INTRODUCCIONA LAS REDES

DE COMPUTADORAS

Una red de computadoras, también llamada red de ordenadores o red informática, es un conjunto de equipos (computadoras y/o dispositivos) conectados por medio de cables, señales, ondas o cualquier otro método de transporte de datos, que comparten información (archivos), recursos (CD-ROM, impresoras, etc.), servicios (acceso a internet, e-mail, chat, juegos), etc.

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Elementos que la conforman

La red está integrada por un nodo o terminal y un medio de transmisión. El nodo o terminal es el que inicia o termina la comunicación, como la computadora, aunque también hay otros dispositivos, como por ejemplo una impresora. Mientras que los medios de transmisión son los cables o las ondas electromagnéticas (tecnología inalámbrica, enlaces vía satélite, etc.). También se puede hablar de una subred, que es cuando los nodos están muy distantes y tienen entre sí nodos intermedios, conformando así entre ellos lo que se denomina una subred.

CLASIFICACIÓN DE REDES

Por alcance: •Red de área personal (PAN) •Red de área local (LAN) •Red de área de campus (CAN) •Red de área metropolitana (MAN) •Red de área amplia (WAN) •Red de área simple (SPL) •Red de área de almacenamiento (SAN)

Por método de la conexión: • Medios guiados: cable coaxial, cable de par

trenzado, fibra óptica y otros tipos de cables. • Medios no guiados: radio, infrarrojos,

microondas, láser y otras redes inalámbricas.

Por relación funcional: •Cliente-servidor •Igual-a-Igual (p2p)

CLASIFICACIÓN DE REDES

Por Topología de red: • Red en bus • Red en estrella • Red en anillo (o doble anillo) • Red en malla (o totalmente conexa) • Red en árbol • Red mixta (cualquier combinación de las anteriores)

Por la direccionalidad de los datos (tipos de transmisión) • Simplex (unidireccionales): un Equipo Terminal de Datos transmite y

otro recibe. (p. ej. streaming) • Half-Duplex (bidireccionales): sólo un equipo transmite a la vez.

También se llama Semi-Duplex (p. ej. una comunicación por equipos de radio, si los equipos no son full dúplex, uno no podría transmitir (hablar) si la otra persona está también transmitiendo (hablando) porque su equipo estaría recibiendo (escuchando) en ese momento).

• Full-Duplex (bidireccionales): ambos pueden transmitir y recibir a la vez una misma información. (p. ej. videoconferencia).

Las redes LAN (por Local Area Network) son las Redes de Área Local, es decir las redes pequeñas -como las que se utilizan en una empresa- en donde todas las estaciones están conectadas con el resto.

Las redes MAN (por Metropolitan Area Network), son las Redes de Áreas Metropolitanas, un poco más extensas que las anteriores ya que permiten la conexión en un nivel mas extenso, como una ciudad con una población pequeña.

Las redes WAN (por Wide Area Network) son las Redes de Área Extensa, aquellas de grandes dimensiones que conectan países e incluso continentes (Internet).

Componentes básicos de las redes de ordenadores

El ordenadorLa mayoría de los componentes de una red media son los ordenadores individuales, también denominados host; generalmente son sitios de trabajo (incluyendo ordenadores personales) o servidores.

Tarjetas de redPara lograr el enlace entre las computadoras y los medios de transmisión (cables de red o medios físicos para redes alámbricas e infrarojos ó radiofrecuencias para redes inalámbricas), es necesaria la intervención de una tarjeta de red o NIC (Network Card Interface) con la cual se puedan enviar y recibir paquetes de datos desde y hacia otras computadoras, empleando un protocolo para su comunicación y convirtiendo esos datos a un formato que pueda ser transmitido por el. El trabajo del adaptador de red es el de convertir las señales eléctricas que viajan por el cable (ej: red Ethernet) o las ondas de radio (ej: red Wifi) en una señal que pueda interpretar el ordenador.

El servidorEs el elemento principal de procesamiento, contiene el sistema operativo de red y se encarga de administrar todos los procesos dentro de ella, controla también el acceso a los recursos comunes como son las impresoras y las unidades de almacenamiento.

El sistema operativo de red (NOS, Network Operating System)Es el programa (software) que permite el control de la red y reside en el servidor. Ejemplos de estos sistemas operativos de red son: NetWare, OS/2, LANtastic, Novell, Linux, Unix, Windows Server, etc..

