Introducción a las redes de computadoras

Introducción a las redes de computadoras

 Conceptos básicos.

Una red de computadoras, también llamada red de ordenadores o red informática, es un conjunto de equipos informáticosconectados entre sí por medio de dispositivos físicos que envían y recibenimpulsos eléctricos, ondas electromagnéticas o cualquier otro medio para el transporte de datos para compartir información y recursos. Este término también engloba aquellos medios técnicos que permiten compartir la información.

Ventajas y desventajas.

LAN

Ventajas: Una LAN da la posibilidad de que los PC's compartan entre ellos programas, información, recursos entre otros. La máquina conectada (PC) cambian continuamente, así que permite que sea innovador este proceso y que se incremente sus recursos y capacidades.

Desventajas: Para que ocurra el proceso de intercambiar la información los PC's deben estar cerca geográficamente. Solo pueden conectar PC's o microcomputador

WAN

Ventajas: Las WAN pueden utilizar un software especializado para incluir mini y macrocomputadoras como elementos de red. Las WAN no esta limitada a espacio geográfico para establecer comunicación entre PC's o mini o macrocomputadoras. Puede llegar a utilizar enlaces de satélites, fibra óptica, aparatos de rayos infrarrojos y de enlaces

Desventajas: Los equipos deben poseer gran capacidad de memoria, si se quiere que el acceso sea rápido. Poca seguridad en las computadoras (infección de virus, eliminación de programas, entre otros).

Elementos de una red.

Una red de computadoras consta tanto de hardware como de software. En el hardware se incluyen: estaciones de trabajo, servidores, tarjeta de interfaz de red, cableado y equipo de conectividad. En el software se encuentra el sistema operativo de red (Network Operating System, NOS).

Hardware

Hardware corresponde a todas las partes tangibles de una computadora: sus componentes eléctricos, electrónicos, electromecánicos y mecánicos;1 sus cables, gabinetes o cajas, periféricos de todo tipo y cualquier otro elemento físico involucrado; contrariamente, el soporte lógico es intangible y es llamado software.

• Nodos.
• En términos generales, un nodo es un espacio real o abstracto en el que confluyen parte de las conexiones de otros espacios reales o abstractos que comparten sus mismas características y que a su vez también son nodos.

• Tarjetas de interfaz de red.
• Una tarjeta de red o adaptador de red permite la comunicación con aparatos conectados entre si y también permite compartir recursos entre dos o más computadoras (discos duros, CD-ROM, impresoras, etc). 

 Cada tarjeta de red tiene un número de identificación único de 48 bits, en hexadecimal llamado dirección MAC (no confundir con Apple Macintosh).

Se denomina también NIC al circuito integrado de la tarjeta de red que se encarga de servir como interfaz de Ethernet entre el medio físico (por ejemplo un cable coaxial) y el equipo (por ejemplo una computadora personal o una impresora).

El medio de transmisión consiste en el elemento q conecta físicamente las estaciones de trabajo al servidor y los recursos de la red.

• transmisión máxima permitidas.

Equipo de conectividad

SWITCH: es un dispositivo de red situado en la capa 2 del modelo de referencia OSI. Envía la información a un usuario específico sin ser retransmitido al resto de los puertos.

BRIDGE: es un dispositivo de interconexión que opera en la capa 2 del modelo OSI. Este interconecta dos segmentos de red haciendo el pasaje de datos de una red hacia otra, con base en la dirección física de destino de cada paquete.

ROUTER: es un dispositivo de interconexión de redes que permite asegurar el enrutamiento de paquetes entre redes o determinar la ruta que debe tomar el paquete de datos.Software.

Clasificación de las redes de computadoras.

Por alcance

Por tipo de conexión

Por relación funcional

Por topología

Por la direccionalidad de los datos

Por grado de autentificación

Por grado de difusión

Por servicio o función

 Por su alcance.

Topológia de Redes de Computadora

1. Topológia de una red

La topología de red o forma lógica de red se define como la cadena de comunicación que los nodos que conforman una red usan para comunicarse. Es la distribución geométrica de las computadoras conectadas.

