1. INTRODUCCIÓN A LAS REDES CONCEPTO El término genérico

1. INTRODUCCIÓN A LAS REDES
CONCEPTO
El término genérico "red" hace referencia a un conjunto de entidades (objetos, personas,
etc.) conectadas entre sí con el objetivo de compartir cualquier tipo de recursos. Por lo
tanto, una red permite que circulen elementos materiales o inmateriales entre estas
entidades, según reglas bien definidas. Las entidades que conforman una red son
denominados nodos y las vías de comunicación se denominan aristas.
Ejemplos:
Red de personas:
Red eléctrica:
Red de computadores
REDES DE COMPUTADORAS
Una red de computadoras, también llamada red de ordenadores o red informática, es un
conjunto de equipos informáticos 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 y recursos. Este
término también engloba aquellos medios técnicos que permiten compartir la información.
La finalidad principal para la creación de una red de computadoras es compartir los
recursos y la información en la distancia, asegurar la confiabilidad y la disponibilidad de la
información, aumentar la velocidad de transmisión de los datos y reducir el coste general
de estas acciones.
La estructura y el modo de funcionamiento de las redes informáticas actuales están
definidos en varios estándares, siendo el más importante y extendido de todos ellos el
modelo TCP/IP basado en el modelo de referencia OSI.
VENTAJAS DE LAS REDES
Entre muchas, las principales ventajas de las redes de computadoras son las siguientes:
•
Compartir información más rápidamente sin la necesidad de transportarlos por
medios portátiles como disquetes, discos duros, CDs, etc, además de que ahorras
tiempo al evitar hacerlo de esa forma.
•
Permite la comunicación a larga distancia igualmente que compartir archivos con
personas que se encuentran lejos del punto donde tu te encuentras.
•
Posibilidad de compartir la conexión a internet de una de ellas en las demás
computadoras.
•
La posibilidad de compartir recursos de hardware como impresoras, discos duros,
etc.
COMPONENTES DE UNA RED
Una red de computadores está compuesta tanto por hardware como por software. El
hardware incluye tanto las placas de interfaz de red como los cables que las unen, y el
software incluye los controladores y el sistema operativo de red que gestiona la red. A
continuación se listan y describen los componentes:
•
•
Servidor
Estaciones de trabajo
•
Placas de interfaz de red
•
Sistema de cableado
•
Recursos periféricos y compartidos
Servidor: el servidor ejecuta el sistema operativo de red y ofrece los servicios de red a las
estaciones de trabajo. Entre estos servicios incluyen el almacenamiento de archivos, la
gestión de usuarios, la seguridad, las ordenes y opciones para usuarios, la seguridad, las
ordenes y opciones para usuarios de red, las ordenes del responsable de red y otros.
Estaciones de trabajo: cuando una computadora se conecta a una red, la primera se
convierte en un nodo de la ultima, y se puede tratar como una estación de trabajo o
cliente. Una estación de trabajo es toda computadora que se encuentra vinculada a una
red.
Placas de interfaz de red: toda computadora que se conecte a una red necesita de una
placa de interfaz de red que soporte un esquema de red especifico, como Ethernet,
ArcNet o Token Ring. El cable de la red se conectara a la parte trasera de la placa.
También están disponibles redes sin cables que funcionan por radio o infrarrojos.
Sistema de cableado: el sistema de cableado de la red está constituido por el cable
utilizado para conectar entre si el servidor y las estaciones de trabajo. En el caso de las
redes sin cable que utilizan la radio o los infrarrojos no es necesario.
Recursos periféricos compartidos: entre los recursos compartidos se incluyen los
dispositivos de almacenamiento ligados al servidor, las unidades de disco óptico, las
impresoras, los trazadores y el resto de equipos que puedan ser utilizados por cualquiera
en la red.
CLASES DE REDES
Según el tamaño y alcance, las redes de computadoras pueden clasificarse en:
PAN, LAN, WAN y MAN.
REDES PAN (RED DE AREA PERSONAL)
Wireless Personal Area Networks, Red Inalámbrica de Área Personal o Red de área
personal o Personal area network es una red de computadoras para la comunicación
entre distintos dispositivos (tanto computadoras, puntos de acceso a internet, teléfonos
celulares, PDA, dispositivos de audio, impresoras) cercanos al punto de acceso. Estas
redes normalmente son de unos pocos metros y para uso personal, así como fuera de
ella.
REDES DE ÁREA LOCAL (LAN)
Una red de área local, red local o LAN (del inglés local area network) es la interconexión
de varias computadoras y periféricos. 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.
REDES DE ÁREA METROPOLITANA (MAN)
Una red de área metropolitana (Metropolitan Area Network o MAN, en inglés) 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), la tecnología de pares de cobre se posiciona como la red mas grande del
mundo una excelente alternativa para la creación de redes metropolitanas, por su baja
latencia (entre 1 y 50ms), gran estabilidad y la carencia de interferencias radioeléctricas,
las redes MAN BUCLE, ofrecen velocidades de 10Mbps, 20Mbps, 45Mbps, 75Mbps,
sobre pares de cobre y 100Mbps, 1Gbps y 10Gbps mediante Fibra Óptica.
