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Técnicas Informáticas Curso 2011-2012 (c)Maximiliano Saiz Noeda

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TEMA 5TEMA 5TEMA TEMA

Grado en Gestión y Administración Pública

UNIVERSIDAD DE ALICANTE

COMUNICACIONES Y REDESCOMUNICACIONES Y REDES

Tema 5Tema 5CONTENIDOCONTENIDO

IntroducciónTransmisión de datosMedios de transmisiónRedes conmutadasInternetDirecciones IP

TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 2



Tema 5Tema 5OBJETIVOS Y BIBLIOGRAFÍAOBJETIVOS Y BIBLIOGRAFÍA

◦ ObjetivosProporcionar conceptos básicos relacionados con la transmisión de datos y las redes de datos.Presentar el potencial de Internet como recurso clave en la SI.

◦ BibliografíaGarcía, Fernando; Chamorro, Félix; Molina, José M.; Informática deGestión 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.


IntroducciónIntroducciónPLANTEAMIENTO HISTPLANTEAMIENTO HISTÓÓRICORICO

◦ La necesidad de comunicación es innata al hombreEl hablaSistemas de comunicación para distancias más largasLa escritura: de las tablas de arcilla a la imprenta

◦ Los sistemas de telecomunicacionesTelégrafo (Samuel Finley Breese Morse en 1844)Teléfono (Alexander Graham Bell, 1876 y Elisha Gray).Teletipo

◦ La electrónica: transmisión de imágenes y digitalizaciónTransmisión binaria de los datosPotencia de procesamiento informáticoAvances tecnológicos en transmisión de datos




IntroducciónIntroducciónELEMENTOS DE UN SISTEMA DE COMUNICACIELEMENTOS DE UN SISTEMA DE COMUNICACIÓÓNN

◦ Fuente de información: lo que se quiere transmitir.◦ Codificador/Transmisor: transforma lo que se desea

Fuente de información MEDIO Destino

Codificador

Transmisor

Decodificador

Receptor

◦ 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.


IntroducciónIntroducciónTIPOS DE COMUNICACIÓNTIPOS DE COMUNICACIÓN

◦ Tipos de comunicaciónComunicación símplex

comunicación unidireccional.muy poco usada en transmisión de datos salvo en los medios de comunicación como la televisión o la radio.

Comunicación semidúplexpunidireccional.permite la comunicación en ambos sentidos.comunicación entre radioaficionados.

Comunicación dúplex integralcomunicación bidireccional.mucho más potente y exige mecanismos de comunicación más costosos.




Transmisión de datosTransmisión de datosEVOLUCIÓNEVOLUCIÓN

◦ Proceso localtarjetas perforadas.Gran volumen, consumo y necesidades de mantenimiento.

◦ Teleprocesograndes ordenadores con terminales interconectados.introducción y obtención de datos a distanciaintroducción y obtención de datos a distancia.

◦ Proceso distribuidoordenadores geográficamente dispersos, conectados e independientes.flexibilidad, modularidad y bajos costes de transmisión. Arquitectura cliente-servidor.

◦ La redred mundial como un sistema informático global (ciberespacio).


Transmisión de datosTransmisión de datos¿ANALÓGICO O DIGITAL?¿ANALÓGICO O DIGITAL?

TRANSMISIÓN ANALÓGICA

Transmisión continua de los datos (onda senoidal)

TRANSMISIÓN DIGITAL

Transmisión discreta de los datos (onda cuadrada)

INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 38

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datos (onda senoidal).

Desventajas en la transmisión por canales electromagnéticos◦ Degradación de la señal

◦ Sensibilidad a los ruidos

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, ...).




Transmisión de datosTransmisión de datos¿ANALÓGICO O DIGITAL?¿ANALÓGICO O DIGITAL?

TRANSMISIÓN ANALÓGICA

El MódemConversión señal de digital a analógica y viceversa para adaptarlo a la línea telefónica.

TRANSMISIÓN DIGITAL

La tarjeta de redIntermediaria ordenador-red◦ Adapta las señales digitales al

canal de transmisión de la red, d l i f ió


Velocidad de hasta 56 Kbps.Tecnología DSL◦ Tecnología digital sobre pares de

cobreHasta 8Mbps de recepciónHasta 1Mbps de envío

◦ Las nuevas tecnologías ADSL aumentan esta velocidad a 56Mbps/12Mbps (VDSL)

empaquetando la información ycontrolando el acceso al medio

Hace uso de los protocolos de comunicación de la red Diferentes tipos dependiendo del cableado o topología de red

Velocidad hasta 1Gbps


Transmisión de datosTransmisión de datosREDES DE ORDENADORESREDES DE ORDENADORES

◦ Estructura de comunicación entre ordenadoresConjunto 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 ordenadoresDispositivos 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




Transmisión de datosTransmisión de datosMEDIOS DE TRANSMISIÓNMEDIOS 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 trenzadoCoaxialFibra óptica


Fibra óptica

No guiados: proporcionan un soporte para que las ondas se transmitan, pero no las dirigen (aire)

InfrarrojosMicroondasSatélite


Medios de transmisiónMedios de transmisiónPAR TRENZADOPAR TRENZADO

El más antiguo y todavía el más usadoDos 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 amplificadoresEn 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 digitalBajo coste y rendimiento aceptable




Medios de transmisiónMedios de transmisiónCABLE CABLE COAXIALCOAXIAL

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 protectorTransmisión digital: cable coaxial en banda base

elevado ancho de banda inmunidad a los ruidos eléctricos


Velocidad puede ser de hasta 10Mbps en 1kmUso habitual en redes de área local y en telefonía de largas distancias

