Tema 3 - Universidad de Sevilla

Informática
E.P.S. Universidad de Sevilla
TEMA 3:
Redes de Computadores
BIBLIOGRAFIA
Bibliografía básica de referencia:
“Fundamentos de Informática para Ingeniería
Industrial”, Fernando Díaz del Río et al.
“Computer Networks”, 4ª ed., A. S. Tanenbaum.
Pearson/Prentice-Hall.
"Comunicaciones y Redes de Computadores", 7ª ed.,
W. Stallings, Pearson/Prentice-Hall.
ÍNDICE
¿Red de computadores?
Componentes
Tipos
Según la interconexión física (topologías)
Según la extensión que abarcan
Según el medio de transmisión
Modelos
Protocolos
Direcciones
¿RED?
Una red es la unión de dos o más computadores
con el objeto de compartir recursos e intercambiar
información.
Componentes (1)
Subred 1
Servidor
Estación de
trabajo
Estación de
trabajo
Estación de
trabajo
Estación
(impresora)
Estación de
trabajo
Conmutador
Subred 2
Estación de
trabajo
Estación de
trabajo
Estación
(scanner)
Componentes (2)
Nodo/estación: computador u otro elemento conectado a la red de
comunicación, que puede ser utilizado por un usuario cualquiera.
Un nodo empleado por un usuario para desarrollar su trabajo se le llama estación
de trabajo.
Servidor: Elemento encargado de realizar tareas de gestión de red, de los
usuarios, de seguridad y llevan a cabo el control del almacenamiento y la
recuperación de la información. Dos tipos: dedicado y no dedicado.
Línea de comunicación: Medio de transmisión por el que se transportan los
mensajes entre los elementos de una red: cables, wi-fi, satélites, etc.
Elementos de conmutación: Redirigen los mensajes que circulan entre las
redes. En función de su capacidad de decisión hay varios tipos:
Enrutadores (routers): conexión de distintas subredes.
Conmutadores (switch): solo reenvía por el puerto correspondiente (dentro de una
subred).
Concentradores (hub): reenvían por todos los puertos (dentro de una subred).
Tipos(Según la interconexión física):
TOPOLOGÍAS DE RED
Bus: Todas las estaciones se conectan a un mismo cable.
Estrella: estaciones conectadas a elemento central (servidor,
conmutador, ...) y todas las transmisiones pasan por él.
Árbol: caso particular de red en Estrella
Anillo: se conectan todas las estaciones formando un anillo
cerrado. Los mensajes circulan de estación en estación hasta
llegar al destino. Conexiones simultáneas.
Doble anillo: caso particular de la red en Anillo
Malla:
cada nodo está conectado a varios nodos. Varios
caminos para llevar mensajes de un nodo a otro.
Totalmente conexa: caso particular de la red en Malla
Híbrida/Mixta: se combinan al menos dos tipos diferentes de
topologías.
Ejemplo más ilustrativo: INTERNET
Tipos(Según la extensión que abarcan):
Redes de área personal (PAN, “Personal Area Network”): entorno
personal y local del usuario. Permite comunicar estos dispositivos de
manera rápida y eficaz. Comunicaciones puntuales. Ej: BT, IR.
Redes de área local (LAN, “Local Area Network”): Pequeñas, dentro
de una oficina o edificio. Digital. Alta velocidad. Pocos errores.
Redes metropolitanas (MAN, “Metropolitan Area Network”):
Interconectan una serie de redes locales dentro de un área
geográfica mayor: polígono industrial, ciudad, campus, etc. Digital.
Mayor velocidad. Más errores.
Redes de gran alcance (WAN, “Wide Area Network”): Conectan
redes de distintas ciudades, países, o incluso continentes. Digital y
analógica. Velocidad diversa. Alta tasa de errores.
Tipos(Según el medio de transmisión) (1):
Medio de transmisión guiado (Redes cableadas)
La conducción de las señales desde un extremo al otro se realiza por un cable.
