1

UD 2.- REDES DE COMUNICACIÓN (I)

1.- INTRODUCCIÓN A LAS REDES

1.1.- CONCEPTO DE RED Y CLASIFICACIONES

Una red es un sistema de transmisión de datos que permite el intercambio de información entre dispositivos con arquitectura de ordenador (PDA, web TV, teléfonos móviles, etc).

La información que pueden intercambiar los ordenadores de una red puede ser de lo más variada: correos electrónicos, vídeos, imágenes, música en formato MP3, registros de una base de datos, páginas web, etc.

La transmisión de estos datos se produce a través de un medio de transmisión o combinación de distintos medios: cables de fibra óptica, tecnología inalámbrica, enlaces vía satélite.

Fig 1.- Esquema general de una red de comunicación.

Clasificación según su tamaño

• LAN (Local Area Network, redes de área local) � Son redes pequeñas, entendiendo como tales las redes de una oficina, de un edificio… Debido a sus limitadas dimensiones, son redes muy rápidas en las cuales cada estación se puede comunicar con el resto.

• WAN (Wide Area Network, redes de área extensa) � Son redes punto a punto que interconectan países y continentes. Por ejemplo, un cable submarino entre Europa y América, o bien una red troncal de fibra óptica para interconectar dos países. Al tener que recorrer una gran distancia sus velocidades son menores que en las LAN aunque son capaces de transportar una mayor cantidad de datos.

• MAN (Metropolitan Area Network, redes de área metropolitana) � Son redes de tamaño intermedio entre las anteriores. Un ejemplo es la red utilizada en una pequeña población de la Comunidad Valenciana, Villena, para interconectar todos sus comercios, hogares y administraciones públicas (proyecto InfoVille).

2

Fig 2.- Diferentes tipos de tamaño de red: LAN, MAN, WAN.

Clasificación según su tipología

• Configuración en anillo � Los equipos están interconectados en serie, formando un anillo cerrado.

• Configuración en estrella � Los equipos se conectan entre si a través de un dispositivo que forma el núcleo de la red.

• Configuración en bus � Los equipos parten de una rama central.

Fig 3.- Diferentes tipos de configuración de red.

Clasificación según su nivel de acceso o privacidad

• Internet � Es una red mundial de redes de ordenadores. Se caracteriza por ser de acceso público y permitir a sus usuarios comunicarse y compartir información y servicios en todo el mundo.

ESTRELLA

BUS

ANILLO

3

• Intranet � Es una red local que utiliza herramientas de internet (web, correo electrónico, etc). Se puede considerar como una internet privada que funciona dentro de una misma institución. Se suele utilizar a nivel de empresas.

• Extranet � Es una red privada virtual resultante de la interconexión de dos o más intranets utilizando para ello internet como medio de comunicación.

Tipos de máquinas según su función dentro de la red.

• Servidor. Máquina que ofrece información o servicios al resto de los puestos de la red. La clase de información o servicios que ofrezca determina el tipo de servidor que es: servidor de impresión, de archivos, de páginas web, de correo, de usuarios, de IRC (charlas en Internet), de base de datos...

• Cliente. Máquina que accede a la información de los servidores o utiliza sus servicios. Ejemplos: Cada vez que estamos viendo una página web (almacenada en un servidor remoto) nos estamos comportando como clientes. También seremos clientes si utilizamos el servicio de impresión de un ordenador remoto en la red (el servidor que tiene la impresora conectada).

No obstante, todos los ordenadores suelen tener un lado cliente y otro servidor: una máquina puede ser servidora de un determinado servicio pero cliente de otro distinto.

Fig 4.- Clientes y servidores de red.

Tipos de usuarios en la red.

Normalmente en una red local existe un solo Administrador y varios usuarios.

Administrador o root: es el encargado de la configuración y mantenimiento del sistema. Tiene acceso y privilegios sobre todos los recursos. Puede instalar y desinstalar programas o hardware, gestionar a los usuarios, etc.

Usuario: Es para quien está diseñado el sistema, tiene acceso a los recursos que el administrador le permite. No puede cambiar la configuración ni eliminar archivos esenciales.

Grupo: Los usuarios se asocian en forma de grupos para facilitar ciertas tareas, como compartir recursos. Cada usuario podrá acceder a sus propios recursos y a los del grupo al que pertenece. Ejemplos de grupos son Alumnos, Profesores, Invitados, etc.

