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Unidad 1 INTRODUCCIÓN M.C. GUSTAVO A. GUTIERREZ CARREON

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Unidad 1INTRODUCCIÓNM.C. GUSTAVO A. GUTIERREZ CARREON

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Introducción a las redes de ordenadores

Las redes de ordenadores son un fenómeno relativamente reciente que, sin embargo, están teniendo un desarrollo vertiginoso, paralelo a la evolución sufrida en este ámbito tecnológico (hardware y software) y, sobre todo, de Internet.

Pese a tratarse de una tecnología compleja, su desarrollo ha buscado siempre la transparencia para el usuario y la facilidad en su integración, de manera que en la actualidad son pocos los hogares que no disponen de una conexión a Internet y las empresas o centros educativos que no trabajan sobre una red LAN.

En este capítulo vamos a explicar los conceptos más básicos sobre los que se sustentan las redes de ordenadores, los tipos de redes, aspectos elementales sobre tecnologías de comunicación y expondremos el modelo teórico que sustenta la comunicación entre equipos.

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Concepto de red

En esencia, una red es un conjunto de equipos informáticos interconectados entre sí.

En toda red, hay una parte física y otra parte lógica. La parte física, está compuesta por todos los

elementos materiales (hardware), y los medios de transmisión.

La parte lógica (software), son los programas que gobiernan o controlan esa transmisión y la información o datos que es transmitida.

De este modo, una red de ordenadores puede ser entendida desde dos vertientes distintas:◦ Conjunto de equipos interconectados con el fin de compartir

recursos y transmitir información.◦ Sistema de comunicación de datos entre equipos distintos.

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Concepto de red

Una red es, en definitiva, como un sistema de dos o más ordenadores (autónomos) que, mediante una serie de protocolos, dispositivos y medios físicos de interconexión, son capaces de comunicarse con el fin de compartir datos, hardware y software, proporcionando así acceso a un mayor número de recursos con un menor coste económico y facilitando su administración y mantenimiento.

La existencia de las redes de computadores ha facilitado enormemente el trabajo colaborativo y el uso de recursos compartidos, además de crear mecanismos de comunicación mucho más rápidos y eficientes dando origen al concepto de “autopista de la información”.

Para los centros docentes supone un gran ahorro de material puesto que permite disponer de periféricos y recursos de hardware más potentes y con mejores prestaciones.

Todo ello realizado de forma transparente para el usuario de la red.

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Origen de las redes de ordenadores.

El origen y desarrollo de las redes de computadoras está basado en la colaboración de científicos de numerosos campos.

Las investigaciones y el trabajo tecnológico se han apoyado en un mundo de ideas creadas por psicólogos, filósofos, economistas, etc. y en la colaboración de organismos gubernamentales, universidades y empresas.

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Origen de las redes de ordenadores.

Un bit es un número que puede tener asociado un valor de 1 ó 0. Es la unidad de transmisión de datos en el mundo de la Informática y de Internet. Como sabemos, el sistema de numeración que sólo emplea unos y ceros es el binario. De manera que un número de ocho dígitos en base dos puede tener un valor máximo de 28, es decir, de 0 a 255 en numeración decimal. Por lo tanto, con ocho bits podemos diferenciar únicamente 256 objetos, de ahí, que para transmitir una letra sean necesarios ocho bits.

Si la primera línea dedicada permitía una transmisión de 1200 bits por segundo, se estaban transmitiendo 150 letras por segundo. Comparándolo con la velocidad de una mecanógrafa experta sería 40 veces más rápido. Si lo comparamos con la velocidad de transmisión de un MODEM de 36.900 bits/s sería 30 veces más lento. Con respecto a una línea ADSL podría llegar a ser 800 veces más lento.

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Concepto de bit

Un bit es un número que puede tener asociado un valor de 1 ó 0. Es la unidad de transmisión de datos en el mundo de la Informática y de Internet.

Como sabemos, el sistema de numeración que sólo emplea unos y ceros es el binario.

De manera que un número de ocho dígitos en base dos puede tener un valor máximo de 28, es decir, de 0 a 255 en numeración decimal.

Por lo tanto, con ocho bits podemos diferenciar únicamente 256 objetos, de ahí, que para transmitir una letra sean necesarios ocho bits.

Si la primera línea dedicada permitía una transmisión de 1200 bits por segundo, se estaban transmitiendo 150 letras por segundo.

Comparándolo con la velocidad de una mecanógrafa experta sería 40 veces más rápido. Si lo comparamos con la velocidad de transmisión de un MODEM de 36.900 bits/s sería 30 veces más lento.

Con respecto a una línea ADSL podría llegar a ser 800 veces más lento.

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TAREA 1

Buscar diferentes clasificaciones para definir TIPOS DE RED (por tamaño, topología, protocolo, medio de transmisión, etc)

Definir cuando menos 5 características generales de las redes o particulares de algún tipo en específico

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Elementos de una red.

Para determinar los elementos que componen una red debemos diferenciar entre los elementos físicos y los componentes lógicos.

Entendemos por componentes físicos todo el hardware y medios físicos necesarios para la comunicación entre ordenadores.

Los componentes lógicos son los protocolos de comunicación y el software que permite esa comunicación.

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Elementos de una red.

Para determinar los elementos que componen una red debemos diferenciar entre los elementos físicos y los componentes lógicos.

Entendemos por componentes físicos todo el hardware y medios físicos necesarios para la comunicación entre ordenadores.

Los componentes lógicos son los protocolos de comunicación y el software que permite esa comunicación.

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Elementos de una red.

