d'aplicacions.

  • International Organization for Standardization (OSI).
  • International Electrotechnical Commission (IEC).
  • Pensat per cablejat de coure i de fibra òptica. Pensat per a l'ús comercial a nivell de múltiples edificis o un campus (optimitzat per a distàncies de 3 i fins a 1 km2 d'espai d'oficines).
  • Hi ha una versió per entorns SoHo (ISO/IEC 15018)
thumbs

Un altre estàndard és l'European Committee for Standardization/ Comité Européen de Normalisation (EN). És una norma en desús i obsoleta. Actualment s'utilitzen les versions EN 50289...




IMPORTANT

Dispositius de connexió de cables. Connectors

Connectors per a les comunicacions serie

La interfície RS-232

thumbs

Connectors per a comunicacions serie. La interfície ésRS-232. Utilitzada fa un temps per a ratolins, modems i altres dispositius. Universal Serial Bus (USB). La interfície serie més utilitzada actualment.




Connectors per a les comunicacions paral·lel

Connectors per a xarxes

Tema3 cablesiconectors.jpg Tema3 connectors.jpg

RJ11, RJ12 i RJ45

Tema3 EsquemaconnexioRJ45.jpg Connectors cables TP (Twisted Pair) RJ-x : Registered Jack

  • RJ-11: Utilitzat en telefònia
  • RJ-45: Utilitzat en xarxes Ethernet

Altres: s'utilitzen en telefonia a diferents països o fins i tot com a connectors d'una línia serie RS-232.

IMPORTANT: Per cada categoria de cable hi ha un connector específic. Al fer una instal·lació, la categoria del cable i la del connector han de coincidir.

També anomenat 8P8C (8 Position 8 Contact). Hi han connectors telefònics amb 6 posicions però només 2 contactes (6P2C).

BNC

thumbs

(Bayonet Neill-Concelman): utilitzats ens xarxes Ethernet de coaxial fi.

T coaxial

thumbs

Implementa la topologia de bus típica de les xarxes coaxials.

thumbs

Terminador de línia: són uns dispositius especials que es connecten als extrems del bus coaxial per evitar que les senyals rebotin al final de la línia. La resistència del terminador ha de ser la mateixa que la del cable (50Ω o 75Ω típicament).


Altres elements de físics de la xarxa

  • Balums i transceptors
  • Rack
  • Latiguillos
  • Canaleta
  • Plaques de conectors i rosetas

Tema3 rack.jpg Tema3 roseta.jpg

  • Macarró retrotràctil
  • Brides
  • Etiquetes identificatives

Connectors per a fibra òptica

Tema3 fibraopticas.jpg

La targeta de xarxa o NIC (Network Interface Card)

Tema3 NICPCMCIA.jpg

La targeta de xarxa és el pont d'enllaç entre el sistema operatiu i el accés al medi de transmissió (ja sigui aquest un cable o un sistema sense fils). Dispositiu que treballa als nivell baixos d'OSI (capa 1 física i capa 2 d'enllaç). Cada interfície de xarxa té una adreça MAC única. La MAC permet adreçar i identificar de forma unívoca les targetes de xarxa. La MAC és un identificador de 48 bits amb dos parts:

NivellfisicnivellJaumeS 24.png
  • Id del venedor: 00:0D:88: es poden fer 2^24 id de venedors. Aquest identificador és anomenat Organizationally Unique Identifier (OUI) i està regulat per l'IEEE.
  • Id de la targeta de xarxa: 19:D2:A2

Cal tenir en compte que hi han targetes de xarxa amb més d'una interfície de xarxa (i per tant amb més d'una MAC).

Fitxer de text amb una relació d'adreces MAC

ifconfig

NivellfisicnivellJaumeS 25.png

Configuració de targetes de xarxa (en qualsevol protocol). Només ensenya les targetes de xarxa actives. Per ensenyar totes es fa amb l'opció -a.

$ ifconfig -a
NivellfisicnivellJaumeS 26.png

Cada bloc és una interfície de xarxa.

Link encap:Ethernet  HWaddr 44:87:fc:94:06:0b  
inet addr:192.168.202.102  Bcast:192.168.202.255  Mask:255.255.255.0
inet6 addr: fe80::4687:fcff:fe94:60b/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
RX packets:58655 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:15316 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000 
RX bytes:22995955 (22.9 MB)  TX bytes:3403482 (3.4 MB)
Interrupt:26 Base address:0x8000
  • Link encap: nom de l'encapsulament que s'utilitza.
  • HWaddr: adreça MAC. Associada al protocol Ethernet.
  • inet addr: IP. En aquest cas, privada.
  • Bcast: broadcast.
  • Mask: màscara de la xarxa.
  • inet6 addr: IPV6 de la xarxa. Notació hexadecimal.
  • Scope:
  • UP BROADCAST RUNNING MULTICAST: Banderes. Indiquen els atributs que suporta la targeta.
  • UP
Si fem la comanda:
$ sudo ifconfig eth0 down
NivellfisicnivellJaumeS27 1.png
estem treient la targeta de xarxa eth0. La manera de tornar-la a ficar en marxa és fent la mateixa comanda amb l'opció up.
  • BROADCAST
  • RUNNING
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 44:87:fc:94:06:0b
          inet6 addr: fe80::4687:fcff:fe94:60b/64 Scope:Link
          UP BROADCAST MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:60753 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:15508 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000
          RX bytes:23465964 (23.4 MB)  TX bytes:3438669 (3.4 MB)
          Interrupt:26 Base address:0x8000
* MULTICAST:
  • MTU: mida en bites de la trama Ethernet.
  • RX: recepció (paquets rebuts, errors, dropped -paquets que s'han descartat (paquets malformats)-, overruns -estas perdent paquets de la memòria-, frame). Xarxa commutada amb switch.
  • TX: transmissió (paquets enviats, errors, dropped -paquets que s'han descartat (paquets malformats)-, overruns -estas perdent paquets de la memòria-, carrier). Xarxa commutada amb switch.
  • collisions: xocs de paquets.
  • txqueuelen: cua de la targeta de xarxa. Memòria temporal.
  • RX bytes: bits descarregats.
  • TX bytes: bits enviats.
  • Interrupt: indica quina interrupció utilitza per accedir a la CPU.
  • Base address: adreça RAM. Una part de la RAM està connectada amb aquest dispositiu. DAM (Direct Access Mode).

Tipus de ranures de connexió

  • ISA (Industry Standard Architecture): Creat al 1981. Ja no s'utilitza en sistemes nous
  • PCI (Peripheral Component Interconnect). El més utilitzat actualment.
  • PCI-E: Nou bus PCI.
  • PCMCIA: Utilitzat en ordinadors portàtils.
  • USB: Només recomanat si no hi ha una altre opció.
  • Actualment moltes targetes estan integrades a la placa mare (però continuen utilitzant un BUS PCI).

Moltes targetes de xarxa porten integrada una ROM (memòria CompactFlash).

Comanda lspci

Identifica tots els dispositius.

$ lspci

Cada targeta de xarxa porta uns identificadors:

  • venedor: pci.vendor_id (0x11ab)
  • producte: pci.product_id (0x4320)
NivellfisicnivellJaumeS 52.png

Si afegim l'opció -nn podrem veure el número de fabricant.

$ lspci -nn
NivellfisicnivellJaumeS 53.png

Si fiquem -v

$ lspci -v -nn
NivellfisicnivellJaumeS 54.png

Amb la comanda:

$ gnome-device-manager

també podem veure tota la configuració.