4

1.2.- MEDIOS DE TRANSMISIÓN

Los medios de transmisión se clasifican en guiados y no guiados. Los primeros son aquellos que utilizan un medio sólido (un cable) para la transmisión. Los medios no guiados utilizan el aire (o el vacio) para transportar los datos: son los medios inalámbricos.

Los medios guiados se estudian más abajo.

• Cable coaxial. Es similar al cable utilizado en las antenas de televisión: un hilo de cobre en la parte central rodeado por una malla y separados ambos elementos conductores por un cilindro de plástico. La velocidad máxima que se puede alcanzar es de 10 Mbps.

• Par trenzado. Es similar al cable telefónico, sin embargo consta de 8 hilos y utiliza unos conectores un poco más anchos llamado RJ-45. Hay de diversos tipos, aunque el más utilizado es el UTP CAT5 con una velocidad de transmisión de hasta 1 Gbps, se conecta en las tarjetas de red Ethernet. Existen dos tipos de cable:

o Cable directo: El cable directo de red sirve para conectar dispositivos desiguales, como un ordenador con un hub o switch. En este caso ambos extremos del cable deben tener la misma distribución. La gran mayoría de los equipos de una red utilizan este tipo de cable para conectarse a la red.

o Cable cruzado: Un cable cruzado es un cable que interconecta todas las señales de salida en un conector con las señales de entrada en el otro conector, y viceversa; permitiendo a dos dispositivos electrónicos conectarse entre sí con una comunicación full duplex. El cable cruzado sirve para conectar dos dispositivos igualitarios, como 2 computadoras entre sí, para lo que se ordenan los colores de tal manera que no sea necesaria la presencia de un hub. A algunas tarjetas de red les es indiferente que se les conecte un cable cruzado o normal, ellas mismas se configuran para poder utilizarlo PC-PC o PC-Hub/switch.

5

• Fibra óptica. En los cables de fibra óptica la información se transmite en forma de pulsos de luz. En un extremo del cable se coloca un diodo luminoso (LED) o bien un láser, que puede emitir luz. Y en el otro extremo se sitúa un detector de luz. Se llegan a alcanzar velocidades de varios Gbps. Sin embargo, su instalación y mantenimiento tiene un coste elevado y solamente son utilizados para redes troncales con mucho tráfico.

Entre los medios no guiados se encuentran:

• Ondas de radio. Son capaces de recorrer grandes distancias, atravesando edificios incluso. Son ondas omnidireccionales: se propagan en todas las direcciones. Su mayor problema son las interferencias entre usuarios.

• Microondas. Estas ondas viajan en línea recta, por lo que emisor y receptor deben estar alineados cuidadosamente. Tienen dificultades para atravesar edificios. Debido a la propia curvatura de la tierra, la distancia entre dos repetidores no debe exceder de unos 80 Kms. de distancia. Es una forma económica para comunicar dos zonas geográficas mediante dos torres suficientemente altas para que sus extremos sean visibles.

• Infrarrojos. Son ondas direccionales incapaces de atravesar objetos sólidos (paredes, por ejemplo) que están indicadas para transmisiones de corta distancia.

• Ondas de luz. Las ondas láser son unidireccionales. Se pueden utilizar para comunicar dos edificios próximos instalando en cada uno de ellos un emisor láser y un fotodetector.

Fig 5.- Espectro electromagnético.

6

1.3.- COMUNICACIÓN SIMPLEX, HALF-DUPLEX Y FULL-DUPLEX

• En una comunicación simplex existe un solo canal unidireccional: el origen puede transmitir al destino pero el destino no puede comunicarse con el origen. Por ejemplo, la radio y la televisión.

• En una comunicación half-duplex existe un solo canal que puede transmitir en los dos sentidos pero no simultáneamente: las estaciones se tienen que turnar. Esto es lo que ocurre con las emisoras de radioaficionados.

• Por último, en una comunicación full-duplex existen dos canales, uno para cada sentido: ambas estaciones pueden transmitir y recibir a la vez. Por ejemplo, el teléfono.

2.- DISPOSITIVOS DE RED

a) Adaptadores de red � Permiten al equipo conectarse a una red. Hay de varios tipos:

• Alámbrico o ethernet� Tarjetas de red (conector RJ45), tipo PCI.

• Inalámbrico � Tipo PCMCIA, tipo USB

b) Concentrador (Hub) � Es un dispositivo que sirve para enlazar distintos equipos en una red. Para ello dispone de puertos RJ-45. La información que le llega la redirige por todos los puertos, llegando a todos los equipos, de los cuales solamente la lee e interpreta al que va dirigida.

