Técnicas Informáticas Curso 2010-2011 (c)Maximiliano Saiz Noeda Técnicas Informáticas Diplomatura en Gestión y Administración Pública COMUNICACIONES Y REDES UNIVERSIDAD DE ALICANTE CONTENIDO z z z z z z Introducción Transmisión de datos Medios de transmisión Redes conmutadas Internet Direcciones IP TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 TEMA 5 página 1 de 17 Técnicas Informáticas Curso 2010-2011 (c)Maximiliano Saiz Noeda OBJETIVOS Y BIBLIOGRAFÍA z Objetivos { Proporcionar conceptos básicos relacionados con la transmisión de datos y las redes de datos. { Presentar el potencial de Internet como recurso clave en la SI. z Bibliografía { García, Fernando; Chamorro, Félix; Molina, José M.; Informática de Gestión y Sistemas de Información. McGraw Hill. Madrid, España. 2000. { Prieto, Alberto; Lloris, Antonio; Torres, Juan C.; Introducción a la Informática (4ª edición). McGraw Hill. Madrid, España. 2006. { Ribagorda, A.; García A.; García F.; Ramos, B.; Informática para la empresa y técnicas de programación. Editorial Centro de Estudios Ramón Areces. Madrid, España. 1999. TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 PLANTEAMIENTO HISTÓRICO z La necesidad de comunicación es innata al hombre { El habla { Sistemas de comunicación para distancias más largas { La escritura: de las tablas de arcilla a la imprenta z Los sistemas de telecomunicaciones { Telégrafo (Samuel Finley Breese Morse en 1844) { Teléfono (Alexander Graham Bell, 1876 y Elisha Gray). { Teletipo z La electrónica: transmisión de imágenes y digitalización { Transmisión binaria de los datos { Potencia de procesamiento informático { Avances tecnológicos en transmisión de datos TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 TEMA 5 página 2 de 17 Técnicas Informáticas Curso 2010-2011 (c)Maximiliano Saiz Noeda ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN Fuente de información Codificador MEDIO Transmisor Decodificador Destino Receptor z Fuente de información: lo que se quiere transmitir. z Codificador/Transmisor: transforma lo que se desea transmitir al formato adecuado para su transmisión. z Canal: es el medio por el que se propaga la información. z Decodificador/Receptor: transforma las señales del medio al tipo de información original. z Destino: elemento que recibe la información transformada. TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 TIPOS DE COMUNICACIÓN z Tipos de comunicación { Comunicación símplex z comunicación unidireccional. z muy poco usada en transmisión de datos salvo en los medios de comunicación como la televisión o la radio. { Comunicación semidúplex z unidireccional. z permite la comunicación en ambos sentidos. z comunicación entre radioaficionados. { Comunicación dúplex integral z comunicación bidireccional. z mucho más potente y exige mecanismos de comunicación más costosos. TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 TEMA 5 página 3 de 17 Técnicas Informáticas Curso 2010-2011 (c)Maximiliano Saiz Noeda EVOLUCIÓN z Proceso local z tarjetas perforadas. z Gran volumen, consumo y necesidades de mantenimiento. z Teleproceso z grandes ordenadores con terminales interconectados. z introducción y obtención de datos a distancia. z Proceso distribuido z ordenadores geográficamente dispersos, conectados e independientes. z flexibilidad, modularidad y bajos costes de transmisión. z Arquitectura cliente-servidor. z La red z red mundial como un sistema informático global (ciberespacio). TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3 8 ¿ANALÓGICO O DIGITAL? TRANSMISIÓN ANALÓGICA TRANSMISIÓN DIGITAL 1------------------------------------- 1------------------------------------- 0 ------------------------------------- 0 ------------------------------------- z Transmisión continua de los datos (onda senoidal). z Desventajas en la transmisión por canales electromagnéticos { Degradación de la señal { Sensibilidad a los ruidos z Transmisión discreta de los datos (onda cuadrada) { Transmisión digital o binaria { Control de errores (CRC) z Velocidad de transmisión { Nº de bits que pueden circular por la línea de transmisión. { Se mide en bits por segundo (bps) y múltiplos (Kbps, Mbps, ...). TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 TEMA 5 página 4 de 17 Técnicas Informáticas Curso 2010-2011 (c)Maximiliano Saiz Noeda INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3 9 ¿ANALÓGICO O DIGITAL? TRANSMISIÓN ANALÓGICA El Módem z Conversión señal de digital a