NivellfisicnivellJaumeS 55.png

Drivers Linux

S'encarrega el GNU-Linux (kernel).

Hi ha moduls (drivers).

Per consultar moduls:

$ lsmod

Per activar drivers nous:

$ sudo modprobe

[Kernel]

ethtool

Per obtenir tota la informació Ethernet de la nostra targeta de xarxa

$ sudo ethtool eth0
NivellfisicnivellJaumeS 56.png
  • Supported ports (TP MII):
  • TP: indica el tipus de cable (en aquest cas, cable trenat).
  • MII: interficie de comunicació.
  • Supported link modes: tipus d'Ethernet que suporta la targeta.
  • 10baseT/Half 10baseT/Full: Base: no està modulat. Primer número (velocitat) 10Mb. T(twister-trenat); Half(meitat).
  • 100baseT/Half 100baseT/Full: Base: no està modulat. Primer número (velocitat) 100Mb.
  • 1000baseT/Half 1000baseT/Full: Base: no està modulat. Primer número (velocitat) 1Gb.
  • Supports auto-negotiation: les targetes de xarxa negocien una velocitat. Sempre agafen la velocitat del més lent.
  • Advertised link modes: informa dels modes que suporta.
  • Advertised auto-negotiation: informa dels modes que suporta.
  • Speed: velocitat.
  • Duplex
  • Port
  • PHYAD
  • Transceiver
  • Auto-negotiation: està activada.
  • Supports Wake-on: ens permet encendre un ordinador que està apagat, enviant-li un paquet.
  • p: físic. Quan detecta link, s'encén l'ordinador
  • u
  • m
  • b
  • g: magic paquet. Si es rep un paquet concret, la màquina s'encendrà.
  • Wake-on: en el nostre està activat el g.
  • Current message level
  • Link detected

Si la connexió és directa (a les 2 puntes del cable hi ha el mateix), el cable té que ser creuat.

NivellfisicnivellJaumeS 57.png

La majoria de targetes de xarxa ho detecten, i fan els canvis necessaris per fer el cable creuat. En els switchs no passa tant (s'ha de fer el cable expressament).

Instal·lació
$ sudo apt-get install ethtool

Els fitxers instal·lats els podem veure amb la comanda:

$ dpkg -L ethtool
/.
/usr
/usr/sbin
/usr/sbin/ethtool
/usr/share
/usr/share/man
/usr/share/man/man8
/usr/share/man/man8/ethtool.8.gz
/usr/share/doc
/usr/share/doc/ethtool
/usr/share/doc/ethtool/AUTHORS
/usr/share/doc/ethtool/README
/usr/share/doc/ethtool/README.Debian
/usr/share/doc/ethtool/copyright
/usr/share/doc/ethtool/changelog.gz
/usr/share/doc/ethtool/NEWS.gz
/usr/share/doc/ethtool/changelog.Debian.gz
Comprovació de link

Si tenim problemes per connectar-nos a la xarxa, hem de comprovar que tenim link:

$ sudo ethtool eth0 | grep Link
       Link detected: yes
Conèixer els drivers de la targeta
$ sudo ethtool -i eth0
driver: r8169
version: 2.3LK-NAPI
firmware-version: 
bus-info: 0000:02:00.0
  • bus-info:

0000:02:00.0, s'interpreta com:

   * Bus 2 (0000:02)
   * Dispositiu 0
   * Funció 0
Identificar la targeta

Farem parpallejar la llum del link. Es pot fer servir per identificar una targeta de xarxa.

S'ha de desconnectar el cable i executar la comanda:

$ sudo ethtool -p eth0 10

Això forçarà que parpellegi la llum i es podrà identificar la interfície.

Renegociar l'enllaç

És una comanda de consulta que també permet fer modificacions de la targeta de xarxa (com, per exemple, activar Wake On LAN, paràmetres de la interfície, autonegociació, etc.).

Es pot tornar a renegociar l'enllaç amb:

$ sudo ethtool -r eth0
Realització d'un test

No totes les targetes ho suporten. La comanda és:

$ sudo ethtool --test eth0
Configuració manual de la interfície de xarxa

Utilitzem la comanda:

$ sudo ethtool -s eth0 speed 10 duplex full autoneg off 

Amb aquesta comanda estem establint la velocitat a 10MB, full duplex i autonegociació aturada.

Consultar estadístique de la targeta de xarxa

Fem servir la comanda:

$ sudo ethtool -S eth0 
    NIC statistics:
         tx_packets: 17787
         rx_packets: 60162
         tx_errors: 0
         rx_errors: 0
         rx_missed: 0
         align_errors: 0
         tx_single_collisions: 0
         tx_multi_collisions: 0
         unicast: 20342
         broadcast: 26878
         multicast: 34314
         tx_aborted: 0
         tx_underrun: 0
Pràctica Wake-on

Són necessaris un certs requeriments per tal que WOL funcioni:

  • Placa mare i font d'alimentació ATX o superior (la majoria de PCs moderns porten aquest tipus de fonts). Aplicable a tots els PC moderns.
  • En alguns casos, pot ser necessari que la targeta de xarxa és connecti amb la placa mare utilitzant un cable especial per a WOL. Aquest cable sembla ser que no és necessari si el bus PCI és de la versió PCI 2.2 o superior.
  • Cal tenir en compte quin sistema s'utilitza per a la gestió de l'energia:
  • ACPI: Permet la gestió de la energia des del sistema operatiu. Aquest tipus de sistemes no necessiten suport de la BIOS per suportar WOL
  • APM (Advanced Power Managment): Sistema antic de gestió d'energia. Substituït per ACPI. Només permetia la gestió de l'energia des de la BIOS.

Amb Linux, la comanda ethtool ens permet controlar l'arrancada des de la targeta de xarxa no és necessari però pot ser necessari configurar la BIOS prèviament. També cal tenir en compte la comanda pci-config.

mii-tool

Proporciona una informació molt similar a ethtool

$ sudo mii-tool
eth0: negotiated 1000baseT-FD flow-control, link ok

Normalment no cal instal·lar-ho perquè (normalment) ja està instal·lat (formant part del paquet ifconfig).

$ dpkg -S mii-tool
net-tools: /usr/share/man/man8/mii-tool.8.gz
net-tools: /sbin/mii-tool

Si tenim que instal·lar:

$ sudo apt-get install net-tools

Per saber els paquets que tenim:

$ dpkg -L net-tools
/.
/bin
/bin/netstat
/sbin
/sbin/ifconfig
/sbin/nameif
/sbin/plipconfig
/sbin/rarp
/sbin/route
/sbin/slattach
/sbin/ipmaddr
/sbin/iptunnel
/sbin/mii-tool
/usr
/usr/sbin
/usr/sbin/arp
/usr/share
/usr/share/man
/usr/share/man/de
/usr/share/man/de/man8
/usr/share/man/de/man8/netstat.8.gz
/usr/share/man/de/man8/plipconfig.8.gz
/usr/share/man/de/man8/rarp.8.gz
/usr/share/man/de/man8/route.8.gz
/usr/share/man/de/man8/slattach.8.gz
/usr/share/man/de/man8/arp.8.gz
/usr/share/man/de/man8/ifconfig.8.gz
/usr/share/man/de/man5
/usr/share/man/de/man5/ethers.5.gz
/usr/share/man/man8
/usr/share/man/man8/mii-tool.8.gz
/usr/share/man/man8/nameif.8.gz
/usr/share/man/man8/netstat.8.gz
/usr/share/man/man8/plipconfig.8.gz
/usr/share/man/man8/rarp.8.gz
/usr/share/man/man8/route.8.gz
/usr/share/man/man8/arp.8.gz
/usr/share/man/man8/ifconfig.8.gz
/usr/share/man/man8/slattach.8.gz
/usr/share/man/man5
/usr/share/man/man5/ethers.5.gz
/usr/share/man/fr
/usr/share/man/fr/man8
/usr/share/man/fr/man8/netstat.8.gz
/usr/share/man/fr/man8/plipconfig.8.gz
/usr/share/man/fr/man8/rarp.8.gz
/usr/share/man/fr/man8/route.8.gz
/usr/share/man/fr/man8/slattach.8.gz
/usr/share/man/fr/man8/arp.8.gz
/usr/share/man/fr/man8/ifconfig.8.gz
/usr/share/man/fr/man5
/usr/share/man/fr/man5/ethers.5.gz
/usr/share/man/pt_BR
/usr/share/man/pt_BR/man8
/usr/share/man/pt_BR/man8/netstat.8.gz
/usr/share/man/pt_BR/man8/rarp.8.gz
/usr/share/man/pt_BR/man8/route.8.gz
/usr/share/man/pt_BR/man8/arp.8.gz
/usr/share/man/pt_BR/man8/ifconfig.8.gz
/usr/share/doc
/usr/share/doc/net-tools
/usr/share/doc/net-tools/README
/usr/share/doc/net-tools/README.ipv6
/usr/share/doc/net-tools/TODO
/usr/share/doc/net-tools/copyright
/usr/share/doc/net-tools/changelog.Debian.gz

Per consultar el manual:

$ man mii-tool
  • Controlar l'estat:
$ sudo mii-tool -w eth0
19:43:20 eth0: negotiated 1000baseT-FD flow-control, link ok
  • Renegociar un enllaç:
$ sudo mii-tool -r eth0
restarting autonegotiation...

mii-diag

Una altra alternativa

$ dpkg -S /usr/sbin/mii-diag
mii-diag: /usr/sbin/mii-diag
Instal·lació
$ sudo apt-get install mii-diag
  • Exemple:
$ sudo mii-diag  eth0
Basic registers of MII PHY #32:  1000 796d 001c c912 0de1 c5e1 000d 2001.
 The autonegotiated capability is 01e0.
The autonegotiated media type is 100baseTx-FD.
 Basic mode control register 0x1000: Auto-negotiation enabled.
 You have link beat, and everything is working OK.
 Your link partner advertised c5e1: Flow-control 100baseTx-FD 100baseTx 10baseT-FD 10baseT, w/ 802.3X flow control.
    End of basic transceiver information.

Ethernet. IEE 802

És la tecnologia més utilitzada en xarxes LAN. Va aparèixer al 1973, amb una velocitat de 3 Mbps, i la va crear Xerox.

NivellfisicnivellJaumeS 58.png

Ethernet

NivellfisicnivellJaumeS 59.png

La descripció abreviada consisteix en: Un número que indica la velocitat en Mbps; la paraula BASE que indica que la senyal no esta modulada; en el cas de xarxes coaxials un número que correspon a la distància (5: 500m 2: 200m); una lletra per indicar el mitja de transmissió (T: cable de parells trenats, F: cable de fibra òptica).

Tipus de xarxes Ethernet

  • 10Base5
  • 10Base2
  • 10BaseT
  • 10Broad36
  • 100BaseTX
  • 100BaseFX
  • 100BaseT4

Noms Ethernet:

  • Ethernet:
  • Fast Ethernet:
  • Gigabit Ethernet:
  • 10 gigabit Ethernet:

Nivell físic a Ethernet

Tema3 voltatgeEthernet.jpg

Nivell 1 TCP/IP (Nivells físics i d'enllaç (1 i 2) OSI).

Família d'estàndards IEEE 802: 802.2: Capa LLC (Logical Link Control). Interfície comuna entre el nivell de xarxa i la família de protocols.

La resta de protocols defineixen el nivell físic i el subnivell MAC. 802.3 Ethernet 802.4 Token Ring 802.11 Wi-FI 802.15 Bluetooth

Ethernet té per dalt el protocol d'Internet (IP). NivellfisicnivellJaumeS 60.png

IEEE_802

Nivell LLC

És el software que fa que funciona la màquina.

  • Lògica de reenviaments.
  • Control de flux. Negociar les velocitats.
  • Comprovació d'errors. S'utilitza un CRC.

Nivell MAC

Control d'accés a medi compartits (cables en bus, ràdio, etc.). No utilitzat en protocols punt a punt (no hi ha medi compartit).

Adreça MAC: Sistema adreçament de nivell 2 equivalent a les adreces IP al nivell 3.

Protocols MAC
  • CSMA/CD: Utilitzat per Internet. Detecta la portadora. Si s'utilitza el cable, no envia res. És capaç de detectar quan hi ha una col·lisió, per així tornar-ho a intentar més tard.
  • Aloha i Aloha ranurat: "Si tens alguna cosa que enviar, ho envies. Si xoca, ho tornes a enviar una mica més tard".
  • Token Ring | Token Bus


Nivell físic Ethernet. Codificació Manchester Diferencial

NivellfisicnivellJaumeS 61.png

Quan canvia de voltatge positiu a negatiu, això és un 1, i a l'inrevès.

NivellfisicnivellJaumeS 62.png

Sempre està canviant. És una senyal síncrona (dada i rellotge).

  • Voltatge de l'1 lògic: primer una senyal de +0,85V i després una senyal de -0,85V.
  • Voltatge del 0 lògic: primer una senyal de -0,85V i després una senyal de +0,85V.
  • Canal inactiu: 0V.

És una senyal molt robusta però que consumeix el doble de temps (ample de banda).

Comprovació d'errors

Per comprovar si hi ha errors, s'aplica la redundància.

  • Codi de paritat: compta la quantitat d'uns o de zeros. A la senyal se li afegeix un número al final que diu la quantitat d'uns que hi ha (parells o imparells).
NivellfisicnivellJaumeS 63.png

Aquest sistema no és prou robust. Per fer-lo més robust, s'aplica la redundància (quan més números es fiquin, més segur serà).


La trama Ethernet

NivellfisicnivellJaumeS 64.png

Tema3 tramaEthernet.jpg

  • Preàmbul: Indica l'inici de la trama. Sincronització. Seqüència repetida de 10101010 (7 vegades - 7 bytes).
  • Inici: SOF (Start Of Frame): 10101011. També és sincronització.
  • Adreça destí: Adreça MAC destinació de la trama.
  • Adreça Origen: Adreça MAC origen de la trama.
  • Longitud
  • Dades: Contingut de la trama. Dades de nivell 3. S'envien entre 46 i 1500 bytes (màxim).
  • Relleno
  • CRC: Redundància.
Exemple

NivellfisicnivellJaumeS 65.png

Agafem (amb el Wireshark) una transmissió


NivellfisicnivellJaumeS 66.png

Podem observar la MAC origen (Source - 00:1c:f0:5c:d4:31)i la MAC destí (Destination - ff:ff:ff:ff:ff:ff)

Protocol ARP

Protocol a cavall entre el nivell de xarxa i el nivell d'enllaç (MAC). Permet resoldre adreces MAC a partir d'adreces IP. S'utilitza en xarxes LAN (nivell 2) per poder treballar amb adreces IP (nivell 3)

NivellfisicnivellJaumeS 67.png

Nivell de transport

thumbs

Encarregat d'enviar dades entre un emissor i un receptor sense errors. També és l'encarregat de controlar el flux de dades.