7

c) Conmutador (Switch) � Es similar al hub, pero a diferencia de este lee la información que le llega y solamente la redirige al equipo que tiene que recibirla y no a todos. Se considera que el switch es un hub “inteligente”.

d) Router � Es más avanzado que un concentrador y permite gestionar direcciones IP, conectar distintas redes entre sí, establecer la conexión a internet, etc. Si el router es inalámbrico es posible conectarse directamente con los equipos sin necesidad de concentradores o cableado. Transforma las señales digitales del ordenador en otras señales digitales que circulan por la red.

e) Modem � Es un acrónimo de los términos MOdulador-DEModulador; es decir, es un dispositivo que transforma las señales digitales del ordenador en señales analógicas y viceversa. Se utiliza cuando la conexión de internet es a través de la línea telefónica analógica mediante el puerto RJ-33, ya en desuso.

f) Punto de acceso � Es un concentrador de redes inalámbricas. También permite conectar entre si una red inalámbrica y una cableada.

g) Servidor de impresión � Permite conectar una impresora a una red directamente sin necesidad de estar conectada a un ordenador.

3.- LOS PROTOCOLOS DE COMUNICACIONES

La comunicación es el proceso que involucra a un emisor, a un mensaje que será transmitido a través de un canal y a un receptor. En una red, los ordenadores son emisores y receptores al mismo tiempo. El canal es el medio por el que circulan los datos: cables, fibra óptica, ondas, etc. Un protocolo de comunicación es un conjunto de formatos y procedimientos estandarizados que permiten a los equipos intercambiar información.

El protocolo TCP/IP (Transport Control Protocol / Internet Protocol, protocolo de control de transporte / protocolo de Internet) es conocido como el protocolo de Internet aunque también se usa para configurar una LAN o red local.

3.1.- IDENTIFICACIÓN DE EQUIPOS.

a) Dirección MAC (Media Access Control)

El adaptador de red de cada ordenador se encarga de adaptar la información que sale de un equipo hacia la red y viceversa.

A cada adaptador, ya sea alámbrico o inalámbrico, se le asigna de fábrica un número o dirección MAC también llamado dirección física, formado por doce dígitos Hexadecimales que lo identifica de forma unívoca y se utiliza para identificar de qué equipo procede la

8

información dentro de una LAN. También se utiliza para filtrar los equipos que tienen permiso para conectarse a una red inalámbrica.

También el router, switch, modem, hub o punto de acceso cuentan con una dirección MAC.

b) Dirección IP (Internet Protocol)

Corresponde a la dirección del equipo dentro de la red.

Esta compuesta de cuatro octetos de números binarios, aunque se suelen representar en numeración decimal para facilitar su interpretación y utilización.

Ej) 192.168.1.24

Las direcciones IP se clasifican en:

• Direcciones públicas. Son visibles desde todo Internet. Se contratan tantas como necesitemos. Son las que se asignan a los servidores de Internet que sirven información 24 horas al día (por ejemplo, un servidor web) o las que nos asigna la compañía con la que nos conectamos a internet.

Se puede averiguar la IP pública que nos permite acceder a internet en algunas web como http://www.adslayuda.com/ip.html

• Direcciones privadas. Son visibles sólo desde una red interna pero no desde Internet. Se utilizan para identificar los puestos de trabajo de las empresas. Se pueden utilizar tantas como se necesiten; no es necesario contratarlas.

A su vez, las direcciones IP pueden ser:

• Direcciones IP estáticas (fijas). Un host que se conecte a la red con dirección IP estática siempre lo hará con una misma IP. Las direcciones IP públicas estáticas son las que utilizan los servidores de Internet con objeto de que estén siempre localizables por los usuarios de Internet. Estas direcciones hay que contratarlas.

• Direcciones IP dinámicas. Un host que se conecte a la red mediante dirección IP dinámica, cada vez lo hará con una dirección IP distinta. Las direcciones IP públicas dinámicas son las que se utilizan en las conexiones a Internet mediante un módem. Los proveedores de Internet utilizan direcciones IP dinámicas debido a que tienen más clientes que direcciones IP (es muy improbable que todos se conecten a la vez).

9

Dentro de la dirección IP se diferencian dos partes: la dirección de red o subred y la dirección de host o equipo.