analógica y viceversa para adaptarlo a la línea telefónica. z Velocidad de hasta 56 Kbps. z Tecnología DSL { Tecnología digital sobre pares de cobre z Hasta 8Mbps de recepción z Hasta 1Mbps de envío { Las nuevas tecnologías ADSL aumentan esta velocidad a 56Mbps/12Mbps (VDSL) TRANSMISIÓN DIGITAL La tarjeta de red z Intermediaria ordenador-red { Adapta las señales digitales al canal de transmisión de la red, empaquetando la información y controlando el acceso al medio z Hace uso de los protocolos de comunicación de la red z Diferentes tipos dependiendo del cableado o topología de red z Velocidad hasta 1Gbps TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3 10 REDES DE ORDENADORES z Estructura de comunicación entre ordenadores { Conjunto de equipos conectados por medio de cualquier canal de comunicación con el fin de compartir recursos o servicios z Hardware (impresoras, sistemas de almacenamiento, etc.) z Software (aplicaciones, archivos, datos, etc.) z Partes de una red de ordenadores { Dispositivos de red: conjunto de elementos físicos que hacen posible la comunicación z Nodos: ordenadores, encaminadores, etc. z Canal de comunicación: cable, aire, etc. { Programas de red: software que permite controlar el funcionamiento de la red TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 TEMA 5 página 5 de 17 Técnicas Informáticas Curso 2010-2011 (c)Maximiliano Saiz Noeda INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3 11 MEDIOS DE TRANSMISIÓN z Soporte físico que facilita el transporte de datos entre emisor y receptor { Guiados: conducen las ondas a través de un campo físico (cables) • Par trenzado • Coaxial • Fibra óptica { No guiados: proporcionan un soporte para que las ondas se transmitan, pero no las dirigen (aire) • Infrarrojos • Microondas • Satélite TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3 12 PAR TRENZADO z El más antiguo y todavía el más usado z Dos hilos de cobre aislados que se enrollan entre sí para reducir la interferencia por el acoplamiento capacitivo entre los hilos (diafonía) z Su aplicación más frecuente es la telefonía, especialmente en el bucle de abonado z Pueden transmitir datos a varios kms sin amplificadores { En el caso de grandes distancias se precisan repetidores para amplificar la señal z Los cables de pares trenzados se pueden usar tanto para la transmisión analógica como la digital z Bajo coste y rendimiento aceptable TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 TEMA 5 página 6 de 17 Técnicas Informáticas Curso 2010-2011 (c)Maximiliano Saiz Noeda INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3 13 CABLE COAXIAL { Hilo de cobre como núcleo, rodeado de un aislante encapsulados en un conducto cilíndrico constituido por una malla de cobre y todo cubierto de un plástico protector { Transmisión digital: cable coaxial en banda base z z z z elevado ancho de banda inmunidad a los ruidos eléctricos Velocidad puede ser de hasta 10Mbps en 1km Uso habitual en redes de área local y en telefonía de largas distancias { Transmisión analógica: cable coaxial de banda ancha z estándar usado para la televisión z Más costoso de instalar y mantener que el par trenzado, pero permite varios canales lógicos de forma simultánea y puede transmitir datos, voz y vídeo por el mismo cable a decenas de kilómetros TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3 14 FIBRA ÓPTICA { Partes de un sistema óptico de transmisión de datos: z Emisor: diodo láser que emite un punto luminoso cuando se le aplica una corriente eléctrica z Medio de transmisión: fibra de vidrio ultrafino z Detector: fotodiodo que genera un pulso eléctrico cuando incide sobre él el punto luminoso { Empleada cada vez más por los operadores de telefonía y cable. { Decenas de tendidos submarinos con fibra óptica alrededor de todo el mundo. { Ventajas: delgada, inmune al ruido eléctrico, a las interferencias electromagnéticas y a los corrosivos químicos { Inconvenientes: instalación delicada y no es capaz de transportar energía eléctrica TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 TEMA 5 página 7 de 17 Técnicas Informáticas Curso 2010-2011 (c)Maximiliano Saiz Noeda INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3 15 TRANSMISIÓN INALÁMBRICA { Para determinadas frecuencias, las señales electromagnéticas pueden propagarse por el medio atmosférico. { Se usan dos antenas (radioenlaces): emisor y receptor que manejan ondas de radio en diferentes frecuencias z Distancias cortas: rayos infrarrojos y láser • Ventajas: baratos y de transmisión digital • Desventajas: muy sensibles a los agentes atmosféricos. Además, el haz producido obliga a una alineación muy precisa de las antenas. z Grandes distancias: microondas terrestres • emitidas y recibidas por antenas parabólicas • Ventajas: Se puede alcanzar una gran distancia • Desventajas: El haz se dispersa muy rápidamente, la interceptación es relativamente fácil y son muy sensibles a las tormentas eléctricas. z Microondas por satélites: • situados en órbitas geoestacionarias. • nuevos satélites situados en órbitas más cercanas a la tierra. TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 CONMUTACIÓN z Transmisión de la información entre los nodos (o conmutadores) que encaminan la señal por un circuito concreto de un conjunto de ellos. z Conmutación de circuitos: { Camino físico dedicado entre los dos equipos. Pasos: z Establecimiento del circuito z Transferencia de datos z Desconexión del circuito { Ineficiente: el circuito está ocupado aunque no haya transacción de datos. z Conmutación de paquetes { Información dividida en paquetes de igual longitud { Existen dos formas de manejar el flujo de paquetes: z Datagrama: cada paquete se trata de forma independiente z Circuito virtual: se establece un canal lógico antes del envío. TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 TEMA 5 página 8 de 17 Técnicas Informáticas Curso 2010-2011 (c)Maximiliano Saiz Noeda REDES DE ÁREA LOCAL: Introducción z Tipos de redes en función de su extensión: { Redes de área local (RAL o LAN) z Pequeñas extensiones. z Líneas fiables, de alta velocidad y de expansión geográfica reducida. { Redes de área extensa (RAE o WAN) z Las conexiones abarcan una extensión geográfica muy grande. z Las velocidades descienden. { Redes de área metropolitana (RAM o MAN) z Redes de extensión media con características de las dos anteriores. z Red de área local: conjunto de dispositivos físicos o lógicos que permiten comunicar a un número moderado de equipos informáticos situados en un área geográfica pequeña con el objetivo principal de compartir recursos. TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 REDES DE ÁREA LOCAL: Aspectos fundamentales z Alcance: entre pocos metros y algunos kilómetros. z Velocidad de transmisión: elevada en comparación con las líneas telefónicas (entre 10Mbps y 100Mbps aunque con las nuevas tecnologías se alcanzan velocidades de 1 Gbps). z Topología: posición relativa de los equipos conectados. z Protocolos de acceso al medio: definidos por un conjunto de reglas o convenciones usadas para establecer y controlar las comunicaciones. z Gestión: es responsabilidad de su propietario su gestión y mantenimiento (remota, centralizada o descentralizada). TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 TEMA 5 página 9 de 17 Técnicas Informáticas Curso 2010-2011 (c)Maximiliano Saiz Noeda REDES DE ÁREA LOCAL: Topologías BUS { Nodos conectados a un bus o canal principal en cuyos extremos se instalan unos terminadores. { Topología barata y de fácil ampliación { Comunicación limitada a la capacidad del bus { La caída de uno de los nodos provoca la caída de la red { La ampliación de la potencia de la red exige el cambio de los adaptadores y del propio bus. TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 REDES DE ÁREA LOCAL: Topologías ANILLO { Nodos conectados formando un anillo. { Similar a la topología en bus pero sin terminadores { Red barata y de fácil ampliación { La caída de uno de los nodos provoca la caída de la red { La ampliación de la potencia de la red exige el cambio de los adaptadores. { Para su funcionamiento correcto, todos los adaptadores han de estar encendidos permanentemente. TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 TEMA 5 página 10 de 17 Técnicas Informáticas Curso 2010-2011 (c)Maximiliano Saiz Noeda REDES DE ÁREA LOCAL: Topologías ESTRELLA { Todos los nodos se conectan a un nodo central que controla la red. { Gestión es sencilla por estar todo controlado por un único equipo, { Dependencia del nodo central: si falla toda la red se verá afectada. { Un fallo en uno de los nodos no afecta a toda la red { La ampliación de la potencia de la red exige sólo en cambio del nodo central { El nodo central es el único que debe estar conectado permanentemente. TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 REDES DE ÁREA LOCAL: Componentes z SO de red: programas necesarios para la gestión