Capa de transició que connecta les aplicacions i/o usuaris amb la xarxa. És una capa de transició entre els nivells orientats a la xarxa i els orientats a les aplicacions. Treballa amb unitats de dades 4-PDU també anomenades TPDU o segments. Té funcions similars al nivell d'enllaç (salt a salt) però entre dues màquines que no estan connectades directament (extrem a extrem). S'encarrega de preparar les dades de les aplicacions per a la xarxa i assegurar-se que arribaran correctament al nivell de transport del destinatari.

  • Protocols: TCP (Transport Control Protocol) i UDP (User Datagram Protocol)

Per damunt d'aquesta capa estan les aplicacions i per sota està el hardware.

Funcions

  • Establiment de connexió: Opcional. Només s'aplica al serveis orientats a connexió. S'estableix un camí virtual a través de qual es durà a terme la comunicació. Les dades s'envien de forma ordenada per aquest camí.
  • Reoordenació de paquets: Opcional. Només s'aplica al serveis no orientats a connexió. No s'estableix cap camí i els paquets poden arribar desordenats.
  • Control d'errors: Les capçaleres (headers) del nivell 4 contenen dades redundants que permeten detectar errors en la transmissió. Recuperació de caigudes de xarxa, reenviament de paquets, etc.
  • Control de flux: Implementació de buffers. S'utilitzen memòries intermediàries (buffers o cache) que permeten controlar el flux. Si un servidor està massa ocupat, els paquets que arriben es guarden a una memòria o cua a l'espera que el servidor pugui processar-los.
  • Qualitat de servei. QoS (Quality of Service): Garanteix la fiabilitat i la qualitat del servei. Per exemple, es pot reservar un ampla de banda mínim per a una connexió concreta.
  • Multiplexació de connexions: Permet tenir més d'una connexió oberta a través d'un mateix medi físic. S'utilitzen ports i el concepte de sockets.

Serveis OSI

  • Servei orientat a connexió: Abans d'intercanviar dades es necessita establir una connexió (Exemples: telèfon, accés a una pàgina web, protocol TCP). Requereixen el establiment inicial de una connexió i la ruptura o alliberament final de la mateixa. Entre la connexió i l’alliberament es produeix l’intercanvi de dades d’usuari. Els blocs de dades es reben en el destí en el mateix ordre en que s’emeten a l’origen. Tots els paquets segueixen la mateixa ruta, aconseguida en l’establiment de la connexió Com que la ruta es coneguda, els paquets de dades no precisen indicar l’adreça de destinació. Exemple: Trucada telefònica.
  • Servei no orientat a connexió: Les dades s'envien directament sense establir cap connexió prèvia (enviar una carta, enviar un email, protocol UDP).
  • Servei confirmat o no confirmat:
  • Servei confirmat: Trucada telefònica (pot ser confirmada: et despengen el telèfon) o no confirmada (no et despengen, et denegen la trucada o comunica).
  • Servei no confirmat: Per exemple al parlar per telèfon. És una comunicació full duplex i ni emissor ni receptor necessiten de confirmació per començar a parlar.

La comunicació es duu a terme en tres fases:

  • Fase 1: Establiment de la connexió (handshake).
  • Fase 2: Transmissió de dades.
  • Fase 3: Tancament de la connexió.
Nivellxarxa transport jaumes 58.png
  • syn: petició de connexió. Els paquets syn són els que es filtren pel Firewall. Els syn porta la IP i port d'on ens volem connectar.
  • FIN: paquet que acaba una connexió.

Estat d'un socket:

Nivellxarxa transport jaumes 59.png
Nivellxarxa transport jaumes 60.png
thumbs
  • connect: Per començar la connexió. Envia el paquet syn. Es necessita IP i port de destinació.
  • bind: S'associa a unes targetes de xarxa.
  • listen: Escolta. Espera que algú es connecti.
  • send: Per enviar.
  • recv: Per rebre.

Timeouts: En les comunicacions sempre hi han errors (de programació, dispositius que es pengen, caigudes de xarxa, etc). Per evitar que els sockets es quedin penjats en un estat indeterminadament, s'estableixen uns timeouts.

Pràctica

Nivellxarxa transport jaumes 62.png

Al capturar la IP 192.168.202.101 es poden veure els paquets SYN, ACK i FIN

Instal·lació d'una xarxa

Tema3 fluxeTreballInstalacioXarxa.jpg

El projecte d'instal·lació

  • Instal·lació de les tomes de corrent
  • Instal·lació de rosetes i jacks
  • Desplegament dels cables
  • Conectorització dels cables als patch panels
  • Test dels cables
  • Etiquetat i documentació dels cables
  • Instal.lació dels adaptadors de xarxa (NICs)
  • Configuració del sistema operatiu/programari.

Elements de la instal·lació

  • Armaris i canaletes
  • Sostres i terres fals
  • Instal·lació elèctrica
    • SAIS
  • Connectivitat
    • Patch Panel
    • "Latiguillo"
    • Rosetes RJ-45

Tema3 Conexions rosetes.jpg

  • CPD (Centro de proceso de datos)




El cablejat estructurat

És un sistema de cablatge dissenyat amb una jerarquia lògica que adapta tot el cablatge existent i el futur en un únic sistema, de manera que, correctament dissenyat i instal·lat en edificis, cobreix totes les necessitats de connectivitat dels seus usuaris durant un llarg període de temps (mínim 10 anys). Això inclou telefonia, cable coaxial, ...

El sistema de cablatge estructurat (SCE) és independent de les aplicacions de comunicacions que s’hagin de transmetre a través de la xarxa, i és absolutament transparent als protocols.

Avantatges

  • Flexibilitat: la possibilitat d'ubicar serveis futurs (preveure més punts de treball dels necessaris, preveure la utilització indistinta dels punts de treball, dissenyar l'estructura de manera que pugui suportar fàcilment noves tecnologies).
  • Modularitat: disseny independent en allò que sigui possible de la naturalesa i la tecnologia dels sistemes que es volen connectar, així com de la topologia utilitzada en l’estructura: tecnologia de xarxa jerarquitzada.
  • Cost: no instal·lar cablatge estructurat fa que els costos augmentin constantment en el moment de fer actualitzacions.

Parts

NivellfisicnivellJaumeS 30.png
NivellfisicnivellJaumeS 31.png
  • Instal·lació d'escomesa (EF - Entrance Facility): entrada de les comunicacions. Hauria d’ubicar-se a prop de les instal·lacions del cablatge vertical.
  • Sala d’equipament (ER - Equipment Room): lloc on està els servidors de l'empresa. Espai on resideixen els equipaments de telecomunicacions comuns a tot l’edifici (servidors centrals, centrals de vídeo, etc.).
  • Cablatge vertical (Backbone): cable que uneix les diferents plantes. Proporciona la interconnexió entre les sales o armaris de telecomunicacions, sala d’equipament i instal·lacions d’escomesa. Consisteix en les canalitzacions, els cables verticals, interconnexions intermèdies i principals, terminacions mecàniques i cables de patch o ponts, utilitzats per a interconnexions de vertical a vertical. Es divideix en:
  • Canalitzacions entre edificis: Poden ser:
  • Subterrànies.
  • Directament soterrades.
  • Aèries.
  • Dins de túnels.
  • Canalitzacions dins de l'edifici: Vinculen la sala d’escomesa amb la sala d’equipaments i aquesta amb els armaris de telecomunicacions.
  • Canalitzacions verticals i horitzontals: Vinculen sales del mateix pis o de diferents plantes. No es poden fer servir conductes d’ascensors.
  • Les canalitzacions o canals poden ser: ductes o safates.
  • Sales o armaris de telecomunicacions (TR - Telecommunications Room): sala o armari per planta. Aquests armaris poden contenir equipaments de comunicacions, de control i terminacions de cables per poder fer interconnexions. La seva ubicació ha de ser tan propera com sigui possible a l’àrea que atén. Es recomana un mínim d’un armari de telecomunicacions per pis.
  • Cablatge horitzontal: distribució del cable en una mateixa planta. El cablatge horitzontal ha de tenir una topologia d’estrella. No podrà contenir més d’un punt de transició. No s’han de permetre derivacions i empalmaments. Quan es requereixin components elèctrics d’aplicació específica, no s’integraran dins la instal·lació del cablatge horitzontal. A més dels 90 metres de cable horitzontal, es permeten un total de 10 metres per a l’àrea de treball i la sala de telecomunicacions provisional i ponts.
  • Àrea de treball (WA): components que abasten des de la sortida d’informació fins a l’equipament d’estació: cables de patch, cables provisionals, adaptadors.