Resulta evidente que, dependiendo del tamaño de la red y las prestaciones que deseemos que nos ofrezca, estos componentes pueden aumentar en número y complejidad. Para facilitar su comprensión, vamos a centrarnos inicialmente en una red formada por dos ordenadores:

Elementos físicos:

◦ Dos equipos.

◦ Una entrada y salida física de comunicación entre cada uno de los equipos y el medio físico de comunicación.

◦ Un medio físico para la transmisión de datos.

Elementos lógicos:

◦ Software.

◦ Protocolos de comunicación

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Elementos de una red.

Cuando nos encontramos con redes constituidas por más de dos equipos, debemos empezar a emplear otros tipos de mecanismos de interconexión. En estos casos, la red estaría constituida por:

Ordenadores autónomos.

Elementos de interconexión:

◦ Puertos o adaptadores de red. Permiten la comunicación entre el equipo y el medio físico de comunicación.

◦ Medio físico para el transporte de datos.

Medios guiados: cable coaxial, par trenzado, fibra óptica, ...

Medios no guiados: ondas de radio, infrarrojos, etc.

◦ Mecanismos de interconexión: concentradores, conmutadores, puentes, enrutadores, cortafuegos, transceptores, MODEM, MSAU, etc. Los mecanismos de interconexión aparecen cuando es necesaria la comunicación de varios equipos con un nivel de eficiencia alto.

◦ Otros: terminales, acopladores, repetidores, conector RJ45, BNC, etc.

Software de conexión y protocolos de comunicación.

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Modelos conceptuales

Siempre que se pretende una comunicación del tipo que sea, se deben cumplir una serie de requisitos básicos, como son el tipo de lenguaje a utilizar, el tipo de información a transmitir, el momento, el modo, etc.

Cuando dos equipos intentan establecer una comunicación deben hablar el mismo lenguaje y ponerse de acuerdo en una serie de normas.

Estas normas son lo que denominamosprotocolo.

Protocolo es, por tanto, el conjunto de normas mutuamente aceptadas que van a regir el diálogo entre los equipos de una red.

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Tarea 2

Investigar el Modelo de Referencia OSI

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Protocolos TCP/IP

El origen de esta familia de protocolos fue la red ARPANET (en ella se desarrollaron los conceptos fundamentales de diseño y gestión de redes)

Los niveles más bajos (enlace y físico) no están implementados ya que se diseñó para no depender de una red física concreta◦ Los protocolos ARP (Adress Resolution Protocol) y

RARP (Reverse Adress Resolution Protocol) se encargan de enlazar los sistemas de direccionamiento IP y el de la red física utilizada

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Familia Protocolos TCP/IP

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Capa de red

La base de la familia de protocolos es el nivel de Red (Internet Protocol). Es un protocolo de conmutación de paquetes muy sencillo, de tipo datagrama, de forma que se pueda implementar en cualquier tipo de máquina.◦ A diferencia de OSI, no se distingue claramente entre

servicio, interfaz y protocolo (está entremezclado)

◦ Existen actualmente dos versiones IPv4, IPv6

◦ Protocolos de apoyo:

ICMP (Internet Control Message Protocol) : comunicación de mensajes entre nodos de la red

IGMP (Internet Group Mangement Protocol) : envío de mensajes a grupos de usuarios

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Capa de transporte

Implementa protocolos extremo a extremo (entre nodo origen y destino de la información). Se definen dos protocolos:

TCP (Transmission Control Protocol):◦ Es un protocolo orientado a la conexión con control de errores

◦ Se encarga también del control de flujo

◦ Troceado y reensamblado de flujos (garantía de secuenciamiento)

UDP (User Datagram Protocol) :◦ Es un protocolo sin conexión (datagrama)

◦ No realiza control de errores

◦ No garantiza el secuenciamiento de la información

◦ Es muy rápido

◦ Util para peticiones aisladas, o transmisión de audio o vídeo.

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Capa Aplicación: (protocolos de alto nivel)

Protocolos basados en ICMP:◦ PING : solicitud de eco

Protocolos basados en TCP:◦ TELNET: terminal remoto

◦ FTP (File Transfer Protocol): transmisión de ficheros

◦ SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): correo electrónico

◦ HTTP (HyperText Transfer Protocol: páginas web

◦ RPC (Remote Procedure Call): ejecución de procesos remotos

Protocolos basados en UDP:◦ SNMP (Simple Network Management Protocol): gestión de red

◦ BOOTP : arranque remoto

◦ DNS (Domain Name System)

◦ RPC (Remote Procedure Call): ejecución de procesos remotos

NFS/RPC (Network File System) (gestión de ficheros en red)

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Direccionamiento IPv4 (1)

Las direcciones IPv4 tienen una longitud de 32 bits (4 bytes)

Tienen dos partes :◦ Parte de red◦ Parte de subred/nodo

Clase A

Clase B

Clase C

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Clase D

Clase E

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Máscara de Subred

Una red se puede dividir en subredes El campo de Subred/Máquina se puede dividir en:

◦ Direccionamiento de subredes

◦ Direccionamiento de máquinas (dentro de la subred)

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Utilización de la máscara de red

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Direccionamiento de máquina

Existen dos valores de los bits del campo de máquina reservados:◦ 0000 0000 (todos los bits a 0) identifica la

red/subred◦ 1111 1111 (todos los bits a 1) dirección de

broadcast

◦ (envío simultáneo de paquetes a todas las máquinas conectadas a la subred)

◦ Por seguridad el uso de paquetes de broadcast está limitado a la subred.

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Bucle local (Loopback Driver)

Es una interface que permite a un cliente y un servidor estar situados en la misma máquina.

Se reserva el identificador de red 127. Generalmente se usa la dirección 127.0.0.1 Se le asigna el nombre „localhost‟