Objetivo

En esta primera práctica centraremos los esfuerzos en el hardware de la red. Al finalizar la práctica estaremos en disposición de identificar los distintos tipos de tarjetas adaptadoras de red ethernet (NICs), manipular las herramientas necesarias para crear los distintos cables utilizados para conectar los nodos de la red y verificar su correcto funcionamiento.

Se trata de abarcar todo el proceso de diseño e implantación de nuestra red de comunicaciones, desde abrir un PC en busca de un slot de expansión del bus libre e instalar el hardware adicional hasta montar el cableado, conectar los nodos y verificar su buen funcionamiento.

Conocimientos previos

Además de las nociones impartidas en clase de teoría, podemos encontrar cientos de artículos sobre redes en Internet que permiten ampliar conocimientos y aclarar ciertos aspectos que pudieran haber quedado en "el aire".

Lectura Recomendada

Comenzamos el ciclo de prácticas dedicado a las redes de área local (LAN), más concretamente a redes ethernet. En este ciclo trabajaremos básicamente con [MGM, 2000]:

Comenzamos este ciclo con el capítulo 1 ("Redes Ethernet") del libro [MGM, 2000]. Es muy aconsejable leer detenidamente los conceptos teóricos que en él se detallan. También resultará muy conveniente estudiar el apartado de "Laboratorio de prácticas" y asimilar las habilidades que se van ha necesitar para poder desarrollar las tareas indicadas.

Enunciado

Tarjeta Interfaz de Red

La Tarjeta Interfaz de Red o NIC (Network Interface Card) es el hardware que permite la conexión de un equipo o dispositivo a un determinado tipo de red de comunicaciones de manera que pase a formar parte como un nodo de la misma.

El tipo de red que vamos a implementar es una arquitectura Ethernet 10BaseT (cable par trenzado y concentrador) y las NIC que vamos a utilizar tienen los módulos AUI y MAU implementados en la propia tarjeta y conectores RJ45 para conexión a cable par trenzado de 8 hilos categoría 5.

Aunque cada tarjeta pueda tener sus manejadores (o drivers) específicos, los fabricantes intentan que su hardware sea compatible con alguno estándar. Esto suele ser muy típico en dispositivos como las impresoras en las que se dice que son compatibles con la IBM Proprinter, o las tarjetas de sonido compatibles con SoundBlaster, etc. Con este esquema de funcionamiento, si no dispusiéramos de los drivers para controlar la tarjeta en nuestro sistema, podríamos utilizar los del dispositivo que emula, que por estar muy extendido, serán más fáciles de conseguir.

El primer paso será dotar a nuestro equipo de la capacidad de conexión a la red, para lo cual tendremos que quitar la carcasa, localizar un slot de expansión del bus del sistema libre y adecuado al tipo de tarjeta que tengamos (ISA, EISA, PCI, etc.). Una vez localizado el slot insertaremos la tarjeta en el mismo, la atornillaremos a la carcasa y cerraremos el equipo.

  
Figura 2.1. Proceso de inserción de la NIC en un slot de expansión del bus.

Ahora tendremos que comprobar que el nuevo hardware está bien instalado. Para ello, el primer paso es "encender" el equipo y comprobar que comienza la inicialización del sistema de forma normal. Si la tarjeta interfaz de red estuviera mal insertada en la ranura, lo más probable es que se produjera algún corto con lo que la máquina no comenzaría la inicialización.

Si la máquina se inicia normalmente, el siguiente paso es utilizar el disco que viene con la tarjeta de red y en el que, además de drivers para distintos sistemas operativos, vendrá (o debería venir) algún programa que permite configurar y verificar la correcta instalación de la misma.

Cualquier hardware nuevo que acoplemos a nuestro sistema utilizará una serie de recursos que según el tipo de tarjeta, se configurarán solos (tarjetas Plug&Play o PnP) o tendremos que configurarlos nosotros a mano.

El primer tipo de tarjetas son las más habituales hoy en día (afortunadamente) y no suelen suponer problemas a no ser que el protocolo PnP no esté muy bien implementado o a que no tengamos suficientes recursos libres para todos los dispositivos.

El segundo tipo de tarjetas, las que se deben configurar manualmente, presentan el problema de tener que saber qué tipo de recursos utilizan, qué recursos libres tiene el sistema, qué otras tarjetas vamos a instalar y qué recursos utiliza cada una de ellas. Además, algunas tarjetas sólo funcionan en un rango determinado limitando la posibilidad de elección, etc.

Los distintos recursos que suele utilizar una tarjeta son, de manera sencilla:

IRQ: Interrupción o interrupciones que utilizarán la tarjeta y el procesador central para comunicarse asíncronamete (para no tener que estar esperando). Por ejemplo: 3, 5, 7, 15.
Dirección Base o Puerto: Dirección de memoria base en la que están mapeados los puertos y que se utiliza básicamente para enviar comandos del procesador a la tarjeta y recibir los resultados. Por ejemplo: 0x200, 0x320, 0x360.
DMA (Acceso Directo a Memoria): Bloques de memoria en los que tanto el procesador central como la tarjeta dejan grandes volúmenes de información que podrán recoger posteriormente sin necesidad de tener que esperar a que estén listos. Por ejemplo 0xD000, 0xFF40.

Para configurar este tipo de tarjetas también dispondremos de dos posibilidades. Aquéllas que utilizan una configuración hardware mediante puentes o jumpers como los mostrados en la siguiente figura. Y aquéllas que utilizan una memoria EEPROM en la que guardan la configuración que se realiza mediante un programa software que vendrá con la propia tarjeta.

Figura 2.2. Jumpers de configuración.

