REDES DE ORDENADORES

Tema 1 SRI

Vicente Sánchez Patón

I.E.S Gregorio Prieto

Redes de ordenadores

Una red de computadoras, también llamada red de

ordenadores, red de comunicaciones de datos o red

informática, es un conjunto de equipos informáticos y software

conectados entre sí por medio de dispositivos físicos que envían y

reciben impulsos eléctricos, ondas electromagnéticas o cualquier

otro medio para el transporte de datos, con la finalidad de

compartir información, recursos y ofrecer servicios.

Existe 4 tipos de redes de ordenadores:

-LAN

-WAN

-MAN

-PAN

LAN

Una red de área local, red local o LAN es la interconexión de

una o varias computadoras y periféricos que están bajo el mismo

control administrativo. Su extensión está limitada físicamente a un

edificio o a un entorno de 200 metros, con repetidores podría

llegar a la distancia de un campo de 1 kilómetro. Su aplicación más

extendida es la interconexión de computadoras personales y

estaciones de trabajo en oficinas, fábricas, etc.

WAN

Una red de área amplia, con frecuencia denominada WAN, es

un tipo de red de computadoras capaz de cubrir distancias desde

unos 100 hasta unos 1000 km, proveyendo de servicio a un país o

un continente. Un ejemplo de este tipo de redes sería RedIRIS,

Internet o cualquier red en la cual no estén en un mismo edificio

todos sus miembros (sobre la distancia hay discusión posible).

Muchas WAN son construidas por y para una organización o

empresa particular y son de uso privado, otras son construidas por

los proveedores de internet (ISP) para proveer de conexión a sus

clientes, para conectar diferentes redes LAN separadas por una

gran diferencia geográfica.

Normalmente la WAN es una red punto a punto, es decir, red de

paquete conmutado. Las redes WAN pueden usar sistemas de

comunicación vía satélite o de radio.

MAN

Una red de área metropolitana es una red de alta velocidad (banda ancha) que da cobertura en un área geográfica extensa, proporciona capacidad de integración de múltiples servicios mediante la transmisión de datos, voz y vídeo, sobre medios de transmisión tales como fibra óptica y par trenzado (MAN BUCLE).

El concepto de red de área metropolitana representa una evolución del concepto de red de área local a un ámbito más amplio, cubriendo áreas mayores que en algunos casos no se limitan a un entorno metropolitano sino que pueden llegar a una cobertura regional e incluso nacional mediante la interconexión de diferentes redes de área metropolitana.

Este tipo de redes es una versión más grande que la LAN y que normalmente se basa en una tecnología similar a esta, La principal razón para distinguir una MAN con una categoría especial es que se ha adoptado un estándar para que funcione, que equivale a la norma IEEE.

MAN

Las redes Man también se aplican en las organizaciones, en grupos

de oficinas corporativas cercanas a una ciudad, estas no contiene

elementos de conmutación, los cuales desvían los paquetes por una

de varias líneas de salida potenciales. Estas redes pueden ser

públicas o privadas.

Las redes de área metropolitana, comprenden una ubicación

geográfica determinada "ciudad, municipio", y su distancia de

cobertura es mayor de 4 km . Son redes con dos buses

unidireccionales, cada uno de ellos es independiente del otro en

cuanto a la transferencia de datos.

PAN

Se establece que las redes de área personal son una configuración

básica llamada así mismo personal la cual esta integrada por los

dispositivos que están situados en el entorno personal y local del

usuario. Esta configuración le permite al usuario establecer una

comunicación con estos dispositivos a la hora que sea de manera

rápida y eficaz. Actualmente existen diversas tecnologías que

permiten su desarrollo, entre ellas se encuentran la tecnología

inalámbrica Bluetooth o las tecnologías de infrarrojos.

Redes de ordenadores

Como he explicado anteriormente existen diferentes redes de

ordenadores, pero decir que también existen diferentes topologías

de redes de ordenadores.