Cableado de una red

Principales tipos de cables

Actualmente, la gran mayoría de las redes están conectadas por algún tipo de cableado, que actúa como medio de transmisión por donde pasan las señales entre los equipos. Hay disponibles una gran cantidad de tipos de cables para cubrir las necesidades y tamaños de las diferentes redes, desde las más pequeñas a las más grandes.

Existe una gran cantidad de tipos de cables. Algunos fabricantes de cables publican un catálogo con más de 2.000 tipos diferentes que se pueden agrupar en tres grupos principales que conectan la mayoría de las redes:

•Cable coaxial. •Cable de par trenzado (apantallado y no apantallado).•Cable de fibra óptica.

CABLE COAXIALHubo un tiempo donde el cable coaxial fue el más utilizado. Existían dos importantes razones para la utilización de este cable: era relativamente barato, y era ligero, flexible y sencillo de manejar.Un cable coaxial consta de un núcleo de hilo de cobre rodeado por un aislante, un apantallamiento de metal trenzado y una cubierta externa.

El término apantallamiento hace referencia al trenzado o malla de metal (u otro material) que rodea algunos tipos de cable. El apantallamiento protege los datos transmitidos absorbiendo las señales electrónicas espúreas, llamadas ruido, de forma que no pasan por el cable y no distorsionan los datos. Al cable que contiene una lámina aislante y una capa de apantallamiento de metal trenzado se le denomina cable apantallado doble.

Para entornos que están sometidos a grandes interferencias, se encuentra disponible un apantallamiento cuádruple.Este apantallamiento consta de dos láminas aislantes, y dos capas de apantallamiento de metal trenzado.

Tipos de cable coaxial

Hay dos tipos de cable coaxial:• Cable fino (Thinnet). • Cable grueso (Thicknet). El tipo de cable coaxial más apropiado depende de las necesidades de la red en particular.

Cable Thinnet (Ethernet fino). El cable Thinnet es un cable coaxial flexible de unos 0,64 centímetros de grueso (0,25 pulgadas). Este tipo de cable se puede utilizar para la mayoría de los tipos de instalaciones de redes, ya que es un cable flexible y fácil de manejar.

El cable coaxial Thinnet puede transportar una señal hasta una distancia aproximada de 185 metros antes de que la señal comience a sufrir atenuación.

El cable Thinnet está incluido en un grupo que se denomina la familia RG-58 y tiene una impedancia de 50 ohm. (La impedancia es la resistencia, medida en ohmios, a la corriente alterna que circula en un hilo.)

La característica principal de la familia RG-58 es el núcleo central de cobre y los diferentes tipos de cable de esta familia son:•RG-58/U: Núcleo de cobre sólido. •RG-58 A/U: Núcleo de hilos trenzados.  •RG-58 C/U: Especificación militar de RG-58 A/U.  •RG-59: Transmisión en banda ancha, como el cable de televisión. •RG-60: Mayor diámetro y considerado para frecuencias más altas que RG-59, pero también utilizado para transmisiones de banda ancha.  •RG-62: Redes ARCnet.

El cable Thicknet (Ethernet grueso). El cable Thicknet es un cable coaxial relativamente rígido de aproximadamente 1.27 centímetros de diámetro. Al cable Thicknet a veces se le denomina Ethernet estándar debido a que fue el primer tipo de cable utilizado con la conocida arquitectura de red Ethernet. El núcleo de cobre del cable Thicknet es más grueso que el del cable Thinnet.

Cuanto mayor sea el grosor del núcleo de cobre, más lejos puede transportar las señales. El cable Thicknet puede llevar una señal a 500 metros. Por tanto, debido a la capacidad de Thicknet para poder soportar transferencia de datos a distancias mayores, a veces se utiliza como enlace central o backbone para conectar varias redes más pequeñas basadas en Thinnet.

En su forma más simple, un cable de par trenzado consta de dos hilos de cobre aislados y entrelazados. Hay dos tipos de cables de par trenzado:• Cable de par trenzado sin apantallar (UTP)• Cable de par trenzado apantallado (STP)

CABLE DE PAR TRENZADO

A menudo se agrupan una serie de hilos de par trenzado y se encierran en un revestimiento protector para formar un cable. El número total de pares que hay en un cable puede variar. El trenzado elimina el ruido eléctrico de los pares adyacentes y de otras fuentes como motores, relés y transformadores.