Transmisión analógica: cable coaxial de banda anchaestándar usado para la televisiónMás 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


Medios de transmisiónMedios de transmisiónFIBRA ÓPTICAFIBRA ÓPTICA

Partes de un sistema óptico de transmisión de datos:Emisor: diodo láser que emite un punto luminoso cuando se le aplica una corriente eléctricaMedio de transmisión: fibra de vidrio ultrafinoDetector: 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 químicosInconvenientes: instalación delicada y no es capaz de transportar energía eléctrica




Medios de transmisiónMedios de transmisiónTRANSMISIÓN INALÁMBRICATRANSMISIÓN 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 láserVentajas: baratos y de transmisión digitalDesventajas: muy sensibles a los agentes atmosféricos Además el


Desventajas: muy sensibles a los agentes atmosféricos. Además, elhaz producido obliga a una alineación muy precisa de las antenas.

Grandes distancias: microondas terrestresemitidas y recibidas por antenas parabólicasVentajas: se puede alcanzar una gran distanciaDesventajas: 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.


Redes conmutadasRedes conmutadasCONMUTACIÓNCONMUTACIÓN

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 circuitoTransferencia de datosDesconexión del circuito

Ineficiente: el circuito está ocupado aunque no haya transacción de datos.

Conmutación de paquetesInformación dividida en paquetes de igual longitudExisten dos formas de manejar el flujo de paquetes:

Datagrama: cada paquete se trata de forma independienteCircuito virtual: se establece un canal lógico antes del envío.




Redes conmutadasRedes conmutadasREDES DE ÁREA LOCAL: IntroducciónREDES 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 grandeLas 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.


Redes conmutadasRedes conmutadasREDES DE ÁREA LOCAL: Aspectos fundamentalesREDES 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.p g p q p◦ 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).




Redes conmutadasRedes conmutadasREDES DE ÁREA LOCAL: TopologíasREDES 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.



ANILLO◦ Nodos conectados formando un anillo.◦ Similar a la topología en bus pero sin

terminadores◦ Red barata y de fácil ampliación◦ 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.





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,co t o a o po u ú co qu po,◦ 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 21

Redes conmutadasRedes conmutadasREDES DE ÁREA LOCAL: ComponentesREDES 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.




Redes conmutadasRedes conmutadasINTERCONEXIÓN DE REDESINTERCONEXIÓN 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 quese 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.


InternetInternetINTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

◦ 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 ocon 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.




InternetInternetHISTORIAHISTORIA

◦ 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 redes1983: segregación de Arpanet de las conexiones entre ordenadores

l h d d d f (M lN ) N dmilitares para hacer su propia red de defensa (MilNet). Nacimiento deINTERNET (INTERnational NETwork of Computers).

◦ Problema: protocolo de comunicaciones potente y versátil

1974: diseño de la familia de protocolos TCP/IPTCP (Transport Control Protocol): responsable de transferir los datos de un ordenador a otro de manera fiableIP (Internet Protocol): encargado del direccionamiento individual de los datagramas entre los nodos de la red.


InternetInternetORGANIZACIÓNORGANIZACIÓN

◦ 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):( y)

sociedad sin ánimo de lucro constituida por individuos y organizaciones públicas y privadas involucradas en InternetEstructurada 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.




InternetInternetARQUITECTURAARQUITECTURA

◦ 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 atiendeCapa de red: dirige y encamina los datos, comprueba errores y atiendelas 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.


InternetInternetPROTOCOLOSPROTOCOLOS

◦ 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 PPPProtocolo de red: protocolo IPProtocolos de transporte: Protocolo de control de transporte TCPProtocolos de Aplicación

Protocolo de transferencia de ficheros: FTPProtocolo de transferencia de correo: SMTP…




InternetInternetSERVICIOSSERVICIOS

◦ Son muy numerosos y todos están apoyados en los protocolos antes vistos y en otros menos relevantes.

Servicio de telefoníaCorreo electrónico (e-mail)Transferencia de ficherosS d óServicios de conversaciónServicios de búsqueda de Información

Buscadores de Internet (Google, Yahoo, Lycos, ...)

Intranet


InternetInternetLAS DIRECCIONES EN INTERNETLAS 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 estáticaIP 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 privadaIP 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 NAT TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5 30



Direcciones IPDirecciones IPLA IP ES UN NÚMERO EN BINARIOLA 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


◦ 232 nodos = 4.294.967.296 nodosNo todos se pueden utilizar


11000000011101010010010100000011

11000000.01110101.00100101.00000011

192.117.37.3

Direcciones IPDirecciones IP¿QUÉ SECRETOS ESCONDEN LOS NÚMEROS DE LA IP?¿QUÉ SECRETOS ESCONDEN LOS NÚMEROS DE LA IP?

◦ Identificador: dirección IPNúmeros de 4 bytes separados por puntosUna 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:


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.


Clase Primer octeto Id red Id nodo Nº redes Nº de nodos

A 0XXXXXXX (0-127) a b.c.d 27 = 128 224 = 16777216

B 10XXXXXX (128-191) a.b c.d 214 = 16384 216 = 65536

C 110XXXXX (192-223) a.b.c d 221 = 2097152 28 = 256



Direcciones IPDirecciones IPENRUTADOR, SERVIDOR DE NOMBRES Y PUERTA DE ENLACEENRUTADOR, 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 (ippública)El sistema de nombres de dominio (DNS) traduce un nombre en Internet a la cadena de dígitos (ip) correspondiente.

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.


Escribir en el navegador 193.145.233.8

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