2. Red bus
   Red cuya topología 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.
   
   
   La topología de bus tiene todos sus nodos conectados directamente a un enlace y no tiene ninguna otra conexión entre si. Físicamente cada host está conectado a un cable común, por lo que se pueden comunicar directamente. La ruptura del cable hace que los hosts queden desconectados.
   Los extremos del cable se terminan con una resistencia de acople denominada terminador, que además de indicar que no existen más ordenadores en el extremo, permiten cerrar el bus por medio de un acople de impedancias.
   Es la tercera de las topologías principales. Las estaciones están conectadas por un único segmento de cable. A diferencia de una red en anillo, el bus es pasivo, no se produce generación de señales en cada nodo.
3. Ventajas

Facilidad de implementación y crecimiento.
Económica.
Simplicidad en la arquitectura.

Longitudes de canal limitadas.
Un problema en el canal usualmente degrada toda la red.
El desempeño se disminuye a medida que la red crece.

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 que han de hacer necesariamente a través de este.

Ventajas

Tiene dos medios para prevenir problemas.
Permite que todos los nodos se comuniquen entre sí de manera conveniente.

Desventajas

Si el nodo central falla, toda la red se desconecta.
Es costosa, ya que requiere más cable que la topologia Bus y Ring .
El cable viaja por separado del hub a cada computadora.

Red en anilloTopología 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.

Ventajas· Simplicidad de arquitectura. Facilidad de implesion y crecimiento.Desventajas 
· Longitudes de canales limitadas.
· El canal usualmente degradará a medida que la red crece.

Red en malla

La topología en malla 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.

Red en árbol Topología de red en la que los nodos están colocados en forma de árbol. Desde una visión topológica, la conexión en árbol es parecida a una serie de redes en estrella interconectadas salvo en que no tiene un nodo central.

En cambio, tiene un nodo de enlace troncal, generalmente ocupado por un hub o switch, desde el que se ramifican los demás nodos. Es una variación de la red en bus, la falla de un nodo no implica interrupción en las comunicaciones. Se comparte el mismo canal de comunicaciones.

LAN. Una red de área local, red local o LAN (del inglés Local Area Network) es la interconexión de varios ordenadores y periféricos.

Su extensión esta limitada físicamente a un edificio o a un entorno de hasta 200 metros. Su aplicación más extendida es la interconexión de ordenadores personales y estaciones de trabajo en oficinas, fábricas, etc., para compartir recursos e intercambiar datos y aplicaciones.

Una red de área amplia o WAN (Wide Area Network) se extiende sobre un área geográfica extensa, a veces un país o un continente, y su función fundamental está orientada a la interconexión de redes o equipos terminales que se encuentran ubicados a grandes distancias entre sí.

tecnología de trasmisión de datos

¿Que es  tecnología de trasmisión de datos ?

Se denomina red de transmisión de datos al conjunto formado por los equipos y los medios físicos y lógicos que permiten la comunicación de información entre diferentes usuarios a cualquier distancia que se encuentren. Estas redes pueden ser de ámbito local (LAN) o de ámbito global (WAN). Una red local (LAN, Local Area Network) es un sistema de interconexión entre ordenadores, situados a una distancia relativamente próxima, que permite compartir recursos e información. Para crearla es necesario contar con ordenadores, tarjetas de red, cables de conexión, dispositivos periféricos y el software correspondiente. Algunas de las ventajas que proporciona disponer de una red local son:

- Compartir información: permite utilizar ficheros remotos y la creación de directorios de red compartidos por grupos de usuarios.

- Compartir dispositivos: permite, por ejemplo, la impresión en impresoras no conectadas directamente a nuestro ordenador pero sí a la red o utilizar unidades de CD-ROM instaladas en otros equipos. Cuando se comparte una impresora en la red, está se suele conectar a un ordenador que actúa como servidor de impresión y que puede ser el equipo de un usuario, un servidor de ficheros o un servidor de impresión dedicado. También existen impresoras que incluyen tarjetas de red que permiten la conexión directa en cualquier punto de la red. Si la impresora que se va a utilizar no dispone de tarjeta de red, existe la posibilidad de añadir unos pequeños transceptores o adaptadores de red que se conectan al puerto centronics de la impresora y hacen que cualquier impresora pueda conectarse directamente al cable de la red.

