GUIA Instruccional 342 PDF

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GUIA Instruccional 342...

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 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA ACADÉMICO VICERRECTORADO AREA: INGENIERÍA CARRERA: INGENIERÍA DE SISTEMAS

GUÍA INSTRUCCIONAL

MATERIAL INSTRUCCIONAL EN PLAN PILOTO DESDE LAPSO 2014-I NOMBRE:

REDES DE COMPUTADORAS Código: 342 U.C.: 4

CARRERA:

Ingeniería de Sistemas Código: 236

SEMESTRE:

VIII

AUTOR:

Ing. Olga Esther Rodríguez Durán Contenido)

COMITÉ TÉCNICO:

(Especialista de

MSc. Carmen Maldonado (Coordinadora de la Carrera) Lic. Sandra Sánchez (Evaluadora) Dr. Antonio Alfonzo (Diseñador de la Instrucción)

Caracas, abril 2014

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ÍNDICE

pp.

Introducción

3

Iconos empleados en el material instruccional

6

Objetivo terminal de la asignatura Redes de Computadoras Código 342

7

Módulo I: Aspectos introductorios sobre las telecomunicaciones y las redes de computadoras

7

Unidad 1: Conceptos básicos de la transmisión de datos y fundamentos de las redes de computadoras

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Módulo II: Niveles o capas del modelo TCP/IP y seguridad en la red

36

Unidad 2: Nivel Físico

37

Unidad 3: Nivel de Enlace

51

Unidad 4: Nivel de Red

68

Unidad 5: Nivel de Transporte

75

Unidad 6: Nivel de Aplicación y Seguridad en la Red

79

Módulo III: Diseño y Plan de Implementación (PI) de una Red LAN

84

Unidad 7: Diseño de una Red LAN

85

Unidad 8: Plan de Implementación (PI) de una Red LAN

95

Referencias

100

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INTRODUCCIÓN El conocimiento relacionado con las tecnologías de redes constituye una de las condiciones que debe cumplir cualquier profesional de las ciencias de la computación y afines. Dentro de estos saberes, las técnicas de comunicación de los datos representan una parte fundamental de la Computación, como ejemplo, un sistema de información que no esté soportado sobre una red de computadoras o bien sea, un recurso de hardware o de software que no pueda ser compartido, no saca provecho de estas técnicas. Por otra parte, la implementación de un curso que se inserte en la matriz curricular de una carrera universitaria, con el fin de promover los saberes que involucran el área del conocimiento de las redes y más específicamente las denominadas Redes de Área Local (LAN, por sus siglas en inglés Local Area Network), requiere de un proceso de selección y/o desarrollo del material instruccional a utilizar. Estos materiales, deben facilitar el proceso de enseñanza a los docentes y estimular el proceso de aprendizaje en los estudiantes para la adquisición del conocimiento, las habilidades, destrezas y competencias necesarias para que este futuro profesional pueda incorporarse al mercado laboral, bien sea, de una manera independiente, como recurso humano de una organización o para continuar sus estudios relacionados con esta rama del saber. En el caso de la modalidad de estudio a distancia, los módulos deberán estar dotados de elementos didácticos y de estrategias instruccionales que permitan eliminar las barreras espacio temporales propias de este sistema. Con base en los planteamientos anteriores, se elabora la presente Guía Instruccional específicamente para el curso: “Redes de Computadoras” (Cód. 342), ubicado en el octavo semestre de la carrera Ingeniería de Sistemas ofertada bajo la modalidad a distancia por la Universidad Nacional Abierta (UNA). Esta Guía, junto con el Plan de Curso de la asignatura, el libro de texto Transmisión de Datos y Redes de Comunicaciones del autor Behrouz A. Forouzan, 2007, Editorial Mc Graw Hill y el Software Educativo Redes de Computadoras, podrán ser utilizados tanto por los asesores de los Centros Locales de la UNA con el fin de poder llevar a cabo la actividad de la enseñanza, como por los estudiantes que la cursen, para la apropiación del conocimiento y el afianzamiento del estudio independiente. Además, el MIA servirá como fuente de consulta para cualquier persona que se interese en el estudio de las redes de computadoras y particularmente las del tipo LAN. La Guía Instruccional ha sido organizada en atención a la estructura del Plan de Curso de la asignatura Redes de Computadoras, es decir, se presenta el