La norma està optimitzada per una llargada màxima de tram de 3.000 metres (fibra òpitca), amb una superfície de fins a 1.000.000 de metres quadrats d’espai d’oficines i una població de 50 a 50.000 persones.

Perquè un sistema de cablatge sigui conforme a aquesta normativa, ha de contemplar els aspectes següents:

  • La configuració del sistema, respectant la jerarquia i els subsistemes definits a la norma.
  • Les característiques físiques i elèctriques dels connectors i els cables.
  • Les característiques de transmissió dels enllaços sencers. Les prestacions de l’enllaç es deriven de la utilització dels materials adients i de l’aplicació d’uns procediments d’instal·lació correctes.
  • L’administració del sistema (organització i nomenclatura retolada).
  • El compliment de les normatives de seguretat i compatibilitat electromagnètica.


NivellfisicnivellJaumeS 32.png
  • CD: Campus Distributor.
  • BD: Distribuïdor d'edifici. Zona on se connecta la capa superior i la inferior. Es poden connectar entre ells (com a opció).
  • FD: Distribució de planta. Aquí s'intercanvia la part vertical amb la horitzontal.
  • TO: Telecomunication Outlet. Punt de connexió d'usuari.
  • TP: Transition Point. Punt de transició (opcional).
NivellfisicnivellJaumeS 33.png

Equipaments actius.

NivellfisicnivellJaumeS 34.png

Connexió directa a la part física. La connexió creuada està obsoleta.

Categories i classes

Una categoria és el grau de qualitat, en relació amb les seves prestacions per a la transmissió, que presenten de manera independent els cables balancejats, els taulers i els connectors utilitzats en un sistema de cablatge estructurat.

La categoria 3 és obsoleta. Actualment només està la categoria 5.

NivellfisicnivellJaumeS 37.png
NivellfisicnivellJaumeS 38.png
Parell trenat
thumbs
thumbs

És actualment el tipus de cable més comú en xarxes d'àmbit local i es va originar com a solució per connectar xarxes de comunicacions reutilitzant el cablatge existent de xarxes telefòniques. Cada cable d'aquest tipus està compost per una sèrie de parells de cables trenats. Els parells es trenen per reduïr la diafonia.

NOTA: Diafonia: interferència (o crosstalk) entre parells adjacents

El cable històric de telefonia dispossava de 2 parells, però ja no s'instal·la. En Europa, a més, els parells no anaven trenats.

El cable típic en les xarxes d'àrea local i en la connexió final d'equips és el de 4 parells. Els cables anomenats multiparell poden tenir 25, 50, 100, 200 i 300 parells.

Les normatives de cablatge estructurat classifiquen els diferents tipus de cable de parells trenats en categories d'acord a les seves característiques per la transmissió de dades, les quals venen fixades per la densitat de trenat del cable (número de voltes per metre) i els materials utilitzats en el recubriment aillant. La característica principal d'un cable des del punt de vista de transmissió de dades és la seva atenuació.

Parell trenat no apantallat (UTP: Unshielded Twisted Pair)
thumbs

Amb connector RJ45 és el més emprat en xarxes d'àrea local en Europa. Les majors avantatges d'aquest tipus de cable són el seu baix cost i la seva facilitat de maniobrabilitat. Els desaventatges són la seva major taxa d'errades respecte a altres tipus de cable, així com les seves limitacions per treballar a distancies elevades sense regeneració.

El més utilitzat és el de 100 Ω d'impedància. Pot trobar-se de 120 o 150 Ω (fora de normativa des de 2002).

Al ser un cable lleuger, flexible i de diàmetre petit (el típic és de 0'52cm), la seva instal·lació és senzilla, tant per una utilització eficient de canalitzacions i armaris de distribució, com pel connexionat de rossetes i regletes.

Parell trenat apantallat (STP: Shielded Twisted Pair)
thumbs

Amb connectors RJ49 és el més utilitzat en xarxes d'àrea local en E.E.U.U. Cada parell es cobreix amb una malla metàl·lica i el conjunt de parells es recobreix amb una làmina blindada. La utilització de la malla blindada redueix la taxa d'errada, però incrementa el cost de fabricació i el fa menys ductil, ja que incrementa el seu pes i disminueix la seva flexibilitat.

És recomanable connectar la massa a terra en un dels extrems, per evitar danys als equips.

Parell trenat amb alumini (FTP: Foiled Twisted Pair)
thumbs

El conjunt de parells es recobreix amb una làmina d'alumini. Aquesta tècnica permet tenir un apantallament millor que l'UTP amb un petit sobrecost.

També és recomanable connectar la massa a terra, pel que s'utilitzen connectors RJ49.

Cable coaxial
thumbs

Està format per un nucli de coure (anomenat viu) envoltat d'un material aillant (dielèctric). L'aillant està cobert per una pantalla de material conductor que, segons el tipus de cable i la seva qualitat, pot estar format per una o dues malles de coure, un paper d'alumini, o ambdues coses. Aquest material de pantalla està recobert a la seva vegada per una altra capa de material aillant.

Per la seva construcció, el cable coaxial té una alta immunitat electromagnètica davant el soroll, poca atenuació de la senyal i pot arribar a tenir uns amples de banda considerables. És adequat per grans distàncies i/o capacitats.

El cable coaxial més utilitzat en l'actualitat és el de 75 Ω d'impedància (també anomenat cable coaxial de banda ampla. És l'utilitzat per la televisió i xarxes de cable -CATV-).

Originalment fou el cable més emprat en les xarxes locals degut a la seva alta capacitat i resistència a les interferències, però en l'actualitat està en desús.

El seu major defecte és el seu gruix, el qual limita la seva utilització en petits conductes elèctrics i en ànguls molt aguts, a més de que es té que manipular amb molt de comte.

thumbs

Per xarxes de dades s'han d'utilitzar dos tipus de cable coaxial:

  • Gruixut (coaxial groc de 50 Ω). La seva capacitat en termes de velocitat i distancia és gran, però el cost del cablatge és alt i el seu grosor no permet la seva utilització en canalitzacions amb massa cables. Utilitzat en la norma Ethernet 10Base-5.
  • Fi (coaxial RG58 de 50 Ω) amb terminacions BNC. És más barat i fi i, per tant, solventa algunes de les desaventatges del cable gruixut, encara que obté pitjors rendiments que el cable groc. Utilitzat en la norma Ethernet 10Base-2.
Fibra òptica
thumbs

És un mitjà excel·lent per la transmissió de informació per les seves característiques (gran ample de banda, baixa atenuació de la senyal que permet cobrir grans distancies sense repetidors, integritat, immunitat a interferències electromagnètiques, alta seguretat i llarga duració -resistent a la corrossió i altes temperatures-).