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.
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.
REDES DE ÁREA AMPLIA (WAN)
Una red de área amplia, con frecuencia denominada WAN, acrónimo de la expresión en
idioma inglés wide area network, 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.
Hoy en día, Internet proporciona WAN de alta velocidad, y la necesidad de redes privadas
WAN se ha reducido drásticamente, mientras que las redes privadas virtuales que utilizan
cifrado y otras técnicas para hacer esa red dedicada, aumentan continuamente.
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. Fue la
aparición de los portátiles y los PDA la que trajo el concepto de redes inalámbricas.
TOPOLOGÍAS DE REDES
El término topología se refiere a la forma en que está diseñada la red, bien físicamente
(rigiéndose de algunas características en su hardware) o bien lógicamente (basándose en
las características internas de su software).
La topología de red es la representación geométrica de la relación entre todos los enlaces
y los dispositivos que los enlazan entre sí (habitualmente denominados nodos).
Para el día de hoy, existen al menos cinco posibles topologías de red básicas: malla,
estrella, árbol, bus y anillo.
Topología en Malla
En una topología en malla, cada dispositivo tiene un enlace punto a punto y dedicado con
cualquier otro dispositivo. El término dedicado significa que el enlace conduce el tráfico
únicamente entre los dos dispositivos que conecta.
Por tanto, una red en malla completamente conectada necesita n(n-1)/2 canales físicos
para enlazar n dispositivos. Para acomodar tantos enlaces, cada dispositivo de la red
debe tener sus puertos de entrada/salida (E/S).
Una malla ofrece varias ventajas sobre otras topologías de red. En primer lugar, el uso de
los enlaces dedicados garantiza que cada conexión sólo debe transportar la carga de
datos propia de los dispositivos conectados, eliminando el problema que surge cuando los
enlaces son compartidos por varios dispositivos. En segundo lugar, una topología en
malla es robusta. Si un enlace falla, no inhabilita todo el sistema.
Otra ventaja es la privacidad o la seguridad. Cuando un mensaje viaja a través de una
línea dedicada, solamente lo ve el receptor adecuado. Las fronteras físicas evitan que
otros usuarios puedan tener acceso a los mensajes.
Topología en Estrella
En la topología en estrella cada dispositivo solamente tiene un enlace punto a punto
dedicado con el controlador central, habitualmente llamado concentrador. Los dispositivos
no están directamente enlazados entre sí.
A diferencia de la topología en malla, la topología en estrella no permite el tráfico directo
de dispositivos. El controlador actúa como un intercambiador: si un dispositivo quiere
enviar datos a otro, envía los datos al controlador, que los retransmite al dispositivo final.
Una topología en estrella es más barata que una topología en malla. En una red de
estrella, cada dispositivo necesita solamente un enlace y un puerto de entrada/salida para
conectarse a cualquier número de dispositivos.
Este factor hace que también sea más fácil de instalar y reconfigurar. Además, es
necesario instalar menos cables, y la conexión, desconexión y traslado de dispositivos
afecta solamente a una conexión: la que existe entre el dispositivo y el concentrador.
Topología en Árbol
La topología en árbol es una variante de la de estrella. Como en la estrella, los nodos del
árbol están conectados a un concentrador central que controla el tráfico de la red. Sin
embargo, no todos los dispositivos se conectan directamente al concentrador central. La
mayoría de los dispositivos se conectan a un concentrador secundario que, a su vez, se
conecta al concentrador central.
El controlador central del árbol es un concentrador activo. Un concentrador activo
contiene un repetidor, es decir, un dispositivo hardware que regenera los patrones de bits
recibidos antes de retransmitidos.
Retransmitir las señales de esta forma amplifica su potencia e incrementa la distancia a la
que puede viajar la señal. Los concentradores secundarios pueden ser activos o pasivos.
Un concentrador pasivo proporciona solamente una conexión física entre los dispositivos
conectados.
Topología en Bus
Una topología de bus es multipunto. Un cable largo actúa como una red troncal que
conecta todos los dispositivos en la red.
Los nodos se conectan al bus mediante cables de conexión (latiguillos) y sondas. Un
cable de conexión es una conexión que va desde el dispositivo al cable principal. Una
sonda es un conector que, o bien se conecta al cable principal, o se pincha en el cable
para crear un contacto con el núcleo metálico.
Entre las ventajas de la topología de bus se incluye la sencillez de instalación. El cable
troncal puede tenderse por el camino más eficiente y, después, los nodos se pueden
conectar al mismo mediante líneas de conexión de longitud variable. De esta forma se
puede conseguir que un bus use menos cable que una malla, una estrella o una
topología en árbol.
