tema 5 comunicaciones y redes - RUA

Técnicas Informáticas
Curso 2012-2013
(c)Maximiliano Saiz Noeda
Grado en Gestión y Administración Pública
TEMA 5
COMUNICACIONES Y REDES
UNIVERSIDAD DE ALICANTE
CONTENIDO






Introducción
Transmisión de datos
Medios de transmisión
Redes conmutadas
Internet
Direcciones IP
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OBJETIVOS Y BIBLIOGRAFÍA
◦ 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.
◦ Bibliografía
 Dordoigne, José; Redes Informáticas. Nociones fundamentales (3ª
edición). Ediciones Eni. Barcelona. 2011.
 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.
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PLANTEAMIENTO HISTÓRICO
◦ 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
◦ Los sistemas de telecomunicaciones
 Telégrafo (Samuel Finley Breese Morse en 1844)
 Teléfono (Alexander Graham Bell, 1876 y Elisha Gray).
 Teletipo
◦ La electrónica: transmisión de imágenes y digitalización
 Transmisión binaria de los datos
 Potencia de procesamiento informático
 Avances tecnológicos en transmisión de datos
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ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN
Fuente de
información
Codificador
MEDIO
Transmisor
Decodificador
Destino
Receptor
◦ Fuente de información: lo que se quiere transmitir.
◦ Codificador/Transmisor: transforma lo que se desea
transmitir al formato adecuado para su transmisión.
◦ Canal: es el medio por el que se propaga la información.
◦ Decodificador/Receptor: transforma las señales del medio
al tipo de información original.
◦ Destino: elemento que recibe la información
transformada.
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TIPOS DE COMUNICACIÓN
◦ Tipos de comunicación
 Comunicación símplex
 comunicación unidireccional.
 muy poco usada en transmisión de datos salvo en los medios de
comunicación como la televisión o la radio.
 Comunicación semidúplex
 unidireccional.
 permite la comunicación en ambos sentidos.
 comunicación entre radioaficionados.
 Comunicación dúplex integral
 comunicación bidireccional.
 mucho más potente y exige mecanismos de comunicación más
costosos.
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EVOLUCIÓN
◦ Proceso local
 tarjetas perforadas.
 Gran volumen, consumo y necesidades de mantenimiento.
◦ Teleproceso
 grandes ordenadores con terminales interconectados.
 introducción y obtención de datos a distancia.
◦ Proceso distribuido
 ordenadores geográficamente dispersos, conectados e
independientes.
 flexibilidad, modularidad y bajos costes de transmisión.
 Arquitectura cliente-servidor.
◦ La red
 red mundial como un sistema informático global (ciberespacio).
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INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3
¿ANALÓGICO O DIGITAL?
TRANSMISIÓN DIGITAL
TRANSMISIÓN ANALÓGICA
1-------------------------------------
1-------------------------------------
0 -------------------------------------
0 -------------------------------------

Transmisión continua de los
datos (onda senoidal).

Desventajas en la transmisión
por canales electromagnéticos
◦ Degradación de la señal
◦ Sensibilidad a los ruidos

Transmisión discreta de los
datos (onda cuadrada)
◦ Transmisión digital o binaria
◦ Control de errores (CRC)

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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INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3
¿ANALÓGICO O DIGITAL?
TRANSMISIÓN DIGITAL
TRANSMISIÓN ANALÓGICA
La tarjeta de red
El Módem

Conversión señal de digital a
analógica y viceversa para
adaptarlo a la línea telefónica.

Velocidad de hasta 56 Kbps.