NOTA: Integritat: Proporció d'errades baixa (BER: Bit Error Rate)

Les desaventatges són el seu cost de producció (superior a la resta de tipus de cable) i la seva fragilitat durant la manipulació en producció.

La terminació dels cables de fibra òptica requereix un tractament especial per convertir la senyal òptica en elèctrica que ocasiona un augment dels costos de instal·lació (optoelectrònica).

El mitjà de transmissió (la fibra òptica) és un conductor d'ones en forma de filament recobert per una funda òptica o coberta. La fibra interior, anomenada nucli, transporta el feix lluminós al llarg de la seva longitud gracies a la seva propietat de reflexió total interna (TIR: Total Internal Reflection) i la fibra exterior (amb un índex de refracció menor -actua com si fos una gàbia per evitar que aquesta s'escapi-).

La relació entre els índexs de refracció del nucli i de la coberta depenen també del radi del nucli i es coneix com apertura numérica. Les fibres amb una baixa obertura sols permeten un únic mode de propagació, o camí del feix lluminós (fibres monomode). Les fibres amb una obertura major permeten varis modes (fibres multimode).

thumbs

La llum, normalment, és emesa per un diode d'injecció làser (ILD: Injection Laser Diode) o un diode d'emissió de llum (LED: Light-Emitting Diode). Els ILDs emeten llum coherent, és a dir, un únic raig de llum; per tant, cada pols de llum es propaga a través de la fibra en un sol mode, sense dispersió, i s'utilitzen com fibres monomode.

Els LEDs generen llum normal no coherent, és a dir, cada pols de llum genera múltiples raigs de llum que es propagen en diferents modes amb dispersió (pel que no es poden utilitzar en grans distancies) i s'utilitzen amb fibres multimode.

L'equipament basat en fibra monomode i ILDs proporciona un gran ample de banda i una baixa atenuació amb la distancia, pel que s'utilitza per a transmetre a grans velocitats i/o grans distancies. En canvi, l'equipament basat en fibra multimode i LEDs resulta més econòmic i senzill d'implantar.

El vidre no absorbeix igual totes les longituts d'ona, és a dir, no és igual de transparent a tots els colors. En particular, les longituts d'ona de menor atenuació es troben situades al voltant dels 850 (multimode), 1310 (multimode i monomode) i 1550 (monomode) nm, i es coneix com primera, segona i tercera finestra, respectivament. Totes les finestres es troben en la zona infrarroja de l'espectre (la part visible es troba entre 400 i 760 nm). Les finestres que es troben a major longitut d'ona tenen una menor atenuació. No obstant, la menor atenuació va acompanyada d'un major cost de la optoelectrònica necessària.

Els cables poden fabricar-se en base a fibres recobertes individualment (cables d'estructura ajustada) o basant-se en tubs de material plàstic que conté cadascun fins a 12 o 24 fibres òptiques mesclades en gel (cables d'estructura holgada) i amb un recobriment de fibra d'aramida (kevlar) per grans estesses.

La transmissió per una fibra òptica, normalment, és simplex: per aconseguir comunicació full-duplex, és necessari instal·lar dos fibres, una per a cada sentit.

En xarxes locals s'utilitzen principalment fibres multimode amb emissors LED de primera o segona finestra. Aquests equips són més barats que els làser, tenen una vida més llarga, són menys sensibles als canvis de temperatura i més segurs. A molt altes velocitats és necessari utilitzar emissors làser, ja que els emissors de llum normal no poden reaccionar amb la rapidessa suficient. Per això, en algunes xarxes locals (Gigabit Ethernet, Fibre Channel i ATM) s'utilitzen emissors làser de primera finestra quan es requereix gran velocitat, però no es requereix gran abast.

Donat que els cablatges de xarxa local no disposen normalment de fibra monomode, s'ha extés en els últims anys l'us d'emissors làser en fibra multimode, principalment per Fibre Channel i Gigabit Ethernet.


En xarxes d'àrea extensa sempre s'utilitza fibra monomode i emissors làser. Actualmetn en segona finestra es poden arribar a distancies de 40 km., i en tercera fins a 160 km., sense amplificadors intermitjos. El major cost dels emissors, en aquest cas, està compensat per la reducció en equips intermitjos (amplificadors i regeneradors de la senyal).

Les últimes tecnologies permeten enviar fins a 100 feixos de llum en diferents longituts d'ona sobre fibra monomode, per multiplicar la capacitat de transferència: multiplexació per divisió de freqüències (X-WDM).

thumbs

Cada fibra de vidre consta de:

  • nucli: en sílice, quarz fos o plàstic pel qual es propaga l'ona.
  • funda òptica o coberta: generalment dels mateixos materials que el nucli, però amb additius que confinen les ones òptiques en el nucli.
  • revestiment de protecció: generalment de plàstic. Assegura la protecció mecànica de la fibra.

Les fibres s'especifiquen indicant el diàmetre del nucli i el de la coberta; les fibres multimode típiques són de 50/125μm i 62,5/125μm8; les fibres monomode solen ser de 9/125μm. És a dir, el nucli és molt més estret ja que el feix no es dispersa.

thumbs
thumbs

Per la interconnexió de fibres òptiques s'utilitzen connectors, acopladors i soldadures. Els connectors i acopladors ofereixen màxima versatilitat, però introdueixen una pèrdua de la senyal de 0,5 a 0,75 dB aproximadament (un 10%). La soldadura o fussió té una pèrdua de senyal molt petita, però té que portar-la a terme un tècnic especialitzat amb un equip altament sofisticat.

Un acoblador és, bàsicament, un pont, és a dir, una transició mecànica necessària per donar continuïtat al pas de la llum de l'extrem d'un cable de fibra òptica a un altre. Existeixen acobladors híbrids, que permeten acoblar dos dissenys diferents de connectors.

Abans, el connector ST s'utilitzava habitualemnt en xarxes de dades amb fibres multimode. Actualment l'estàndard ISO 11801 impossa per a les noves instalacions l'utilització de SC Duplex (SC-D), utilitzat habitualment en telefonia, ja que manté la polaritat.

Un altre connector que s'ha emprat bastant en telefonia és el FC.

Comparativa de cables

NivellfisicnivellJaumeS 51.png

Selecció del tipus de cablejat

És recomanabel que els cables de coure i fibra òptica dins d'un edifici siguin resistents al foc, generin poc fum i zero halògens i siguin retardants de la flama, d'acord amb l'estàndard IEC 332-1, o equivalent.

Quan s'instal·len cables de coure o de fibra òptica en canalitzacions subterrànees, aquests han de tenir protecció addicional contra roedors, humitat i aigua, radiacions ultraviolades, camps magnètics i tensió d'instal·lació.

Si la distancia o l'ample de banda demandat ho exigeix, serà necessari utilitzar fibra òptica. A més, es recomana utilitzar fibra quan es donin alguna de les següents circunstàncies:

  • el cablatge uneix diferents edificis. En aquest cas, l'ús de cable de coure podria causar problemes degut a possibles diferències de potencial entre les terres dels edificis, que podrien provocar corrents induides en el cable. A més, es podria veure molt afectat per fenòmens atmosfèrics.
  • es desitja màxima seguretat en la xarxa (el coure és més fàcil d'interceptar que la fibra).
  • s'atravesen atmòsferes que poden resultar corrosives pels metalls.
  • se sospita que poden haver problemes d'interferència elèctrica per proximitat de motors, llums fluorescents, equips d'alta tensió, etc.