de la red, el control de las comunicaciones, etc. z Tarjeta de red: transforma las señales digitales a transmitir en señales adecuadas al canal de transmisión de la red, empaquetando la información y controlando el acceso al medio. z Cableado: es la materialización del medio de transmisión. Usa los cables antes detallados aunque actualmente se instalan redes sin hilos (Redes Locales Inalámbricas). z Interconexión con otras RAL cercanas: dispositivos repetidores (amplifican la señal), encaminadores (o routers que cambian el protocolo de una red a otra), puentes (que envían los datos de una red a otro equipo de otra red si existe o le cortan el paso en caso contrario) y pasarelas que facilitan la conexión de un área local con otra. TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 TEMA 5 página 11 de 17 Técnicas Informáticas Curso 2010-2011 (c)Maximiliano Saiz Noeda INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3 23 INTERCONEXIÓN DE REDES { Concentrador (hub) z Centraliza el cableado de una red y permite ampliarla. z Recibe una señal y la repite emitiéndola por sus diferentes puertos. { Puente (bridge) z Interconecta redes de diferentes topologías y diferentes protocolos de acceso. z Realiza las adaptaciones necesarias de una LAN a otra, de forma que se pueden intercambiar información, salvando los obstáculos de incompatibilidad que las separan. { Conmutador (switch) z Segmenta una red para aumentar su rendimiento. z A diferencia del puente, sólo permite conectar redes que utilizan los mismos protocolos de acceso. z A diferencia del concentrador, envía las tramas exclusivamente por el puerto de salida donde se encuentra la estación destinataria. TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 INTRODUCCIÓN z Se presenta como una inmensa red de ordenadores diferentes conectados entre sí y distribuidos por todo el planeta. z Interconexión de redes más pequeñas de una manera transparente al usuario que, si no es experto, no será capaz de precisar si está trabajando con su ordenador o con un ordenador situado al otro lado del mundo. z Las ventajas de Internet son evidentes: acceso cómodo, intuitivo, sencillo y rápido. Es universal y permite acceder a cualquier tipo de información. TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 TEMA 5 página 12 de 17 Técnicas Informáticas Curso 2010-2011 (c)Maximiliano Saiz Noeda HISTORIA z Origen: experimento del gobierno de EEUU: { Red de ordenadores militares y universitarios para compartir información sobre las investigaciones científicas y analizar formas de que las conexiones se mantuvieran ante un conflicto bélico. { 1969: red Arpanet a la que se añadieron poco a poco más redes { 1983: segregación de Arpanet de las conexiones entre ordenadores militares para hacer su propia red de defensa (MilNet). Nacimiento de INTERNET (INTERnational NETwork of Computers). z Problema: protocolo de comunicaciones potente y versátil { 1974: diseño de la familia de protocolos TCP/IP z TCP (Transport Control Protocol): responsable de transferir los datos de un ordenador a otro de manera fiable z IP (Internet Protocol): encargado del direccionamiento individual de los datagramas entre los nodos de la red. TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 ORGANIZACIÓN z Internet tiene una fama merecida de red anárquica z Conjunto de instituciones encargadas de organizar y controlar aspectos como los procedimientos de coordinación y los mecanismos de interconexión. z ISOC (Internet Society): { sociedad sin ánimo de lucro constituida por individuos y organizaciones públicas y privadas involucradas en Internet { Estructurada en varios órganos encargados de la orientación tecnológica y los estándares de la red, la coordinación de trabajos de información y la asignación de recursos. TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 TEMA 5 página 13 de 17 Técnicas Informáticas Curso 2010-2011 (c)Maximiliano Saiz Noeda ARQUITECTURA z Cuatro capas o niveles y los distintos protocolos realizan su tarea correspondiente a la comunicación en cada nivel: { Capa de enlace y acceso a red (o al medio): codifica los datos y los transmite por los canales oportunos. { Capa de red: dirige y encamina los datos, comprueba errores y atiende las peticiones de retransmisión de paquetes. { Capa de transporte: establece la conexión, asegura la fiabilidad de la transferencia (libre de errores, sin pérdidas, duplicaciones y en el orden correcto) y la desconexión. { Capa de