Topología en Anillo
En una topología en anillo cada dispositivo tiene una línea de conexión dedicada y punto
a punto solamente con los dos dispositivos que están a sus lados. La señal pasa a lo
largo del anillo en una dirección, o de dispositivo a dispositivo, hasta que alcanza su
destino. Cada dispositivo del anillo incorpora un repetidor.
Un anillo es relativamente fácil de instalar y reconfigurar. Cada dispositivo está enlazado
solamente a sus vecinos inmediatos (bien físicos o lógicos). Para añadir o quitar
dispositivos, solamente hay que mover dos conexiones.
Las únicas restricciones están relacionadas con aspectos del medio fisico y el tráfico
(máxima longitud del anillo y número de dispositivos). Además, los fallos se pueden aislar
de forma sencilla. Generalmente, en un anillo hay una señal en circulación
continuamente.
MODELO OSI
En 1984, la Organización Internacional de Estandarización (ISO) desarrolló un
modelo llamado OSI (Open Systems Interconection, Interconexión de sistemas
abiertos). El cual es usado para describir el uso de datos entre la conexión física de
la red y la aplicación del usuario final. Este modelo es el mejor conocido y el más
usado para describir los entornos de red.
Como se muestra en la figura, las capas OSI están numeradas de abajo hacia
arriba. Las funciones más básicas, como el poner los bits de datos en el cable de la
red están en la parte de abajo, mientras las funciones que atienden los detalles de
las aplicaciones del usuario están arriba.
En el modelo OSI el propósito de cada capa es proveer los servicios para la
siguiente capa superior, resguardando la capa de los detalles de como los servicios
son implementados realmente. Las capas son abstraídas de tal manera que cada
capa cree que se está comunicando con la capa asociada en la otra computadora,
cuando realmente cada capa se comunica sólo con las capas adyacentes de la
misma computadora.
CAPAS DEL MODELO OSI
El modelo OSI está compuesto por 7 capas:
1. Capa Física
Se encarga de la transmisión de bits a lo largo de un canal de comunicación. Debe
asegurarse en esta capa que si se envía un bit por el canal, se debe recibir el
mismo bit en el destino. Es aquí donde se debe decidir con cuántos voltios se
representará un bit con valor 1 ó 0, cuánto dura un bit, la forma de establecer la
conexión inicial y cómo interrumpirla. Se consideran los aspectos mecánicos,
eléctricos y del medio de transmisión física.
2. Capa De Enlace
La tarea primordial de esta capa es la de corrección de errores. Hace que el emisor
trocee la entrada de datos en tramas, las transmita en forma secuencial y procese
las tramas de asentimiento devueltas por el receptor. Es también en esta capa
donde se debe evitar que un transmisor muy rápido sature con datos a un receptor
lento.
3. Capa De Red
Se ocupa del control de la operación de la subred. Debe determinar cómo
encaminar los paquetes del origen al destino, pudiendo tomar distintas soluciones.
El control de la congestión es también problema de este nivel, así como la
responsabilidad para resolver problemas de interconexión de redes heterogéneas.
4. Capa De Transporte
Su función principal consiste en aceptar los datos de la capa de sesión, dividirlos en
unidades más pequeñas, pasarlos a la capa de red y asegurar que todos ellos
lleguen correctamente al otro extremo de la manera más eficiente.
5. Capa De Sesión
Esta capa permite que los usuarios de diferentes máquinas puedan establecer
sesiones entre ellos. Una sesión podría permitir al usuario acceder a un sistema de
tiempo compartido a distancia, o transferir un archivo entre dos máquinas.
6. Capa De Presentación
Se ocupa de los aspectos de sintaxis y semántica de la información que se
transmite y no del movimiento fiable de bits de un lugar a otro. Es tarea de este
nivel la codificación de datos conforme a lo acordado previamente. Para posibilitar
la comunicación de ordenadores con diferentes representaciones de datos.
7. Capa De Aplicación
Es en este nivel donde se puede definir un terminal virtual de red abstracto, con el
que los editores y otros programas pueden ser escritos para trabajar con él. Así,
esta capa proporciona acceso al entorno OSI para los usuarios y también
proporciona servicios de información distribuida.
PROTOCOLOS
En informática, un protocolo es un conjunto de reglas usadas por computadoras para
comunicarse unas con otras a través de una red. Un protocolo es una regla o estándar
que controla o permite la comunicación en su forma más simple, un protocolo puede ser
definido como las reglas que dominan la sintaxis, semántica y sincronización de la
comunicación. Los protocolos pueden ser implementados por hardware, software, o una
combinación de ambos. A su más bajo nivel, un protocolo define el comportamiento de
una conexión de hardware.
PROTOCOLO TCP/IP
El TCP/IP es la base de Internet, y sirve para enlazar computadoras que utilizan
diferentes sistemas operativos, incluyendo PC, minicomputadoras y computadoras
centrales sobre redes de área local (LAN) y área extensa (WAN).
TCP/IP fue desarrollado y demostrado por primera vez en 1972 por el Departamento de
Defensa de los Estados Unidos, ejecutándolo en ARPANET, una red de área extensa de
dicho departamento.