- Intercambio de mensajes: Un sistema de red local también posibilita el intercambio de mensajes entre todos los usuarios de esa red. Para que sea posible la comunicación entre ordenadores, es necesario que éstos utilicen los mismos protocolos de red. Un protocolo es un conjunto de normas o reglas que habilitan la comunicación entre equipos informáticos.

 Los protocolos gobiernan el formato y el significado de los paquetes o mensajes que son intercambiados por los ordenadores de una red.

Algunos de los protocolos de comunicaciones más conocidos son los siguientes:

- TCP/IP: necesario para las comunicaciones por Internet

- IPX/SPX: utilizado por las redes Novell - NetBEUI: utilizado por las redes Windows Las redes tradicionales siguen el modelo cliente/servidor y en ellas se distinguen dos tipos de ordenadores:

- los servidores: equipos que permiten acceder a sus recursos. - estaciones de trabajo o clientes: resto de ordenadores desde los que acceden los usuarios.

Conceptos básicos

Los medios de transmisión son los caminos físicos por medio de los cuales viaja la información y en los que usualmente lo hace por medio de ondas electromagnéticas.

Los medios de transmisión vienen dividos en guiados (por cable) y no guiados (sin cable).

Normalmente los medios de transmisión vienen afectados por los factores de fabricación, y encontramos entonces unas características básicas que los diferencian:

Ancho de banda: mayor ancho de banda proporciona mayor velocidad de transmisión.

Problemas de transmisión: se les conoce como atenuación y se define como alta en el cable coaxial y el par trenzado y baja en la fibra óptica.

Interferencias: tanto en los guiados como en los no guiados y ocasionan la distorsión o destrucción de los datos.

Espectro electromagnético: que se encuentra definido como el rango en el cual se mueven las señales que llevan los datos en ciertos tipos de medios no guiados.

Ancho de banda

El ancho de banda es el rango de frecuencias que se transmiten por un medio. Se define como BW, y aquí encontramos como ejemplo que en BW telefónico se encuentra entre 300 Hz y 3.400 Hz o el BW de audio perceptible al oído humano se encuentra entre 20 Hz y 20.000 Hz. Por lo general al usar este término nos referimos a la velocidad en que puedo transmitir.

Normalmente el termino BW es el más apropiado para designar velocidad que el de Mbps ya que este último viene afectado por una serie de características que provocan que el primero de un dato más acertado y real de la velocidad.

Dentro del ancho de banda encontramos las siguientes categorías:

3: con velocidad de 16 Mhz.

4: con velocidad de 20 Mhz.

5: con velocidad de 100 Mhz.

5e: con velocidad de 100 Mhz.

TIPOS DE TECNOLOGÍAS DE TRANSMISIÓN DE DATOS

TIPOS DE TECNOLOGÍAS DE TRANSMISIÓN DE DATOS

DIAL-UP

Una conexión por línea conmutada es una forma económica de acceso a Internet en la que el cliente utiliza un módem para llamar a través de la Red Telefónica Conmutada (RTC) al nodo del ISP, un servidor de acceso (por ejemplo: PPP) y el protocolo TCP/IP para establecer un enlace módem-a-módem, que permite entonces que se enrute a Internet. Por influencia del inglés es frecuente que, también en castellano, se llame a este tipo de conexión dial-up. La desventaja de este tipo de conexión es que es lenta comparada con las conexiones de tipo línea de abonado digital (DSL), también llamada Internet flash 

RDSI

Podemos definir Red Digital de Servicios Integrados (RDSI o ISDN en inglés) como: una red que procede por evolución de la Red Digital Integrada (RDI) y que facilita conexionesdigitales extremo a extremo para proporcionar una amplia gama de servicios, tanto de voz como de otros tipos, y a la que los usuarios acceden a través de un conjunto de interfaces normalizados.