La topología de red se define como la cadena de comunicación

usada por los computadores que conforman una red para

intercambiar datos. El concepto de red puede definirse como

"conjunto de nodos interconectados. Un nodo es el punto en el

que una curva se intercepta a sí misma. Lo que un nodo es

concretamente, depende del tipo de redes a que nos refiramos".

Existen diferentes tipos de topología de red.

Topología de red: BUS

Una red en bus es aquella topología que se caracteriza por tener

un único canal de comunicaciones (denominado bus, troncal o

backbone) al cual se conectan los diferentes dispositivos. De esta

forma todos los dispositivos comparten el mismo canal para

comunicarse entre sí.

Ventajas

Facilidad de implementación y

crecimiento.

Simplicidad en la arquitectura.

Desventajas

Hay un límite de equipos dependiendo de la calidad

de la señal.

Puede producirse degradación de la señal.

Complejidad de reconfiguración y aislamiento de

fallos.

Limitación de las longitudes físicas del canal.

Un problema en el canal usualmente degrada toda

la red.

El desempeño se disminuye a medida que la red

crece.

El canal requiere ser correctamente cerrado

(caminos cerrados).

Altas pérdidas en la transmisión debido a colisiones

entre mensajes.

Es una red que ocupa mucho espacio.

Topología en red: ESTRELLA

Una red en estrella es una red en la cual las estaciones están

conectadas directamente a un punto central y todas las

comunicaciones se han de hacer necesariamente a través de este.

Los dispositivos no están directamente conectados entre sí, además

de que no se permite tanto tráfico de información. Dada su

transmisión, una red en estrella activa tiene un nodo central activo

que normalmente tiene los medios para prevenir problemas

relacionados con el eco.

Ventajas

Si una computadora se desconecta o se

rompe el cable solo queda fuera de la red

aquel equipo.

Posee un Sistema que permite agregar

nuevos equipos fácilmente.

Reconfiguración Rápida.

Fácil de prevenir daños y/o conflictos.

Centralización de la red.

Esta red es de costo económico.

Desventajas

Si el Hub (repetidor) o swicth central

falla, toda la red deja de transmitir.

Es costosa, ya que requiere más cable

que las topologías bus o anillo.

El cable viaja por separado del

concentrador a cada computadora.

Topología en red: ANILLO

Una red en anillo es una topología de red en la que cada estación

está conectada a la siguiente y la última está conectada a la primera.

Cada estación tiene un receptor y un transmisor que hace la

función de repetidor, pasando la señal a la siguiente estación.

En este tipo de red la comunicación se da por el paso de un token

o testigo, que se puede conceptualizar como un cartero que pasa

recogiendo y entregando paquetes de información, de esta manera

se evitan eventuales pérdidas de información debidas a colisiones.

Ventajas

El sistema provee un acceso equitativo

para todas las computadoras.

El rendimiento no decae cuando

muchos usuarios utilizan la red.

Arquitectura muy sólida.

Desventajas

Longitudes de canales

El canal usualmente se degradará a

medida que la red crece.

Difícil de diagnosticar y reparar los

problemas.

Si una estación o el canal falla, las

restantes quedan incomunicadas

(Circuito unidireccional).

Topología en red: MALLA

La topología de red mallada es una topología de red en la que

cada nodo está conectado a todos los nodos. De esta manera es

posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes

caminos. Si la red de malla está completamente conectada, no

puede existir absolutamente ninguna interrupción en las

comunicaciones. Cada servidor tiene sus propias conexiones con

todos los demás servidores.

Ventajas de la red en malla

Es posible llevar los mensajes de un nodo a otro

por diferentes caminos.

No puede existir absolutamente ninguna

interrupción en las comunicaciones.

Cada servidor tiene sus propias comunicaciones

con todos los demás servidores.

Si falla un cable el otro se hará cargo del tráfico.