Quan no es doni alguna de les raons que aconsellin utilitzar fibra, és recomanable utilitzar coure, ja que és més barat el material, la instal·lació i les interfaces de connexió dels equips. A més, és més fàcil realitzar modificacions en els panels de connexió, empalmes, etc.

En general, en una instal·lació gran s'utilitza fibra per les estesses principals (unions entre edificis i cablatge vertical per la distribució per plantes dins de l'edifici) i coure pel cablatge horitzontal i, potser també, pel cablatge vertical (juntament amb la fibra) si les distancies entre els armaris així ho aconsella.

Enllaç permanent
Enllaç
Canal

Creació cable UTP

Creació de cables UTP

Normativa

Procedeix dels E.E.U.U. i es va publicar al 1994. D'Estats Units va passar a la resta del món. En Espanya és un estàndard UNE-EN

NivellfisicnivellJaumeS 29.png

Certificació i muntatge del CPD

WIFI

Wi-Fi és una marca registrada utilitzada per denominar la popular tecnologia sense cables utilitzada en xarxes informàtiques.

Actualment l'ús de Wi-Fi està molt expandit i el trobem en xarxes SoHo, dispositius mòbils, consoles, impressores i altres perifèrics de xarxa.

Concretament, WI-FI és refereix a les diverses tecnologies de l'estàndard IEEE 802.11 (802.11n -últim estàndard-, 802.11b, 802.11g, 802.11a...).

  • Avantatges:
  • Comoditat. Facilita la instal·lació de xarxes.
  • Estàndard mundial (telefonia mòbil no).
  • Accés a Hotspots de tot el món.
  • Inconvenients:
  • Menor velocitat que les xarxes amb cable.
  • 100Mbps (LAN) vs 54Mbps (WAN màxim teòric).
  • La pèrdua de velocitat es deguda al fet d'utilitzar un medi compartit (aire). No és tant adequat (compartir, interferències, etc.)
  • Menys seguretat. El medi és compartit i és més fàcil que tercers obtinguin informació de la WLAN. Les clau WEP no són segures.
  • No és pot controlar fàcilment l'àrea de cobertura.
  • No és compatibles amb altres tecnologies sense fils: Bluetooth, GPRS, UMTS, etc.

Estàndards WIFI. IEEE 802.11

IEEE 802.11 és un conjunt d'estàndards per a les xarxes sense fils (WLAN). Desenvolupat per l'IEEE 802. Són els mateixos que desenvolupen els estàndards de xarxes LAN/MAN. 2 freqüències de treball:

2.4 Ghz i 5 Ghz (bandes públiques a tot el món)
  • Versions
  • IEEE 802.11 (1997). Primer sistema WI-FI (1-2 Mbps) per infrarojos. Obsolet. Estàndard original del 1997. Aplicacions metges

Va ser substituït ràpidament per b. Obsolet=legacy.

  • IEEE 802.11a. Del 1999. En la banda dels 2.4Ghz. Variant de b que treballa a 5Ghz. Incompatible amb b. Pocs productes en el mercat per problemes tècnics.
  • IEEE 802.11b (1999). Velocitats de 11 Mbps. És la tecnologia més utilitzada juntament amb g. És un dels més utilitzats. Velocitats inferiors que g.
  • IEEE 802.11g (2003). Velocitat màxima de 24.7 Mbps. A 2008 el més popular. Banda molt ocupada.
  • IEEE 802.11n. És la nova tecnologia. Utilitza les dos bandes (2,4 i 5) Estàndard no aprovat però ja hi han productes al mercat.
Nivellxarxa transport jaumes 30.png

Arquitectura

  • Estacions: Dispositius amb interfície sense fils.
  • Medis de comunicació (canals): Radiofreqüència i infrarojos. Multiplexació en freqüència.
  • Punts d'accés sense fils (PA): També coneguts com a WAP (Wireless Acces Point). Fa la funció de pont entre dos xarxes amb nivells d'enllaç similars però diferents. Pont LAN-WAN. Converteix les trames d'una xarxa a l'altre.
  • Conjunt de serveis Bàsic. BSS (Basic Service Set): Grup d'estacions que es comuniquen entre elles (WLAN)

NOTA: BSSID: És l'identificador (nom) d'una xarxa. Per exemple WLAN_CASA

  • ESS (Extended Service Set): Conjunt de serveis estès: es la unió de diferents BSS
  • BSA (Basic Service Area): És la zona on es comuniquen les estacions d'una BSS
  • SSID (Service Set Identifier) (Nom de la xarxa): Inclòs a tots els paquets d'una xarxa Wi_FI per identificar-los. 32 caràcters alfanumèrics. Tots els dispositius sense fils que es volen comunicar entre si han de tenir el mateix SID
  • BSSID (Basic Service Set Identifier): xarxes ad-hoc
  • ESSID (Basic Service Set Identifier): xarxes infraestructura

NOTA: En la majoria de casos BSSID i ESSID seran sinònims

Nivellxarxa transport jaumes 31.png

Xarxa amb infraestructura

Necessites un PA. La topologia és en estrella.

Nivellxarxa transport jaumes 32.png

Topologia. Xarxa Ad-hoc

Es caracteritzen per no necessitar d'infraestructura per a establir una comunicació entre estacions. Topologia mallada (també anomenada mesh). No necessiten de dispositius específics per connectar màquines.

Nivellxarxa transport jaumes 33.png

Suport WIFI - Maquinari Linux

Més important que el fabricant de la targeta WIFI és el chipset que incorpora. Moltes companyies no fan els seus propis xips. Llicencien altres xips. Hi han controladors que només estan fets per a Windows.

Comandes

Per identificar el dispositiu:

$ lspci -n

Per USB i PCMCIA:

$ lsusb
$ lspcmcia
  • Eina gràfica:
$ gksu gnome-device-manager

Canals WIFI

Nivellxarxa transport jaumes 34.png
Nivellxarxa transport jaumes 35.png

Llista de canals

Potència de la senyal

Les potències s'expressen en Watts.

  • dBM: mesura utilitzada per mesurar potència en telecomunicacions. És una mesura que compara una senyal amb la senyal de referència 1mW
dBM = 10 x log P / 1mW
Nivellxarxa transport jaumes 36.png

PIRE: Potència Isotròpica Radiada Equivalent. Les antenes emeten en totes les direccions.

En Espanya hi ha PIRE=1mW i PIRE=1W.

Elements d'un radio-enllaç

Nivellxarxa transport jaumes 37.png

Equació del radio-enllaç

Nivellxarxa transport jaumes 38.png
Nivellxarxa transport jaumes 39.png

El valor resultant normalment és negatiu. L'important és la sensibilitat (valor a partir del qual un receptor treballa bé. Poden anar entre -80 i -110dBm).

No es pot passar d'aquests valors degut al soroll (produïts pels humans o els que es troben a la natura).

Nivellxarxa transport jaumes 40.png

L'ideal és que no hi hagin obstacles. La senyal fa una forma ovoloide (zona de Fresnel) i s'ha de tenir en compte a l'hora de fer els càlculs.