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contenido y las actividades propuestas para cada uno de los tres (3) módulos y las ocho (8) unidades que conforman la asignatura. Inicialmente se expone el Objetivo del Curso, tal como está expresado en el Plan de Curso de la asignatura. Luego se presenta cada módulo de la siguiente manera: Identificación del módulo Titulo del módulo Breve presentación del módulo, con el propósito de que el lector se ubique en el contexto de aprendizaje que va a abordar, destacando la importancia de los conocimientos previos en la construcción de las nuevas estructuras mentales a adquirir. Objetivo del Módulo Listado de Unidades que lo conforman A continuación, para cada unidad del módulo se incluyen los siguientes elementos: Identificación de la unidad. Titulo de la unidad. Presentación de la unidad. Objetivo de la unidad. Cuadro de Contenido de la Unidad, en donde se presentan los temas principales que la conforman y las referencias a cada uno de los materiales instruccionales de la asignatura en donde se encuentra la información sobre estos temas. Tome en cuenta que en el texto Forouzan (2007), los contenidos se organizan en capítulos y estos a su vez en secciones. Mientras que en el Software Educativo “Redes de Computadoras” se organizan en temas los cuales pueden tener uno o más apartados. Las recomendaciones que debe seguir el usuario de la Guía Instruccional para el estudio del contenido, las cuales incluyen: √ Orientaciones para el estudio de los temas de la unidad articulando el texto de Forouzan (2007) y el Software Educativo de Redes de Computadoras. √ Actividades de enseñanza/aprendizaje mediante un lenguaje verbal y figurativo, el cual estimula al estudiante en el proceso de autoaprendizaje y le facilita la tarea de enseñanza al asesor del Centro Local de la UNA. √ Aspectos teóricos y procedimentales, a través de la presentación de ejemplos. √ Estudio de casos de situaciones hipotéticas para que el usuario aplique los conceptos y técnicas aprendidas, al momento de dar respuestas a interrogantes o para solucionar problemas.

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√ La estrategia del hiperenlace, haciendo referencia a direcciones electrónicas para consultar información, visualizar presentaciones, videos que permiten fijar y enriquecer los conocimientos. Tenga presente que se pueden producir enlaces rotos o que el autor de la información la eliminó, en cuyo caso se recomienda la búsqueda alternativa a direcciones alusivas al tema. √ La consulta de textos o libros relacionados con la transmisión de datos y las Redes de Computadoras para ampliar y afianzar los conocimientos, procurando en lo posible que los mismos se encuentren disponibles en las bibliotecas de la Universidad. √ Las autoevaluaciones para los temas mostrados en el cuadro de contenido y que a juicio de la autora deben ser reforzados en este material con este tipo de actividad. La solución de los mismos se incluye al final de la unidad. √ El uso de aplicaciones informáticas para esquematizar redes de computadoras. Se busca de esta manera incorporar los recursos tecnológicos al proceso educativo de la UNA.

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Iconos empleados en el material instruccional A lo largo de la lectura de este material, encontrará diversos iconos, cuyo significado se explica a continuación. AMPLIACIÓN DE CONOCIMIENTOS: está dirigido al estudiante que desea profundizar más en sus conocimientos en determinado tema. ATENCIÓN: se presenta cuando se quiere hacer una aclaratoria, una advertencia o una reflexión sobre algún aspecto del contenido. CASO DE ESTUDIO: es la exposición de una situación muy similar a la realidad a la cual se le dará solución. CONSULTA EN LA WEB: indica referencias a páginas Web.

CONSULTA EN OTROS LIBROS: se refiere a un llamado a consulta en libros que no figuran como textos de carácter obligatorio para el curso. EJERCICIOS Y ACTIVIDADES PROPUESTAS: son ejercicios o actividades sugeridas a manera de práctica sobre algún tema de la unidad. EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN: ejercicios que debe realizar el estudiante y posteriormente verificar contra los resultados aquí presentados. EJEMPLO: es la exposición de un caso alusivo al tema en cuestión y su resolución.

RECORDATORIO: indica algún aspecto a ser enfatizado, relacionado con los conocimientos adquiridos previamente por el estudiante. LECTURAS: indica un texto de carácter obligatorio para la consecución de los objetivos del curso. OBJETIVO: indica la finalidad de la unidad, que es lo que se quiere lograr con el estudio de la misma. NOTAS MATEMÁTICAS: son informaciones complementarias sobre el tema que se está tratando. RESPUESTA A LOS EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN: presenta la clave de respuestas a los ejercicios de autoevaluación, de manera que puedas reforzar tus conocimientos o corregir cualquier error. TIEMPO ESTIMADO DE ESTUDIO: lapso que se considera suficiente para el aprendizaje del objetivo propuesto.

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OBJETIVO GENERAL DE LA ASIGNATURA REDES DE COMPUTADORAS CÓDIGO 342 Objetivo general: Diseñar con sentido crítico y lógico una red de área local, utilizando métodos, técnicas y herramientas actualizadas.

