Técnicas Informáticas - RUA

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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
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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
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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.
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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).
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INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3
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¿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, ...).
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¿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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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
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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
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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
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¿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.
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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.
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