Se puede decir entonces que es una red que procede por evolución de la red telefónica existente, que al ofrecer conexiones digitales de extremo a extremo permite la integración de multitud de servicios en un único acceso, independientemente de la naturaleza de la información a transmitir y del equipo terminal que la genere.

En el estudio de la RDSI se han definido unos llamados puntos de referencia que sirven para delimitar cada elemento de la red. Estos son llamados R, S, T, U y V, siendo el U el correspondiente al par de hilos de cobre del bucle telefónico entre la central y el domicilio del usuario, es decir, entre la central y la terminación de red TR1.

ATM

El Modo de Transferencia Asíncrona (Asynchronous Transfer Mode, ATM) es una tecnología de telecomunicación desarrollada para hacer frente a la gran demanda de capacidad de transmisión para servicios y aplicaciones.

FRAME RELAY

Frame Relay o (Frame-mode Bearer Service) es una técnica de comunicación mediante retransmisión de tramas para redes de circuito virtual, introducida por la ITU-T a partir de la recomendación I.122 de 1988. Consiste en una forma simplificada de tecnología de conmutación de paquetes que transmite una variedad de tamaños de tramas o marcos (“frames”) para datos, perfecto para la transmisión de grandes cantidades de datos.

La técnica Frame Relay se utiliza para un servicio de transmisión de voz y datos a alta velocidad que permite la interconexión de redes de área local separadas geográficamente a un coste menor.

Hardware de transmisión de Datos

Hardware de transmisión de Datos

Concepto

Se entiende por hardware de comunicación todo aquel componente físico y tangible que hace posible el envío de información de un dispositivo a otro por cualquier medio.

Se le considera un microordenador de altas prestaciones destinado para trabajo técnico o científico. En una red de computadoras, es una computadora que facilita a los usuarios el acceso a los servidores y periféricos de la red. A diferencia de una computadora aislada, tiene una tarjeta de red y está físicamente conectada por medio de cables u otros medios no guiados con los servidores.

Funcionamiento

Se usa para transmitir datos entre terminales y computadoras, así como entre computadoras.

Estos hardware funcionan mediante el acceso a una línea telefónica y tener la computadora equipada con un módem. Las líneas telefónicas se diseñaron para la comunicación oral, no para la comunicación de datos. El Módem convierte las señales eléctricas digitales de una computadora a otra computadora y de una en señales análogas de manera que sea posible transmitir datos por medio de líneas telefónicas.

Las señales eléctricas digitales se modulan para crear sonidos similares a los que se escucha en un teléfono de marcación por tonos. Cuando las señales análogas llegan a su destino, estas se desmodulan por medio de otro Módem en señales eléctricas compatibles con la computadora para su procesamiento.

Características

Las características de estos hardware

Nos ayudan a mantener una conexión estable.

Sin estos no podíamos utilizar la red.

Son de mucha ayuda en los trabajos y empresas.

Estación de Trabajo

Son microcomputadoras interconectadas por una tarjeta de Interfase. Ellas compartirán recursos del Servidor y realizarán un proceso distribuido.

Características:

Contar por lo menos con una memoria RAM mínima de 32MB.

Ranura de expansión para la colocación de la tarjeta interfase.

Unidad de disco flexible

Disco duro para futuros crecimientos.

Servidor

Es la computadora central que nos permite compartir recursos y es donde se encuentra

alojado el sistema operativo de red.

También se suele denominar con la palabra servidor a: como una aplicación informática o programa que realiza algunas tareas en beneficio de otras aplicaciones llamadas clientes. Algunos servicios habituales son los servicios de archivos, que permiten a los usuarios almacenar y acceder a los archivos de una computadora y los servicios de aplicaciones, que realizan tareas en beneficio directo del usuario final.

Características:

Suficiente capacidad de procesamiento

Ranuras de expansión disponibles para un futuro crecimiento.

Disco duro de gran capacidad de almacenamiento para la instalación de todo el software requerido.