MÓDULO I ELEMENTOS INTRODUCTORIOS SOBRE LAS TELECOMUNICACIONES Y LAS REDES DE COMPUTADORAS En este módulo se estudian los conceptos básicos sobre transmisión de datos y redes. Para abordar el aprendizaje, es importante el dominio de los conocimientos obtenidos en las asignaturas cursadas previamente en la carrera Ingeniería de de Sistemas y más específicamente, las relacionadas con la Física, Arquitectura del Computador y Microprocesadores. Al poseer las conductas de entrada necesarias, el usuario de la Guía Instruccional, podrá abordar de manera exitosa la temática tratada en el módulo I, apoyándolo en el logro del objetivo general del curso. Objetivo del Módulo I: Aplicar los conceptos básicos de las telecomunicaciones y de las redes de computadoras en la solución de una situación y/o problema.

El módulo I está estructurado en una única unidad: Unidad 1: Conceptos básicos de la transmisión de datos y fundamentos de las redes de computadoras

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UNIDAD 1 Conceptos Básicos de la Transmisión de Datos y Fundamentos de las Redes de Computadoras Debido a que las redes de computadoras permiten enviar datos de un lugar a otro, se ha considerado necesario iniciar esta unidad con el estudio de los conceptos fundamentales de la transmisión de datos, como conocimiento previo al estudio de los fundamentos de esta tecnología de comunicación. Para proseguir dentro de la misma unidad, con el estudio de los fundamentos de las redes de computadoras. El tratamiento de estas dos temáticas en la Unidad 1, permiten fijar en el estudiante las estructuras cognitivas inmersas en el intercambio de datos entre dos dispositivos, a través de algún medio de transmisión y el tema de las redes, sentado así las bases para el estudio de las posteriores unidades vinculadas a esta área del conocimiento.

Objetivo del Unidad I: Aplicar los conceptos básicos de la transmisión de datos o los fundamentos de las redes de computadoras en la solución de un problema o una situación dada.

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CUADRO 1. CONTENIDO UNIDAD 1 En el cuadro 1, se le presenta el contenido de cada uno de los temas que conforman la Unidad 1. Realice la lectura en los materiales de referencia mostrados y proceda a efectuar cada una de las actividades presentadas en las recomendaciones del estudio para la referida unidad. Cuadro 1. Contenido de la Unidad 1 TEMA

CONTENIDO

MATERIAL DE REFERENCIA

Componentes, Representación de Datos, Flujo de Datos

1.1 Transmisión Datos

de

Datos y Señales

Transmisión Digital

Cap. 1

El texto Transmisión de Datos y Redes de Comunicaciones del autor Behrouz A. Forouzan

1.2 Redes

Modelos de redes

Cap. 3

Cap. 4

Cap. 5

Transmisión Analógica

Definición, Componentes de una red, clasificación de las redes, topología física, interredes, protocolos y estándares

CAPITULO (Cap.) /TEMA (Tem.)

El texto Transmisión de Datos y Redes de Comunicaciones del autor Behrouz A. Forouzan Software Educativo Redes de Computadoras El texto Transmisión de Datos y Redes de Comunicaciones del autor Behrouz A. Forouzan Software Educativo Redes de Computadoras

Cap. 1

Tem. 1

Cap. 2

Tem. 2

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RECOMENDACIONES PARA EL ESTUDIO DEL CONTENIDO DE LA UNIDAD 1 1.1 TRANSMISIÓN DE DATOS 1. Realice la lectura del tema Transmisión de Datos y los contenidos que lo conforman, según se indica en el material de referencia del cuadro 1. 2. Los elementos principales que conforman un sistema utilizado para el envío de información son: el mensaje, el emisor, el receptor, el sistema de transferencia y el conjunto de reglas que regulan y controlan la comunicación entre los dos entes. Una vez conocidos, estudie el ejemplo 1.1 y proceda a identificar estos elementos, discuta sus apreciaciones con sus compañeros de curso y/o el asesor de su centro local.

EJEMPLO 1.1 Modelo de un sistema de comunicación remoto Suponga el proceso de comunicación en el cual tanto la fuente como el transmisor están en un PC (siglas en ingles, Personal Computer). Un usuario de dicho PC desea enviar un mensaje m a otro usuario. El usuario activa la aplicación de correo electrónico en el PC y escribe el mensaje con el teclado. Posteriormente, envía a m a través de un medio de transmisión (que puede ser, una red local o una línea telefónica), el mensaje, el cual es recibido por el usuario en el PC, que al igual que el emisor está conformado por un receptor y un destino. El proceso de envío del mensaje está sujeto a las reglas o protocolos del servicio de mensajería utilizado en el sistema de comunicación. A continuación se muestra el modelo gráfico para la comunicación de datos descrito, en el cual usted podrá apreciar la manera en que interactúan los componentes del sistema: PC emisor

Fuente

Transmis or

PC destino

Sistema de Transmisió n

Figura 1. Modelo de un sistema de comunicación remoto

Receptor

Destino

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3. En un archivo se puede almacenar un conjunto de elementos o datos, del tipo texto, imágenes, números, audio o video. Con el objeto de que usted se familiarice con distintos tipos de datos almacenados en un archivo, procesa a estudiar el cuadro 2, mostrado a continuación: Cuadro 2. Tipos de datos TIPO

DESCRIPCIÓN

EJEMPLOS DE FORMATOS DE ARCHIVOS

Para representar el texto, se utiliza ampliamente el .doc código ASCII, que emplea 32 bits para representar .txt en forma única un símbolo o carácter. .ppt .rtf Texto números La representación de los números se realiza con patrones binarios, cada computadora emplea un formato interno, ejemplo de ello es complemento a dos, el complemento a uno y el de signo y magnitud.