Cable de par trenzado sin apantallar (UTP)

El UTP, con la especificación 10BaseT, es el tipo más conocido de cable de par trenzado y ha sido el cableado LAN más utilizado en los últimos años. El segmento máximo de longitud de cable es de 100 metros.

El cable UTP tradicional consta de dos hilos de cobre aislados. Las especificaciones UTP dictan el número de entrelazados permitidos por pie de cable; el número de entrelazados depende del objetivo con el que se instale el cable. 

La especificación 568A Commercial Building Wiring Standard de la Asociación de Industrias Electrónicas e Industrias de la Telecomunicación (EIA/TIA) especifica el tipo de cable UTP que se va a utilizar en una gran variedad de situaciones y construcciones. El objetivo es asegurar la coherencia de los productos para los clientes. Estos estándares definen cinco categorías de UTP:

• Categoría 1. Hace referencia al cable telefónico UTP tradicional que resulta adecuado para transmitir voz, pero no datos. La mayoría de los cables telefónicos instalados antes de 1983 eran cables de Categoría 1.

• Categoría 2. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 4 megabits por segundo (mbps), Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre.

• Categoría 3. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 16 mbps. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre con tres entrelazados por pie.

• Categoría 4. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 20 mbps. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre.

• Categoría 5. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 100 mbps. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre.

UTP Categoría 3

• Categoría 5a. También conocida como Categoría 5+ ó Cat5e. Ofrece mejores prestaciones que el estándar de Categoría 5. Para ello se deben cumplir especificaciones tales como una atenuación al ratio crosstalk (ARC) de 10 dB a 155 Mhz y 4 pares para la comprobación del Power Sum NEXT. Este estándar todavía no está aprobado

• Nivel 7. Proporciona al menos el doble de ancho de banda que la Categoría 5 y la capacidad de soportar Gigabit Ethernet a 100 m. El ARC mínimo de 10 dB debe alcanzarse a 200 Mhz y el cableado debe soportar pruebas de Power Sum NEXT, más estrictas que las de los cables de Categoría 5 Avanzada.

El cable de par trenzado utiliza conectores telefónicos RJ-45 para conectar a un equipo. Éstos son similares a los conectores telefónicas RJ11. Aunque los conectores RJ-11 y RJ-45 parezcan iguales a primera vista, hay diferencias importantes entre ellos.

El conector RJ-45 contiene ocho conexiones de cable, mientras que el RJ-11 sólo contiene cuatro.

Existe una serie de componentes que ayudan a organizar las grandes instalaciones UTP y a facilitar su manejo.

CONEXIÓN PUNTO A PUNTO CONEXIÓN EN PAR TRENZADO

Armarios y racks de distribución.

Los armarios y los racks de distribución pueden crear más sitio para los cables en aquellos lugares donde no hay mucho espacio libre en el suelo. Su uso ayuda a organizar una red que tiene muchas conexiones.Paneles de conexiones ampliables. Existen diferentes versiones que admiten hasta 96 puertos y alcanzan velocidades de transmisión de hasta 100 Mbps.

CABLE DE FIBRA ÓPTICA

En el cable de fibra óptica las señales que se transportan son señales digitales de datos en forma de pulsos modulados de luz. Esta es una forma relativamente segura de enviar datos debido a que, a diferencia de los cables de cobre que llevan los datos en forma de señales electrónicas, los cables de fibra óptica transportan impulsos no eléctricos. Esto significa que el cable de fibra óptica no se puede pinchar y sus datos no se pueden robar.

El cable de fibra óptica es apropiado para transmitir datos a velocidades muy altas y con grandes capacidades debido a la carencia de atenuación de la señal y a su pureza.

COMPOSICIÓN DEL CABLE DE FIBRA ÓPTICA

Una fibra óptica consta de un cilindro de vidrio extremadamente delgado, denominado núcleo, recubierto por una capa de vidrio concéntrica, conocida como revestimiento. Las fibras a veces son de plástico. El plástico es más fácil de instalar, pero no puede llevar los pulsos de luz a distancias tan grandes como el vidrio.Debido a que los hilos de vidrio pasan las señales en una sola dirección, un cable consta de dos hilos en envolturas separadas. Un hilo transmite y el otro recibe.

Una capa de plástico de refuerzo alrededor de cada hilo de vidrio y las fibras Kevlar ofrecen solidez. En el conector de fibra óptica, las fibras de Kevlar se colocan entre los dos cables. Al igual que sus homólogos (par trenzado y coaxial), los cables de fibra óptica se encierran en un revestimiento de plástico para su protección.