Suficiente memoria RAM para correr las aplicaciones de la Red

Switch

El Switch (conmutador) trabaja en las dos primeras capas del modelo OSI, es decir que éste distribuye los datos a cada máquina de destino, mientras que el hub envía todos los datos a todas las máquinas que responden.

Concebido para trabajar en redes con una cantidad de máquinas ligeramente más elevado que el hub, éste elimina las eventuales colisiones de paquetes (una colisión aparece cuando una máquina intenta comunicarse con una segunda mientras que otra ya está en comunicación con ésta.

Router

También conocido como encaminador, enrutador, direccionador o ruteador,  es un dispositivo de hardware usado para la interconexión de redes informáticas que permite asegurar el direccionamiento depaquetes de datos entre ellas o determinar la mejor ruta que deben tomar. Es utilizado en instalaciones más grandes, donde es necesaria (especialmente por razones de seguridad y simplicidad) la creación de varias sub redes. Opera en la capa tres del modelo OSI.

Tipos de cables de Red

Tipos de cables de Red

CABLE COAXIAL

Un cable coaxial consta de un núcleo de hilo de cobre rodeado por un aislante, un apantallamiento de metal trenzado y una cubierta externa. El termino apantallamiento hace referencia al trenzado o malla de metal que rodea algunos tipos de cable.

TIPOS DE CABLES COAXIAL

Hay dos tipos de cable coaxial:

CABLE FINO (THINNET)

CABLE GRUESO (THICKNET)

HAY DOS TIPOS DE CABLES DE PAR TRENZADO

- CABLE DE PAR TRENZADO SIN APANTALLAR (UTP)

- CABLE DE PAR TRENZADO APANTALLADO (STP)

CABLE DE FIBRA OPTICA

Este las señales que se transportan son señales digitales de datos en forma de pulsos modulados de luz. Es apropiado para transmitir datos a velocidades muy altas y con grandes capacidades. Consta de un cilindro de vidrio externamente delgado, denominadonúcleo, recubierto por una capa de vidrio concéntrica llamada revestimiento a veces son de plástico.

Confección del cableado de red

Confección del cableado de red

El cable es el medio a través del cual fluye la información a través de la red. Hay distintos tipos de cable de uso común en redes LAN. Una red puede utilizar uno o más tipos de cable, aunque el tipo de cable utilizado siempre estará sujeto a la topología de la red, el tipo de red que utiliza y el tamaño de esta.Estos son los tipos de cable más utilizados en redes LAN:

• Cable de par trenzado sin apantallar / UTP Unshielded twisted pair

• Cable de par trenzado apantallado / STP Shielded twisted pair

• Cable coaxial

• Cable de fibra óptica

• LAN´s sin cableado

Cable de par trenzado sin apantallar / Unshielded Twisted Pair (UTP) Cable

Este tipo de cable es el más utilizado. Tiene una variante con apantallamiento pero la variante sin apantallamiento suele ser la mejor opción para una PYME.

 UTP

La calidad del cable y consecuentemente la cantidad de datos que es capaz de transmitir varían en función de la categoría del cable. Las gradaciones van desde el cable de teléfono, que solo transmite la voz humana a el cable de categoría 5 capaz de transferir 100 Megabits por segundo.

La diferencia entre las distintas categorías es la tirantez. A mayor tirantez mayor capacidad de transmisión de datos. Se recomienda el uso de cables de Categoría 3 o 5 para la implementación de redes en PYMES (pequeñas y medianas empresas). Es conveniente sin embargo utilizar cables de categoría 5 ya que estos permitirán migraciones de tecnologías 10Mb a tecnología 100 Mb.

Conector UTP

El estandar para conectores de cable UTP es el RJ-45. Se trata de un conector de plástico similar al conector del cable telefónico. La siglas RJ se refieren al estandar Registerd Jack, creado por la industria telefónica. Este estandar define la colocación de los cables en su pin correspondiente.