Velocidad de transmisión depende de: distancia, cableado y tipo de
comunicación
Tipos:
Par trenzado (normalmente usado en LAN):
Divididos en categorías (CAT 1-9)
Dos tipos: UTP (sin protección) y STP (con protección)
Usados por ejemplo:
CAT1: Líneas telefónicas y Módem de banda ancha
CAT3: 10/100 Mbit Ethernet
CAT5-5e: 100/1000Mbit Ethernet
Cable coaxial (MAN y, a veces, en LAN): Ej RG-59 (TV)
Fibra óptica (MAN y WAN): Ej FTP (par trenzado de fibra óptica, 10Gb/s)
Militar
PLC: Power Line Communication: Comunicaciones mediante cable eléctrico.
Tipos(Según el medio de transmisión) (2):
M. de transmisión no guiado (Redes inalámbricas)
Conexión de nodos sin necesidad de una conexión física.
Recepción y envío de información mediante ondas electromagnéticas.
Ventajas: eliminación de cableado y facilidad de añadir nodos
Inconvenientes: seguridad y colisiones entre nodos.
Diferentes tipos dependiendo de su aplicación:
Para PAN:
Bluetooth (IEEE 802.15.1). El logo son las runas de las iniciales de un rey danés conocido por unificar las
tribus noruegas, suecas y danesas. La (Hagall) y la (Berkana, cuya traducción es Bluetooth).
Zigbee (IEEE 802.15.4) – Baja Velocidad. Redes de sensores inalámbricos, domótica…
Para LAN:
Wi-Fi (IEEE 802.11): Varios estándares desde 802.11a hasta 802.11w
Wi-Fi b: Opera a 2’4 Ghz. Velocidad máxima teórica de 11Mbps
Wi-Fi g: Opera a 2’4 Ghz. Velocidad máxima teórica de 54Mbps
Wi-Fi n: Opera a 5 y a 2’4 Ghz. Velocidad máxima teórica de 300Mbps
Para MAN:
WiMAX (IEEE 802.16) - Worldwide Interoperability for Microwave Access
Banda ancha fija
Usada por la compañía Instanet.
Para WAN:
SATÉLITES
TELEFONÍA: LTE (4G), GSM/GPRS, UMTS (3G, W-CDMA)
Modelo (1): Modelo OSI
MODELO OSI
¿Qué es un Protocolo?
Conjunto de reglas usadas para la comunicación entre computadores
a través de una red por medio de intercambio de mensajes.
Modelo de red:
Formado por una pila de protocolos (organizados en niveles/capas)
cada protocolo se encarga de una tarea en la comunicación.
Las tareas a realizar por cada elemento de la pila se ejecutan en orden
descendente en el emisor, y de forma ascendente en el receptor.
Cada nivel de la pila de protocolos en el nodo emisor se comunica
“virtualmente” con el mismo nivel del destinatario.
El modelo de red OSI.
Modelo teórico utilizado como referencia para otros modelos de red.
Consta de 7 capas
Modelo (2): Modelo TCP/IP (1)
Utilizado en INTERNET
Nivel
Modelo OSI
Modelo TCP/IP
7
Aplicación
6
Presentación
5
Sesión
4
Transporte
Transporte
3
Red
Internet
2
Enlace de datos
1
Física
Aplicación
Debe su nombre a los dos protocolos más
importantes que implementa:
TCP: Se encarga de trocear la información en paquetes y
de reconstruirlos en el destino.
IP: Encaminar los datos por la red, usando una
identificación para cada nodo.
Interfaz de Red
Los datos se “encapsulan” con una serie de información adicional (overhead).
Cada nivel en el emisor añade información al paquete, que será interpretada por el mismo
nivel en el destinatario
Por ejemplo: para mandar un correo electrónico a un destinatario, tiene que existir un
protocolo que encapsule el contenido del correo, añadiéndole el destinatario, si es
prioritario o no, el tipo de caracteres que utilizamos (ASCII, Unicode…)… un protocolo rige
qué es lo que hay que añadir antes de mandarlo
¡¡¡Si el protocolo no añadiera, por ejemplo, el tipo de caracteres, el destinatario recibiría el correo
pero solo podría ver un conjunto de información binaria sin poder ver caracteres!!!
Modelo (3): Modelo TCP/IP (2):
Ejemplo de protocolos
Capa de Aplicación:
HTTP (Hyper-Text Transfer Protocol): transmisión de páginas web a un navegador
FTP (File Transfer Protocol): transferencia de ficheros.