Imágenes

Audio

Video

Representada como patrones de bits, està compuesta por matriz de píxeles (picture elements), en la que cada pixel es un pequeño punto. El tamaño de cada pixel, depende de la resolución, una imagen de alta resolución emplea más pixeles para su representación y ocupa más memoria.

.jpg .gif .png .bmp

Representa la grabación o emisión de sonido o música, es una señal continua.

.mp3 .mva .av .midi

Grabación o emisión de una imagen o película, se puede producir como una entidad continua o como una combinación de imágenes, preparadas para dar sensación de movimiento.

mpg .avi fvl mp4

4. Los distintos tipos de transmisión de un canal de comunicación entre dos estaciones A y B, pueden ser de tres clases: Simplex, half-duplex y fullduplex. En las figuras identificadas como 2, 3 y 4 mostradas más adelante se muestra un ejemplo de cada una de ellas, estúdielas y proceda a elaborar una definición propia para cada tipo de modo de comunicación, investigue sobre estas en las fuentes indicadas en la sección Referencias.

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Figura 2. Flujo de datos modo simplex Fuente. Adaptación Canto (2012)

Figura 3. Flujo de datos Half-Duplex Fuente. Adaptación Canto (2012)

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Figura 4. Flujo de datos modo Full-Duplex Fuente. Adaptación Canto (2012)

Atención La revisión y estudio de las figuras 2, 3 y 4 le ayudará a comprender la manera en que se comunican dos estaciones, atendiendo al sentido de la transmisión. Existen otras clasificaciones, como por ejemplo, la comunicación paralela y serial, y la sincrónica y la asincrónica las cuales se estudiarán más adelante. 5. Desarrolle la siguiente actividad:

Actividad Propuesta Realice los ejercicios 14 y 15 incluidos en la sección 1.8 del capítulo de Forouzan (2007), comparta sus resultados con sus compañeros y en caso de duda consulte al asesor de su Centro Local. 6. Los datos y las señales se pueden representar en forma analógica o digital, en el cuadro 3, se presentan las definiciones conceptuales de cada uno de ellos y se mencionan e ilustran ejemplos. Estudie el referido cuadro y prepare una definición conceptual propia para cada tipo, acompáñela de otros ejemplos.

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Cuadro 3. Datos y señales analógicas y digitales TIPO Datos analógicos

DEFINICIÓN Información continua que continuos en el tiempo

EJEMPLO toma

valores Sonido humana

de

la

voz

Datos binarios en la Datos digitales Información que posee estados discretos y almacenados memoria de una que toma valores discretos en el tiempo computadora

Señales analógicas

Forma de onda continua que cambia en el tiempo, incluyendo un número infinito de valores en su camino

Forma de onda que tiene un número limitado de valores, previamente definidos Señales digitales

7. Tanto las señales analógicas como las señales digitales pueden ser de dos formas: periódicas y aperiódicas (no periódicas), construya una definición propia para cada una de ellas tomando como referencia lo expresada en Forouzan (2007). 8. Desarrolle los siguientes ejercicios:

Ejercicios Propuestos a) Dibuje una señal aperiódica, para ello trace un par de ejes perpendiculares, en donde el eje vertical representa la amplitud de la señal y el eje horizontal represente el paso del tiempo. Una vez que haya realizado esta actividad proceda a responder en el presente material las siguientes preguntas: ¿La señal aperiódica dibujada, tiene un patrón que se repite en el tiempo? Justifique su respuesta. ¿La señal aperiódica tiene un período T? Justifique su respuesta.

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b) En la transmisión de datos se usa habitualmente señales analógicas periódicas y señales digitales aperiódicas (Forouzan, 2007). Reflexione sobre esta afirmación y comparta sobre ello con su asesor y/o pares. 9. Estudie el ejemplo 1.2, mostrado a continuación, en el cual se presenta una señal analógica periódica y las características que la describe:

EJEMPLO 1.2 Señal analógica periódica La señal fundamental de una señal de este tipo es la onda seno, mostrada en la figura 5.

Amplitud Máxima

Tiempo

Figura 5. Onda seno, señal analógica periódica

Este tipo de señales se pueden definir completamente mediante tres características: amplitud; ...