Llamamos host a todo dispositivo conectado a una red.

c) Mascara de subred.

Es un conjunto de cuatro octetos binarios que identifican que parte de la dirección IP del equipo corresponde a la subred y cuál al host.

La siguiente tabla muestra las máscaras de subred correspondientes a cada clase:

Clase Máscara de subred A 255.0.0.0 B 255.255.0.0 C 255.255.255.0

Si expresamos la máscara de subred de clase A en notación binaria, tenemos:

11111111.00000000.00000000.00000000

Los unos indican los bits de la dirección correspondientes a la red y los ceros, los correspondientes al host. Según la máscara anterior, el primer byte (8 bits) es la red y los tres siguientes (24 bits), el host.

Por ejemplo, la dirección IP de clase A 35.120.73.5 hace referencia al host “numerado” como 120.73.5 que pertenece a la red 35.0.0.0.

Supongamos una subred con máscara 255.255.255.0, en la que tenemos un ordenador con dirección 148.120.33.110, tendríamos el equipo “numerado” como 110 que forma parte de la red 148.120.33.0

d) Grupo de trabajo.

Los equipos se agrupan en subredes para facilitar su uso. Para que los equipos de una red se puedan conectar entre sí han de estar en el mismo grupo de trabajo. El grupo de trabajo es un nombre genérico que identifica a todos los equipos, por ejemplo “OFICINA”.

e) Puerta de enlace o Gateway.

Es la dirección IP a través de la cual se sale de la red local hacia el exterior, ya sea otra red o internet. Suele ser la IP del router.

f) DNS, Sistema de Nombres por Dominio.

Las direcciones IP son difíciles de recordar por los usuarios. Por ello se utiliza el DNS que asocia las direcciones IP a un conjunto de palabras más fáciles de recordar. Existen unos servidores en internet que almacenan los nombres de las páginas web y sus correspondientes IPs.

10

3.2.- TRANSMISIÓN DE INFORMACIÓN SEGÚN TCP/IP.

La información que se transmite a través de una red se realiza de la siguiente forma:

• Se divide la información en trozos o paquetes. • Los paquetes viajan de manera independiente. • En el destino, y conforme van llegando se ensamblan de nuevo para dar lugar al

contenido original.

El protocolo TCP (Transmission Control Protocol) se encarga de fragmentar y unir los paquetes.

El IP (Internet Protocol) tiene como misión hacer llegar los fragmentos de información a su destino correcto.

ORIGEN

DESTINO

El TCP tiene como misión dividir los datos en paquetes. Durante este proceso proporciona a cada uno de ellos una cabecera que contiene diversa información, como el orden en que deben unirse posteriormente. Otro dato importante que se incluye es el denominado suma de comprobación, que coincide con el número total de datos que contiene el paquete. Esta suma sirve para averiguar en el punto de destino si se ha producido alguna pérdida de información.

Después del protocolo TCP entra en funcionamiento el protocolo IP, cuya misión es colocar cada uno de los paquetes en una especie de sobres IP, que contiene datos como la dirección donde deben ser enviados, la dirección del remitente, el tiempo de "vida" del paquete antes de ser descartado, etc...

A medida que se ensobran, los paquetes son enviados mediante routers, que deciden en cada momento cuál es el camino más adecuado para llegar a su destino, analizando cuál tiene menos tráfico. De esta manera cada paquete puede ser enviado por una ruta distinta, llegando desordenados al destino.

Con la llegada de paquetes a su destino, se activa de nuevo el protocolo TCP, que realiza una nueva suma de comprobación y la compara con la suma original. Si alguna de ellas no coincide, detectándose así pérdida de información en el trayecto, se solicita de nuevo el envío del paquete desde el origen. Por fin, cuando se ha comprobado la validez de todos los paquetes, el TCP los une formado el mensaje inicial.

11

5.- TIPOS DE CONEXIÓN

5.1.- TIPOS DE CONEXIÓN INALÁMBRICA.

Redes WiFi: son redes de área local inalámbrica para la conexión de ordenadores.

Redes WiMAX: son redes de área metropolitana (unos 50 Km) que permiten la conexión por banda ancha de alta velocidad.

Redes ad-hoc: permiten la conexión directa de dispositivos entre sí, sin necesidad de disponer de un punto de acceso que centralice la gestión de las comunicaciones inalámbricas de red.

Comunicación WAP: para comunicaciones inalámbricas por teléfono móvil.