Tecnología DSL

Intermediaria ordenador-red
◦ Adapta las señales digitales al
canal de transmisión de la red,
empaquetando la información y
controlando el acceso al medio

Hace uso de los protocolos de
comunicación de la red
 Hasta 8Mbps de recepción
 Hasta 1Mbps de envío

Diferentes tipos dependiendo
del cableado o topología de red
◦ Las nuevas tecnologías ADSL
aumentan esta velocidad a
56Mbps/12Mbps (VDSL)

Velocidad hasta 1Gbps
◦ Tecnología digital sobre pares de
cobre
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INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3
REDES DE ORDENADORES
◦ Estructura de comunicación entre ordenadores
 Conjunto de equipos conectados por medio de cualquier canal
de comunicación con el fin de compartir recursos o servicios
 Hardware (impresoras, sistemas de almacenamiento, etc.)
 Software (aplicaciones, archivos, datos, etc.)
◦ Partes de una red de ordenadores
 Dispositivos de red: conjunto de elementos físicos que hacen
posible la comunicación
 Nodos: ordenadores, encaminadores, etc.
 Canal de comunicación: cable, aire, etc.
 Programas de red: software que permite controlar el
funcionamiento de la red
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INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3
MEDIOS DE TRANSMISIÓN
◦ 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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INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3
PAR TRENZADO
 El más antiguo y todavía el más usado
 Dos hilos de cobre aislados que se enrollan entre sí para reducir
la interferencia por el acoplamiento capacitivo entre los hilos
(diafonía)
 Su aplicación más frecuente es la telefonía, especialmente en el
bucle de abonado
 Pueden transmitir datos a varios kms sin amplificadores
 En el caso de grandes distancias se precisan repetidores para
amplificar la señal
 Los cables de pares trenzados se pueden usar tanto para la
transmisión analógica como la digital
 Bajo coste y rendimiento aceptable
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INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3
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