Las transmisiones del cable de fibra óptica no están sujetas a intermodulaciones eléctricas y son extremadamente rápidas, comúnmente transmiten a unos 100 Mbps, con velocidades demostradas de hasta 1 gigabit por segundo (Gbps). Pueden transportar una señal (el pulso de luz) varios kilómetros.

El cable de fibra óptica se utiliza si:• Necesita transmitir datos a velocidades muy altas y a grandes distancias en un medio muy seguro.

El cable de fibra óptica no se utiliza si:• Tiene un presupuesto limitado. • No tiene el suficiente conocimiento para instalar y conectar los dispositivos de forma apropiada.

Se pueden utilizar dos técnicas para transmitir las señales codificadas a través de un cable:

TRANSMISIÓN DE LA SEÑAL

Transmisión en banda base

Los sistemas en banda base utilizan señalización digital en un único canal. Las señales fluyen en forma de pulsos discretos de electricidad o luz. Con la transmisión en banda base, se utiliza la capacidad completa del canal de comunicación para transmitir una única señal de datos.

La señal viaja a lo largo del cable de red y, por tanto, gradualmente va disminuyendo su intensidad, y puede llegar a distorsionarse. Si la longitud del cable es demasiado larga, la señal recibida puede no ser reconocida o puede ser tergiversada.

Como medida de protección, los sistemas en banda base a veces utilizan repetidores para recibir las señales y retransmitirlas a su intensidad y definición original. Esto incrementa la longitud útil de un cable.

Transmisión en banda ancha

Los sistemas de banda ancha utilizan señalización analógica y un rango de frecuencias. Con la transmisión analógica, las señales son continuas y no discretas. Las señales circulan a través del medio físico en forma de ondas ópticas o electromagnéticas. Con la transmisión en banda ancha, el flujo de la señal es unidireccional.

Si el ancho de banda disponible es suficiente, varios sistemas de transmisión analógica, como la televisión por cable y transmisiones de redes, se pueden mantener simultáneamente en el mismo cable.

A cada sistema de transmisión se le asigna una parte del ancho de banda total. Todos los dispositivos asociados con un sistema de transmisión dado, por ejemplo, todas los equipos que utilicen un cable LAN, deben ser configuradas, de forma que sólo utilicen las frecuencias que están dentro del rango asignado.

Mientras que los sistemas de banda base utilizan repetidores, los sistemas de banda ancha utilizan amplificadores para regenerar las señales analógicas y su intensidad original.

EQUIPO DE CONECTIVIDAD

HUB o CONCENTRADOR

Es un equipo de redes que permite conectar entre sí otros equipos y retransmite los paquetes que recibe desde cualquiera de ellos a todos los demás. Los hubs han dejado de ser utilizados, debido al gran nivel de colisiones y tráfico de red que propician.Un concentrador funciona repitiendo cada paquete de datos en cada uno de los puertos con los que cuenta, excepto el puerto del que ha recibido el paquete, de forma que todos los puntos tienen acceso a los datos.

CONMUTADOR o SWITCH

Es un dispositivo digital de lógica de interconexión de redes de computadores que opera en la capa 2 (nivel de enlace de datos) del modelo OSI. Su función es interconectar dos o más segmentos de red, de manera similar a los puentes (bridges), pasando datos de un segmento a otro de acuerdo con la dirección MAC de destino de las tramas en la red.

Store-and-ForwardLos switches Store-and-Forward guardan cada trama en un buffer antes del intercambio de información hacia el puerto de salida. Mientras la trama está en el buffer, el switch calcula y mide el tamaño de la misma. Si falla, o el tamaño es pequeño o grande (un cuadro Ethernet tiene entre 64 bytes y 1518 bytes) la trama es descartada. Si todo se encuentra en orden es encaminada hacia el puerto de salida.

Cut-ThroughLos Switches Cut-Through fueron diseñados para reducir esta latencia. Esos switches minimizan el delay leyendo sólo los 6 primeros bytes de datos de la trama, que contiene la dirección de destino MAC, e inmediatamente la encaminan.

Adaptative Cut-ThroughLos switches que procesan tramas en el modo adaptativo soportan tanto store-and-forward como cut-through. Cualquiera de los modos puede ser activado por el administrador de la red, o el switch puede ser inteligente para escoger entre los dos métodos, basado en el número de tramas con error que pasan por los puertos.