Nivellxarxa transport jaumes 41.png

Per calcular-ho s'utilitza la següent fórmula:

Nivellxarxa transport jaumes 42.png

En la següent imatge es veuria com ja començariem a tenir problemes en la zona de Fresnel.

Nivellxarxa transport jaumes 43.png
  • Exemples de càlcul:
Nivellxarxa transport jaumes 44.png
Nivellxarxa transport jaumes 45.png

Qualitat de la senyal

Es medeix pel SNR (Signal Noise Ratio). El SNR és la relació senyal soroll i és un indicador de la qualitat de la senyal. Si la senyal és molt més potent que el soroll, aleshores el SNR és alt i la qualitat és bona. Si la senyal té una potència similar al soroll, aleshores el SNR és baix.

  • SNR =0 --> Soroll i senyal tenen la mateixa potència
  • SNR=10 --> La senyal és 10 vegades més potent.
  • SNR=20 --> La senyal és 100 vegades més potent.
  • SNR=30 --> La senyal és 1000 vegades més potent.
SNR = Potència de la senyal (dBm) - Potència del soroll (dBm)

Connectors de xarxa

Les antenes poden ser directives o sectorials.

Nivellxarxa transport jaumes 46.png
Nivellxarxa transport jaumes 47.png

Les antenes són transductors. Transformen les senyals elèctriques (LAN) en electromagnètiques.

  • Antenes direccionals: Utilitzades per fer un enllaç punt a punt (connectar dos nodes wifi remots). Les més típiques són les antenes de rajola. N'hi han de la banda de 2.4Ghz i de la banda de 5Ghz i de diferents guanys. No es poden combinar antenes de diferents bandes. Les antenes parabòliques son més cares, però útils per a distàncies més grans. Són complicades d'encarar (molt sensibles). Les antenes de reixeta s'utilitzen per distàncies mitjanes.
Nivellxarxa transport jaumes 48.png
Nivellxarxa transport jaumes 49.png
  • Antenes omnidireccionals:
  • Dipols: Són les més utilitzades en SoHo (Small Office Home Office). Tenen preus assequibles. Rangs de cobertura limitats. Pensades per a interiors Alguns dipols són duals (2.4 i 5Ghz).
  • De pared: Normalment de millors característiques que els dipols. Interiors.
  • Externes: Preus entre 60€ i 200€. Millors rangs de cobertura i baixa cobertura vertical (cobreixen una àrea a similar alçada).
  • Sectorials: Similars a les antenes de telefonia mòbil. Cobreixen 120º. Es necessiten 3 antenes per cobrir els 360º. Més cares. Millor cobertura en distància i en alçada. També n'hi han de la banda de 2.4Ghz i de la de 5Ghz.
  • Connectors:
  • N - Navy (marina): Connector més habitual en antenes de 2.4 Ghz. Connector tipus rosca. N-mascle (extrems cables RF). N-femella (connectors de les antenes). Estrany de trobar en targetes WIFI o punts d'accés.
Nivellxarxa transport jaumes 50.png
  • SMA (Sub-Miniature Connect): Connectors petits de rosca. El més conegut és (RP-SMA) que és el connector més utilitzat en targetes sense fils PCI. RP-SMA femella (connectors targetes PCI). RP-SMA mascle (connectors de les antenes tipus dipol).
Nivellxarxa transport jaumes 51.png
  • Connector MC-card: Els connectors més petits. No són de rosca. Inserció per pressió. Delicats. MC-mascle (extrem del cable). MC-femella (alguns tipus de targetes sense fils com alguns PCMCIA).
  • Connectors UFL (hirose) (miniPCI): Multitud de noms (hirose, MHF, I.PEX (IPAX) i AMC). El nom més conegut és UFL o miniPCI . S'utilitza en targetes sense fils miniPCI.
  • Cables:
  • LMS: Fabricats per Times Microwave Systems. Diferents diàmetres. Altes pèrdues ---> cables curts. +1dB per metre (cal tenir en compte que els guanys de les antenes són d'entre 15-30dB).
  • Pigtails (cua de porc): Són cables molt curts que connecten el xip de la targeta sense fils amb:
  • Antena: normalment de tipus dipol. Xip i antena estan molt a prop (targetes de xarxa wifi SoHo). Aproximadament < 0.5m.
  • Connector + cable de radiofreqüència: si l'antena està més lluny cal utilitzar cable especials per evitar pèrdues. El pigtail és connecta a un cable de radiofreqüència d'aproximadament < 3-6m.
  • Power Over Ethernet

Permet aportar energia elèctrica mitjançant cables UTP. Necessari en instal·lacions exteriors on no hi ha una font d'electricitat a prop. Cal tenir en compte que també és necessita un alimentador (transformador).

WI-FI Alliance

És una associació sense ànim de lucre, amb més de 300 membres (empreses del sector de les telecomunicacions). Té com a objectiu promocionar l'ús de les xarxes sense fils (WLAN). Propietaris del logo WIFI.

Sistemes sense fils

  • Sistemes radioterrestres.

Ones electromagnètics que es propaguen a velocitats properes a les de la llum.

  • Ona curta (velocitats de Mhz): Radio i Televisió.
  • Microones (velocitats de Ghz): Telefonia mòbil.
  • Transmissions via satèl·lit: velocitats de fins a 100Ghz.
  • Molt car posar un satèl·lit en orbita.
  • Hi ha un retard notable.
  • GPS (Global Positioning System).

Sistemes per a xarxes informàtiques:

  • Bluetooth i infraroigs: utilitzats en les modernes xarxes personals (PAN).
  • WI-FI.
  • WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access):
  • Sistema orientat a proporcionar accés Internet.

Multiplexació: agregar diferents senyals i enviar-les alhora. És pot fer per temps i per canals (freqüència).

WiMAX

  • Interoperabilitat Mundial per a l'accés per microones.

IEEE 802.16 MAN (Metropolitan Area NetWork). És similar a WI-FI. Norma de transmissió per ones electromagnètiques. Cobertura de fins a 48Km. Velocitat de fins a 70Mbps. WiMax és un concepte paregut a Wi_FI però dissenyat específicament per a donar més cobertura i ample de banda. Orientat a oferir accés a Internet allà on no arriba el cable.

  • Iberbanda és un operador espanyol que ofereix accés a Internet mitjançant aquesta tecnologia.
Nivellxarxa transport jaumes 29.png

Pràctica cablatge estructurat

Muntatge d'una aula

Aules :

  • Aula 20.2
  • Aula 20.1
  • Aula 23
  • Armari CPD genèric (Andres, Jaume, Marc, Cristian, Julia).
  • Aula cuina 4t pis

Planificació

  • Fitxa de l'aula/espai/CPD (nom, característiques, ...).
  • Situació dins Plànol escola.
  • Esquema genèric.
  • Pressupost/Taula wiki i imatges dels components. Si és possible, enllaç a Cablematic.
  • Planificació del muntatge:
  • Incloure fotos de l'aula (abans i després).
  • Càlcul aproximat de cable, canaletes, cantoneres, ...
  • Situació de les rosetes, armaris, etc.
  • Planificació a nivell Ethernet i IP.
  • Identificar les estacions de treball (impressores, ordinador de professor o altres dispositius de xarxa i indicar la seva MAC i la IP).
  • Fitxa general dades xarxa (ipcalc).
  • Fotos dels components.
NivellfisicnivellJaumeS 4.png
rack: una unitat ocupa 3 forats. 2 unitats ocupen 6 forats.
kvm: conjunt de teclat, pantalla i ratolí (keyboard, video, mouse).

Enllaços externs

Cablematic