El tipo de red que montaremos será 10BaseT. Esto implica que necesitaremos:

Un cable par trenzado de 8 hilos categoría 5 con conectores RJ45 denominados "latiguillos".
Un HUB (concentrador Ethernet) con las bocas suficientes.

La práctica consistirá en, una vez comprobado la instalación de la tarjeta de red, la creación de una coexión cruzada y otra directa entre 2 parejas de tal forma que cada una haga un extremos del latiguillo comprobando su funcionamiento al final. Tras el montaje, por parte de una pareja, de su conector, avisará al profesor de prácticas para que le corrija la parte realizada. Veamos como realizar los cables.

Confección de los latiguillos

El primer paso será pelar el cable de forma que dejemos a la vista los 8 hilos de colores (los hilos no hay que pelarlos),  ver fotos 1 y 2 de la figura 9.

En segundo lugar, pasaremos la funda protectora (plástico gris) a través del cable blanco para su posterior utilización (en el caso de la práctica no hay funda protectora), ver foto 3 de la figura 9.

Figura 8.1. Cable UTP de 8 hilos con y sin conector RJ45. Conector RJ45 Macho (color blanco). Conector RJ45 Hembra flotante (en negro).

A continuación, situaremos cada hilo en la hendidura adecuada utilizando una guía (ver fotos 4 y 5 de la figura 9).

Figura 8.2.  Herramientas UTP (cortacable, crimpadoras para RJ45, crimpadora para paneles de conexión y hembra flotante).

Para obtener un latiguillo normal de NIC a HUB simplemente pondremos los hilos en paralelo asegurándonos que unimos el uno con el uno, el dos con el dos, etc. En general, existe una norma que indica qué color debe ir en cada posición y que asegura que cada pareja de par trenzado va donde lo toca lo cual tiene importantes repercusiones eléctricas. Sin embargo, para nosotros, esto sólo sirve para no tener que ir apuntando qué hilo pusimos en cada posición y poder realizar cables de forma rápida y sistemática sin afectar al funcionamiento y como nosotros tan sólo vamos a confeccionar un cable de prueba, no nos preocuparemos mucho por los colores. (Nota: cuando se haga un montaje serio, será muy importante seguir todas las especificaciones de calidad).

Nota: Para confeccionar un latiguillo cruzado que permita conectar directamente dos nodos, tendremos que cruzar algunos cables tal y como se muestra en la siguiente figura:

Posteriormente, utilizando la crimpadora de RJ45, conseguiremos que cada hilo quede pinchado, a través del plástico protector, por su respectivo pin de forma que se establezca contacto (ver fotos 6 y 7 de la figura 9).

Finalmente, subiremos la funda gris que sirve de protector del cable (ver foto 8 de la figura 9).

Paso a paso

Figura 9. Confección de un cable UTP paso a paso

Comprobación de los latiguillos

Una vez terminado nuestro latiguillo verificaremos que sus conexiones son correctas utilizando alguna herramienta que permita comprobar cosas como si el cable es paralelo o cruzado, etc.

Figura 10. Sencillo comprobador para conectores RJ45.

Si no disponemos de herramientas especiales, podemos utilizar el multímetro del apartado anterior con el selector en continuidad (rango de impedancia más bajo, también utilizado para comprobar diodos. En algunos multímetros se marca con una nota musical debido a que cuando se produce continuidad, el aparato emite un pitido). Con el multímetro iremos comprobando cada uno de los 8 hilos con sus homólogos en el conector del extremo contrario asegurándonos que el multímetro mide resistencia 0 o que emite un pitido.

Conexión de la red

Una vez finalizado todos los pasos anteriores, estaremos en disposición de conectar nuestro equipo a la red, normalmente a los concentradores de la misma, aunque se pueden conectar dos equipos directamente entre sí utilizando un cable cruzado como los descritos en apartados anteriores.

   
Figura 11.1. Conexión de PC hacia el concentrador de ethernet (HUB). Las tarjetas con RJ45 suelen tener un led que se ilumina si enlaza correctamente con el concentrador.

   
Figura 11.2. (Izq.) Diversos concentradores de red con sus conexiones. (Dcha.) Detalle de los concentradores, un led encendido significa que hay un equipo conectado y encendido en dicha boca del concentrador.

Miscelánea de imágenes

Figura 11. Diversas imágenes sobre montajes reales.

Fotos 1 y 2. Visión general de un armario de concentradores de doble puerta.
Foto 3. Detalle del panel de conexiones visto por delante.
Foto 4. Detalle del panel de conexiones visto por detrás.
Foto 5. Detalle de los concentradores vistos por detrás
Foto 6. Conector RJ45 Hembra flotante (utilizado en cajas de pared y paneles de conexión.
Foto 7. Detalle del proceso de crimpado de un conector un conector RJ45 Hembra flotante.
Foto 8. Visión general del montaje de PCs con cable coaxial realizado en las prácticas.

Se trata de entregar un presupuesto (formato albarán) en el que se muestre un desglose detallado de todos los elementos necesarios para montar una red ethernet con 50 Nodos conectados con par trenzado (tarjetas de red, cable, conectores, etc.), horas de operario y electrónica de red necesaria.

Cada elemento del presupuesto deberá indicar la cantidad, descripción, precio unitario, tipo de unidad (unidad, metros, etc.), % de IVA, precio total con IVA.

Para ello, el alumno tendrá que obtener información sobre el precio aproximado de cada elemento. Esta información puede obtenerse a partir de revistas, consulta en tiendas de informática o electrónica, etc. (por ejemplo http://empresas.mundivia.es/siv/Tienda.htm)

A continuación se muestra un posible formato para la creación del presupuesto:

Nota importante: Cada alumno tendrá que enviar por e-mail el presupuesto a su profesor de prácticas antes del 21 de octubre del 2004