CLASIFICACIÓN DE SWITCHES

Switches de Capa 2 o Layer 2 SwitchesSon los switches tradicionales, que funcionan como puentes multi-puertos. Su principal finalidad es dividir una LAN en múltiples dominios de colisión, o en los casos de las redes en anillo, segmentar la LAN en diversos anillos. Basan su decisión de envío en la dirección MAC destino que contiene cada trama. Los switches de nivel 2 posibilitan múltiples transmisiones simultáneas sin interferir en otras sub-redes.

Switches de Capa 3 o Layer 3 SwitchesSon los switches que, además de las funciones de la capa 2, incorporan algunas funciones de enrutamiento o routing. Los switches de capa 3 soportan también la definición de redes virtuales (VLAN‘s)

Switches de Capa 4 o Layer 4 SwitchesEstán en el mercado hace poco tiempo y hay una controversia en relación con la adecuada clasificación de estos equipos. Muchas veces son llamados de Layer 3+ (Layer 3 Plus).Básicamente, incorporan a las funcionalidades de un switch de capa 3 la habilidad de implementar la políticas y filtros a partir de informaciones de capa 4 o superiores, como puertos TCP/UDP, SNMP, FTP, etc.

El modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, Open System Interconnection) fue el modelo de red descriptivo creado por la Organización Internacional para la Estandarización lanzado en 1984. Es decir, fue un marco de referencia para la definición de arquitecturas de interconexión de sistemas de comunicaciones.

CAPA 7 – Ofrece a las aplicaciones (de usuario) la posibilidad de acceder a los servicios de las demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos, HTTP, FTTP, SMTP, POP, SSH

CAPA 6 – Se encarga de la representación de la información, aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres, números, sonido o imágenes, los datos lleguen de manera reconocible.

CAPA 5 - Se encarga de mantener y controlar el diálogo entre dos computadoras que están transmitiendo datos. Ofrece servicios que como: Control de sesión entre emisor y receptor, Control de la concurrencia, Mantener puntos de verificación en la comunicación.

CAPA 4 - Su función básica es aceptar los datos enviados por las capas superiores, dividirlos en pequeñas partes si es necesario, y pasarlos a la capa de red. También se asegura que lleguen correctamente al otro lado de la comunicación. Otra característica es que debe aislar a las capas superiores de las implementaciones de tecnologías de red en las capas inferiores.

CAPA 3 - El objetivo de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino. Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan en castellano encaminadores , routers o enrutadores.

CAPA 2 - Se ocupa del direccionamiento físico, de la topología de la red, del acceso a la red, de la notificación de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo.

CAPA 1 - Se encarga de las conexiones físicas de la computadora hacia la red, se refiere al medio físico (medios guiados y medios no guiados); características del medio, como a la forma en la que se transmite la información.

ROUTERS o ENRUTADOR

Direccionador, ruteador o encaminador es un dispositivo de hardware para interconexión de red de ordenadores que opera en la capa tres (nivel de red). Un router es un dispositivo para la interconexión de redes informáticas que permite asegurar el enrutamiento de paquetes entre redes o determinar la ruta que debe tomar el paquete de datos.

ACCES POINT

Un punto de acceso inalámbrico (WAP o AP por sus siglas en inglés: Wireless Access Point) en redes de computadoras es un dispositivo que interconecta dispositivos de comunicación inalámbrica para formar una red inalámbrica. Normalmente un WAP también puede conectarse a una red cableada, y puede transmitir datos entre los dispositivos conectados a la red cable y los dispositivos inalámbricos. Los puntos de acceso inalámbricos tienen direcciones IP asignadas, para poder ser configurados.

Son los encargados de crear la red, están siempre a la espera de nuevos clientes a los que dar servicios. El punto de acceso recibe la información, la almacena y la transmite entre la WLAN (Wireless LAN) y la LAN cableada.

Un único punto de acceso puede soportar un pequeño grupo de usuarios y puede funcionar en un rango de treinta metros. Este o su antena son normalmente colocados en alto pero podría colocarse en cualquier lugar en que se obtenga la cobertura de radio deseada.

El usuario final accede a la red WLAN a través de adaptadores. Estos proporcionan una interfaz entre el sistema de operación de red del cliente (NOS: Network Operating System) y las ondas, mediante una antena inalambrica.