Cable de par trenzado pantallado / Shielded Twisted Pair (STP) Cable

Una de las desventajas del cable UTP es que es susceptible a las intereferencias eléctricas. Para entornos con este problema existe un tipo de cable UTP que lleva apantallamiento, esto es, protección contra interferencias eléctricas. Este tipo de cable se utiliza con frecuencia en redes con topología Token Ring.

Cable Coaxial

El cable coaxial contiene un conductor de cobre en su interior. Este va envuelto en un aislante para separarlo de un apantallado metálico con forma de rejilla que aisla el cable de posibles interferencias externas.

 Cable Coaxial

Aunque la instalación del cable coaxial es más complicada que la del UTP, este tiene un alto grado de resistencia a las interferencias. Por otra parte también es posible conectar distancias mayores que con los cables de par trenzado. Existen dos tipos de cable coaxial, el fino y el grueso conocidos como thin coaxial y thick coaxial.

Con frecuencia se pueden escuchar referencias al cable coaxial fino como thinnet o 10Base2. Esto hace referencia a una red de tipo Ethernet con un cableado coaxial fino, donde el 2 significa que el mayor segmento posible es de 200 metros, siendo en la práctica reducido a 185 m. El cable coaxial es muy popular en las redes con topología de BUS.

Con frecuencia se pueden escuchar referencias al cable coaxial grueso como thicknet o 10Base5. Esto hace referencia a una red de tipo Ethernet con un cableado coaxial grueso, donde el 5 signfica que el mayor segmento posible es de 500 metros. El cable coaxial es muy popular en las redes con topología de BUS. El cable coaxial grueso tiene una capa plástica adicional que protege de la humedad al conductor de cobre. Esto hace de este tipo de cable una gran opción para redes de BUS extensas, aunque hay que tener en cuenta que este cable es difícil de doblar.

Conector para cable coaxial

El más usado es el conector BNC. BNC son las siglas de Bayone-Neill-Concelman. Los conectores BNC pueden ser de tres tipos: normal, terminadores y conectores en T.

BNC connector

Cable de fibra óptica

El cable de fibra óptica consiste en un centro de cristal rodeado de varias capas de material protector. Lo que se transmite no son señales eléctricas sino luz con lo que se elimina la problemática de las interferencias. Esto lo hace ideal para entornos en los que haya gran cantidad de interferencias eléctricas. También se utiliza mucho en la conexión de redes entre edificios debido a su inmunidad a la humedad y a la exposición solar.

Con un cable de fibra óptica se pueden transmitir señales a distancias mucho mayores que con cables coaxiales o de par trenzado. Además, la cantidad de información capaz de transmitir es mayor por lo que es ideal para redes a través de las cuales se desee llevar a cabo videoconferencia o servicios interactivos. El coste es similar al cable coaxial o al cable UPT pero las dificultades de instalación y modificación son mayores. En algunas ocasiones escucharemos 10BaseF como referencia a este tipo de cableado. En realidad estas siglas hablan de una red Ethernet con cableado de fibra óptica.

 Cable de fibra óptica

Características:

• El aislante exterior está hecho de teflón o PVC.
• Fibras Kevlar ayudan a dar fuerza al cable y hacer más difícil su ruptura.
• Se utiliza un recubrimiento de plástico para albergar a la fibra central.
• El centro del cable está hecho de cristal o de fibras plásticas.

Conectores para fibra óptica

El conector de fibra óptica más utilizado es el conector ST. Tiene una apariencia similar a los conectores BNC. También se utilizan, cada vez con más frecuencia conectores SC, de uso más fácil.

Redes LAN sin cableado

No todas las redes se implementan sobre un cableado. Existen redes que utilizan señales de radio de alta frecuencia o haces infrarrojos para comunicarse. Cada punto de la red tiene una antena desde la que emite y recibe. Para largas distancias se pueden utilizar teléfonos móviles o satélites.

Este tipo de conexión está especialmente indicada para su uso con portátiles o para edificios viejos en los que es imposible instalar un cableado.

Las desventajas de este tipo de redes es sus altos costes, su susceptibilidad a las intereferencias electromagnéticas y la baja seguridad que ofrecen. Además son más lentas que las redes que utilizan cableado.