aplicación: suministra los servicios de aplicación a los usuarios finales (correo electrónico, transferencia de ficheros, etc.). z Esta estructura proporciona una conexión potente, versátil y transparente al usuario. TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 PROTOCOLOS z Conjunto de reglas formuladas para el intercambio de datos entre dos partes de una comunicación. { ¿Dígame? z Si no se siguen las reglas del protocolo estrictamente, la comunicación no se realizará satisfactoriamente. z Los protocolos usados en Internet son más de 100, aunque hablaremos sólo de los más significativos: { { { { Protocolos de acceso al medio: Protocolo PPP Protocolo de red: protocolo IP Protocolos de transporte: Protocolo de control de transporte TCP Protocolos de Aplicación z Protocolo de transferencia de ficheros: FTP z Protocolo de búsqueda y recuperación de información: WWW z Protocolo de transferencia de correo: SMTP TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 TEMA 5 página 14 de 17 Técnicas Informáticas Curso 2010-2011 (c)Maximiliano Saiz Noeda SERVICIOS z Son muy numerosos y todos están apoyados en los protocolos antes vistos y en otros menos relevantes. { { { { { Servicio de telefonía Correo electrónico (e-mail) Transferencia de ficheros Servicios de conversación Servicios de búsqueda de Información z Buscadores de Internet (Google, Yahoo, Lycos, ...) { Intranet TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3 30 LAS DIRECCIONES EN INTERNET z Cada nodo u ordenador conectado a una red que use el protocolo IP (p. ej. Internet) debe identificarse de manera unívoca { Para ello usa la dirección IP z IP dinámica o estática z IP estática: siempre es la misma. Servidores. z IP dinámica: puede variar con cada conexión. Clientes. • Economiza el gastos de las compañías de telecomunicaciones z IP pública o privada z IP pública: visible desde el exterior (Internet). Dirección única. • Asignada en régimen de alquiler por los organismos competentes. z IP privada: visible sólo dentro de la misma red. • Se puede repetir en redes diferentes. • Gratuita. • Los datagramas se transforman de privados a públicos a través del NAT TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 TEMA 5 página 15 de 17 Técnicas Informáticas Curso 2010-2011 (c)Maximiliano Saiz Noeda INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3 31 LA IP ES UN NÚMERO EN BINARIO z Tamaño fijo de 32 bits (en la versión 4 del protocolo, IPv4) { Versión IPv6 es de 128 bits z Directamente en binario z Notación decimal con puntos 11000000011101010010010100000011 11000000.01110101.00100101.00000011 192.117.37.3 z 232 nodos = 4.294.967.296 nodos { No todos se pueden utilizar TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3 32 ¿QUÉ SECRETOS ESCONDEN LOS NÚMEROS DE LA IP? z Identificador: dirección IP { Números de 4 bytes separados por puntos { Una parte identifica a la red lógica del equipo y otra distingue al ordenador de los restantes de la misma red. z Diferenciamos tres clases de redes: Clase Primer octeto Id red Id nodo a b.c.d A 0XXXXXXX (0-127) B 10XXXXXX (128-191) a.b c.d C 110XXXXX (192-223) a.b.c d Nº redes Nº de nodos 27 = 128 224 = 16777216 214 = 16384 216 = 65536 221 = 2097152 28 = 256 z Así, 192.117.137.233 identifica a un ordenador definido por el cuarto byte (233) dentro de una red determinada por los tres primeros bytes. TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 TEMA 5 página 16 de 17 Técnicas Informáticas 33 Curso 2010-2011 (c)Maximiliano Saiz Noeda INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3 ENRUTADOR, SERVIDOR DE NOMBRES Y PUERTA DE ENLACE z Enrutador (router): se encarga de decidir hacia dónde deben ir los datagramas (dentro o fuera de la red). z Si corresponde, traduce las IP´s privadas a públicas (NAT) z Puerta de enlace (gateway): invoca al DNS para la resolución de nombres externos y dirige los datagramas desde el interior hacia el exterior y viceversa. z Tiene dos dispositivos de red: interior (ip privada) y exterior (ip pública) z El sistema de nombres de dominio (DNS) traduce un nombre en Internet a la cadena de dígitos (ip) correspondiente. Escribir en el navegador 193.145.233.8 z La Network Information Center (NIC) se encarga de registrar los nombres de dominio y actualizar los DNS z Lo que conocemos como router ADSL esta, en realidad, formado por un router, un módem y una puerta de enlace. TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 TEMA 5 página 17 de 17