No requiere un nodo o servidor central lo que

reduce el mantenimiento.

Si un nodo desaparece o falla no afecta en

absoluto a los demás nodos.

Si desaparece no afecta tanto a los nodos de

redes.

Desventajas de las redes en malla

El costo de la red puede aumentar en los

casos en los que se implemente de forma

inalámbrica, la topología de red y las

características de la misma implican el uso de

más recursos.

En el caso de implementar una red en malla

para atención de emergencias en ciudades

con densidad poblacional de más de 5000

habitantes por kilómetro cuadrado, la

disponibilidad del ancho de banda puede

verse afectada por la cantidad de usuarios

que hacen uso de la red simultáneamente.

Comunicación en la red

Las redes de datos tienen diferentes maneras de comunicarse, las

podemos clasificar en dos grupos:

-Sentido que lleva la información, es decir, solo emite el emisor a

receptor o a la vez.

-A la cantidad de dispositivos con los que se comunican, es decir, con

uno, con varios o con todos dentro de una red.

Comunicación en la red: sentido de

la información.Existen tres maneras de clasificar estas comunicaciones:

- Unicast

La información solo viaja en un sentido, es decir el emisor siempre

es emisor y el receptor siempre es receptor.

- Half duplex

La información viaja en ambas direcciones, pero solo puede viajar

en una dirección a la vez, es decir cuando un dispositivo envía

información, emisor, el otro no puede nada mas que escuchar,

receptor.

- Full duplex

La información viaja en ambas direcciones a la vez, es decir un

mismo dispositivo puede ser emisor y receptor.

Comunicación en la red: cantidad de

dispositivosExisten tres maneras de clasificar estas comunicaciones:

- Unicast

En la comunicación solo participan dos dispositivos de un red,

donde uno emite y el otro recibe información.

- Multicast

En la comunicación participan varios dispositivos de la red, donde

uno solo emite y los demás reciben información.

- Broadcast

En la comunicación participan todos los dispositivos de la red,

donde uno emite y todos los demás reciben la información.

Modelo OSI. Arquitectura TCP/IP

El modelo de interconexión de sistemas abiertos, también llamado OSIes el modelo de red descriptivo creado por la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) en el año 1984. Es decir, es un marco de referencia para la definición de arquitecturas de interconexión de sistemas de comunicaciones.

El modelo TCP/IP es un modelo de descripción de protocolos de red.El modelo TCP/IP, describe un conjunto de guías generales de diseño e implementación de protocolos de red específicos para permitir que un equipo pueda comunicarse en una red. TCP/IP provee conectividad de extremo a extremo especificando como los datos deberían ser formateados, direccionados, transmitidos, enrutados y recibidos por el destinatario.

TCP/IP tiene cuatro capas de abstracción según se define en el RFC 1122. Esta arquitectura de capas a menudo es comparada con el Modelo OSI de siete capas.

Estos modelos están formados por diferentes niveles o capas, desde las mas cercana al software del dispositivo hasta lo mas físico.

Modelo OSI. Arquitectura TCP/IP

Modelo OSI. Arquitectura TCP/IP

- Capa de aplicación

Ofrece a las aplicaciones la posibilidad de acceder a los servicios de las demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos, como correo electrónico (Post Office Protocol y SMTP), gestores de bases de datos y servidor de ficheros (FTP), por UDP pueden viajar (DNS y Routing Information Protocol).

- Capa de presentación

El objetivo es encargarse de la representación de la información, de manera que aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres los datos lleguen de manera reconocible.

Esta capa es la primera en trabajar más el contenido de la comunicación que el cómo se establece la misma. En ella se tratan aspectos tales como la semántica y la sintaxis de los datos transmitidos, ya que distintas computadoras pueden tener diferentes formas de manejarlas.

Esta capa también permite cifrar los datos y comprimirlos. Por lo tanto, podría decirse que esta capa actúa como un traductor.