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): envió de correo a través del un servidor remoto.
POP (post office protocol)/IMAP (internet message access protocol): Permiten leer el correo de
un servidor remoto.
POP lo descarga y lo lee
IMAP accede directamente al correo existente en el servidor.
Capa de Transporte:
TCP: protocolo orientado a la conexión.
Conexión previa entre máquinas y confirmación de recepción correcta (uso de CRC).
UDP: protocolo no orientado a la conexión.
Transferencia realizada sin conexión previa con la máquina destino, y destinatario recibirá datos sin enviar confirmación
Debido a que: no transmite información del emisor
destinatario no conoce al emisor (excepto su IP).
Capa de Internet:
IP: protocolo de comunicación de datos bidireccionalmente.
Se diseñó pensando en UDP, con lo cual se encargaba de hacer las entregas lo mejor posible.
DHCP: Protocolo que permite que un proveedor de servicios de Internet asigne una dirección IP dinámica a
un ordenador. ¡Al principio el ordenador no tiene dirección IP, solo MAC!
Los proveedores de Internet envían por DHCP la dirección IP pública al router o al PC del usuario.
Si se usa un router, éste envía a su vez por DHCP direcciones IP privadas a todos los PC’s de la red interna (intranet).
Capa de Interfaz de red:
Ethernet
Token Ring
Cable coaxial
Fibra óptica
Direcciones de Red (1):
Dos tipos de direcciones:
Físicas y Lógicas
Direcciones Físicas (MAC)
Dirección utilizada en la capa 2 del
modelo OSI.
Propia de la tarjeta de red conectada al
equipo.
Única: no pueden existir dos direcciones
MAC iguales.
Compuesta por 6 Bytes, dividida en 6
parejas de dígitos hexadecimales
Ejemplo: 0A:18:FF:34:71:93
Primeros 24 bits: PID, identificador del
proveedor/fabricante de la tarjeta de red.
Últimos 24 bits: UID, identificador de la
unidad/tarjeta de red.
Un equipo podría tener más de una
dirección MAC: tantas como tarjetas de
red tenga
Direcciones de Red (2):
Direcciones Lógicas (direcciones IP)
Etiqueta numérica que identifica, de manera lógica y jerárquica, a una interfaz de un
dispositivo (computador o no) dentro de una red que utilice el protocolo IP.
Estructura de una dirección IP:
Direcciones IPv4:
Las más utilizadas actualmente (YA NO EXISTEN DIRECCIONES IPv4 LIBRES)
4 bytes en notación decimal. Ejemplo: 10.128.1.255 y 192.168.1.1
Posibilidad de 232 direcciones = 4.294.967.296 direcciones
Direcciones IPv6:
Empezando a usarse por ausencia de más direcciones IPv4
16 bytes en notación hexadecimal. Ejemplo: 2001:0123:0004:00ab:0cde:3403:0001:0063
Posibilidad de 2128 direcciones > 3,4 * 1038 direcciones
Los Sistemas Operativos actuales permiten ambos tipos de direcciones IP.
Habitual en una empresa/organización:
Conexión directa a Internet: NO TODOS LOS EQUIPOS.
Resto de equipos: acceso a Internet de forma INDIRECTA.
Equipos Intermediarios: proxy y/o router NAT.
Debido a esto Distinción entre direcciones privadas y públicas.
El equipo conectado a Internet necesitará una dirección IP pública, para comunicarse
con el exterior, mientras que los nodos internos usan direcciones IPs privadas,
gestionadas por la propia empresa/organización.
Direcciones de Red (3):
Direcciones de Red (4):
Entonces… ¿Tenemos que conocer la dirección IP?
¡¡NO!!
Domain Name System o DNS (sistema de nombres de dominio)
Sistema de nomenclatura jerárquica para computadoras, servicios o
cualquier recurso conectado a Internet o a una red privada.
Asocia información variada con nombres de dominios asignado a cada
uno de los participantes.
Su función más importante
TRADUCIR (resolver) nombres
inteligibles para las personas en direcciones IP, asociados con los
equipos conectados a la red.
Finalidad: localizar y direccionar todos los equipos mundialmente.
Se puede asemejar a un listín telefónico.