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
 estándar usado para la televisión
 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:
 Emisor: diodo láser que emite un punto luminoso cuando se le
aplica una corriente eléctrica
 Medio de transmisión: fibra de vidrio ultrafino
 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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INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3
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
 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.
 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.
 Microondas por satélites:
 situados en órbitas geoestacionarias.
 nuevos satélites situados en órbitas más cercanas a la tierra.
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CONMUTACIÓN
 Transmisión de la información entre los nodos (o conmutadores)
que encaminan la señal por un circuito concreto de un conjunto
de ellos.
 Conmutación de circuitos:
 Camino físico dedicado entre los dos equipos. Pasos:
 Establecimiento del circuito
 Transferencia de datos
 Desconexión del circuito
 Ineficiente: el circuito está ocupado aunque no haya transacción de
datos.
 Conmutación de paquetes
 Información dividida en paquetes de igual longitud
 Existen dos formas de manejar el flujo de paquetes:
 Datagrama: cada paquete se trata de forma independiente
 Circuito virtual: se establece un canal lógico antes del envío.
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REDES DE ÁREA LOCAL: Introducción
◦ Tipos de redes en función de su extensión:
 Redes de área local (RAL o LAN)
 Pequeñas extensiones.
 Líneas fiables, de alta velocidad y de expansión geográfica reducida.
 Redes de área extensa (RAE o WAN)
 Las conexiones abarcan una extensión geográfica muy grande.
 Las velocidades descienden.
 Redes de área metropolitana (RAM o MAN)
 Redes de extensión media con características de las dos anteriores.
◦ 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.
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REDES DE ÁREA LOCAL: Aspectos fundamentales
◦ Alcance: entre pocos metros y algunos kilómetros.
◦ Velocidad de transmisión: elevada en comparación con las
líneas telefónicas (1Gbps aunque nuevas tecnologías
amplían esta velocidad).
◦ Topología: posición relativa de los equipos conectados.
◦ Protocolos de acceso al medio: definidos por un conjunto
de reglas o convenciones usadas para establecer y
controlar las comunicaciones.
◦ 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.
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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.
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REDES DE ÁREA LOCAL: Componentes
◦ SO de red: programas necesarios para la gestión de la
red, el control de las comunicaciones, etc.
◦ 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.
◦ Cableado: es la materialización del medio de transmisión.
Usa los cables antes detallados aunque actualmente se
instalan redes sin hilos (Redes Locales Inalámbricas).
◦ Interconexión con otras RAL cercanas: que facilitan la
conexión de un área local con otra.
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INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3
INTERCONEXIÓN DE REDES
 Concentrador (hub)
 Centraliza el cableado de una red y permite ampliarla.
 Recibe una señal y la repite emitiéndola por sus diferentes puertos.
 Puente (bridge)
 Interconecta redes de diferentes topologías y diferentes protocolos
de acceso.
 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)
 Segmenta una red para aumentar su rendimiento.
 A diferencia del puente, sólo permite conectar redes que utilizan los
mismos protocolos de acceso.
 A diferencia del concentrador, envía las tramas exclusivamente por el
puerto de salida donde se encuentra la estación destinataria.
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INTRODUCCIÓN
◦ Se presenta como una inmensa red de ordenadores
diferentes conectados entre sí y distribuidos por todo
el planeta.
◦ 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.
◦ 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
◦ 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).
◦ Problema: protocolo de comunicaciones potente y
versátil
 1974: diseño de la familia de protocolos TCP/IP
 TCP (Transport Control Protocol): responsable de transferir los datos
de un ordenador a otro de manera fiable
 IP (Internet Protocol): encargado del direccionamiento individual de
los datagramas entre los nodos de la red.
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ORGANIZACIÓN
◦ Internet tiene una fama merecida de red anárquica
◦ Conjunto de instituciones encargadas de organizar y
controlar aspectos como los procedimientos de
coordinación y los mecanismos de interconexión.
◦ 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
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ARQUITECTURA
◦ 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.).
◦ Esta estructura proporciona una conexión potente,
versátil y transparente al usuario.
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PROTOCOLOS
◦ Conjunto de reglas formuladas para el intercambio de
datos entre dos partes de una comunicación.
 ¿Dígame?
◦ Si no se siguen las reglas del protocolo estrictamente, la
comunicación no se realizará satisfactoriamente.
◦ 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
 Protocolo de transferencia de ficheros: FTP
 Protocolo de transferencia de correo: SMTP
 …
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SERVICIOS
◦ 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
 Buscadores de Internet (Google, Yahoo, Lycos, ...)
 Intranet
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INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3
LAS DIRECCIONES EN INTERNET
 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
 IP dinámica o estática
 IP estática: siempre es la misma. Servidores.
 IP dinámica: puede variar con cada conexión. Clientes.
 Economiza el gastos de las compañías de telecomunicaciones
 IP pública o privada
 IP pública: visible desde el exterior (Internet). Dirección única.
 Asignada en régimen de alquiler por los organismos competentes.
 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
TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5
NAT
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INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3
LA IP ES UN NÚMERO EN BINARIO
◦ Tamaño fijo de 32 bits (en la versión 4 del protocolo,
IPv4)
 Versión IPv6 es de 128 bits
◦ Directamente en binario
◦ Notación decimal con puntos
11000000011101010010010100000011
11000000.01110101.00100101.00000011
192.117.37.3
◦ 232 nodos = 4.294.967.296 nodos
 No todos se pueden utilizar
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INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3
¿QUÉ SECRETOS ESCONDEN LOS NÚMEROS DE LA IP?
◦ 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.
 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
27
= 128
Nº de nodos
2 24 = 16777216
214 = 16384
2 16 = 65536
221 = 2097152
28 = 256
 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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INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 3
ENRUTADOR, SERVIDOR DE NOMBRES Y PUERTA DE ENLACE
 Enrutador (router): se encarga de decidir hacia dónde deben ir
los datagramas (dentro o fuera de la red).
 Si corresponde, traduce las IP´s privadas a públicas (NAT)
 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.
 Tiene dos dispositivos de red: interior (ip privada) y exterior (ip
pública)
 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
 La Network Information Center (NIC) se encarga de registrar los
nombres de dominio y actualizar los DNS
 Lo que conocemos como router ADSL esta, en realidad, formado
por un router, un módem y una puerta de enlace.
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