Modelo OSI. Arquitectura TCP/IP- Capa de sesión

Esta capa es la que se encarga de mantener y controlar el enlace establecido entre dos computadores que están transmitiendo datos de cualquier índole. Por lo tanto, el servicio provisto por esta capa es la capacidad de asegurar que, dada una sesión establecida entre dos máquinas, la misma se pueda efectuar para las operaciones definidas de principio a fin, reanudándolas en caso de interrupción.

- Capa de transporte

Capa encargada de efectuar el transporte de los datos (que se encuentran dentro del paquete) de la máquina origen a la de destino, independizándolo del tipo de red física que se esté utilizando. La PDU de la capa 4 se llama Segmento o Datagrama, dependiendo de si corresponde a TCP o UDP. Sus protocolos son TCP y UDP; el primero orientado a conexión y el otro sin conexión. Trabajan, por lo tanto, con puertos lógicos y junto con la capa red dan forma a los conocidos como Sockets IP:Puerto (191.16.200.54:80).

Modelo OSI. Arquitectura TCP/IP- Capa de red

Se encarga de identificar el enrutamiento existente entre una o más redes. Las unidades de información se denominan paquetes, y se pueden clasificar en protocolos enrutables y protocolos de enrutamiento.

Enrutables: viajan con los paquetes (IP, IPX, APPLETALK)

Enrutamiento: permiten seleccionar las rutas (RIP,IGRP,EIGRP,OSPF,BGP)

El objetivo de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aún cuando ambos no estén conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan encaminadores, aunque es más frecuente encontrarlo con el nombre en inglés routers. Los routers trabajan en esta capa, aunque pueden actuar como switch de nivel 2 en determinados casos, dependiendo de la función que se le asigne. Los firewalls actúan sobre esta capa principalmente, para descartar direcciones de máquinas.

En este nivel se realiza el direccionamiento lógico y la determinación de la ruta de los datos hasta su receptor final.

Modelo OSI. Arquitectura TCP/IP- Capa de enlace de datos

Esta capa se ocupa del direccionamiento físico, de la topología de la red, del acceso al medio, de la detección de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo.

Por lo cual es uno de los aspectos más importantes a revisar en el momento de conectar dos ordenadores, ya que está entre la capa 1 y 3 como parte esencial para la creación de sus protocolos básicos (MAC, IP), para regular la forma de la conexión entre computadoras así determinando el paso de tramas (trama = unidad de medida de la información en esta capa, que no es más que la segmentación de los datos trasladándolos por medio de paquetes), verificando su integridad, y corrigiendo errores, por lo cual es importante mantener una excelente adecuación al medio físico (los más usados son el cable UTP, par trenzado o de 8 hilos), con el medio de red que redirecciona las conexiones mediante un router. Dadas estas situaciones cabe recalcar que el dispositivo que usa la capa de enlace es el Switch que se encarga de recibir los datos del router y enviar cada uno de estos a sus respectivos destinatarios (servidor -> computador cliente o algún otro dispositivo que reciba información como celulares, etc.), dada esta situación se determina como el medio que se encarga de la corrección de errores, manejo de tramas, protocolización de datos (se llaman protocolos a las reglas que debe seguir cualquier capa del modelo OSI).

Modelo OSI. Arquitectura TCP/IP- Capa física

Es la que se encarga de las conexiones globales de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico como a la forma en la que se transmite la información.

Sus principales funciones se pueden resumir como:

Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la comunicación: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232), coaxial, guías de onda, aire, fibra óptica.

Definir las características materiales (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión) que se van a usar en la transmisión de los datos por los medios físicos.

Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico).

Transmitir el flujo de bits a través del medio.

Manejar las señales eléctricas del medio de transmisión, polos en un enchufe, etc.

Garantizar la conexión (aunque no la fiabilidad de dicha conexión)

VICENTE SÁNCHEZ PATÓN