Redes por infrarrojos (IR): permiten la comunicación entre dos dispositivos, visibles entre sí, usando ondas infrarrojas.

BlueTooth: se utiliza para la conexión inalámbrica de corto alcance (10 metros).

5.2.- TIPOS DE CONEXIÓN A INTERNET.

Existen distintas posibilidades para conectarse a internet. Algunas de ellas muy habituales, otras en desuso y otras en expansión. El objetivo es disponer de una conexión con gran ancho de banda a precios asequibles.

Según el canal de conexión que utilizan las conexiones más importantes son:

Línea telefónica: Utilizan el cable del teléfono tradicional (2 hilos de cobre conector RJ-33) pueden ser de dos tipos, analógicas o digitales.

o Líneas analógicas: La conexión se realiza utilizando un módem a 56kbps máximo conectado a la Red de Telefónica Básica. Es una conexión muy lenta y no permite utilizar el teléfono mientras se está conectado a internet por lo que está en desuso.

o Líneas digitales: La información se envía codificada digitalmente, transmitiéndose más rápida, segura y eficazmente. Son capaces de integrar varios servicios, de modo que se puede ver la TV digital mientras se navega por internet y se habla por teléfono. La más conocida es la ADSL, (Línea de Abonado Digital Asimétrica)1. Se utiliza un router y la conexión a internet es permanente. Su precio y ancho de banda están en función de la velocidad contratada.

Cable: Tiene características similares a la ADSL pero se utiliza un cable de fibra óptica, que llega hasta el domicilio. Este servicio se proporciona por empresas como Ono, Telecable, Euskaltel, etc.

Telefonía móvil: El acceso a internet es posible a través de la telefonía móvil. El inconveniente es que alcanzan velocidades bajas y sus tarifas son muy elevadas. La tecnología móvil ha evolucionado a través de diversas generaciones basadas en distintos 1 Línea asimétrica: que tiene distinta velocidad de bajada y de subida.

12

sistemas como GMS, GPRS, UMTS y HSDPA. Los móviles de cuarta generación son capaces de ofrecer a los usuarios prestaciones y servicios similares a los ordenadores.

Vía satélite: Permite dar cobertura a zonas donde no puede llegar el cable, generalmente zonas rurales, tiene una gran velocidad de bajada pero muy pequeña velocidad de subida puesto que el satélite solo envía los datos que el usuario recibe (bajada) los datos que el usuario envía van por el cable del teléfono convencional que es mucho más lento (subida).

Red eléctrica: Se aprovechan las líneas eléctricas para transmitir datos a alta velocidad a frecuencias mucho mayores que la de la electricidad. Este servicio elimina la instalación de nuevos cables al poder utilizar un simple enchufe para la conexión.

5.3.- SERVICIOS DE INTERNET.

Internet ofrece distintos servicios a los usuarios. Los más destacados son:

Navegación (World Wide Web). El servicio con más éxito en internet es la World Wide Web, cuya traducción es telaraña de alcance mundial. También conocido como www. La navegación en internet se realiza a través de páginas web. Cada página puede contener texto, imágenes, sonido, enlaces a otras páginas, etc., por lo que también se llaman páginas de hipertexto. Para acceder a este servicio se utilizan navegadores como Internet Explorer, Netscape, Firefox, etc.

Correo electrónico (@). Permite al usuario recibir y enviar e-mails a otros usuarios de la red situados en cualquier lugar del mundo al instante. Cada usuario necesita una dirección de e-mail.

Transferencia de ficheros (FTP). El FTP, File Transfer Protocol, permite enviar o recibir ficheros entre dos ordenadores conectados a la red. Ejemplo de estas descargas son páginas como Megaupload o RapidShare y cualquier tipo de descarga directa de la red.

P2P. Una red peer-to-peer (P2P) o red de pares, es una red de computadoras descentralizada, no existe un único servidor sino que todos los usuarios actúan de clientes y servidores a la vez. Las redes peer-to-peer aprovechan, administran y optimizan el uso del ancho de banda de los demás usuarios de la red por medio de la conectividad entre los mismos, obteniendo más rendimiento en las conexiones y transferencias que con algunos métodos centralizados convencionales. Dichas redes son útiles para diversos propósitos. A menudo se usan para compartir ficheros de cualquier tipo (por ejemplo, audio, video o software). Ejemplos de estas redes son aplicaciones como ares, emule, lphant, eDonkey. En ocasiones estas aplicaciones están asociadas a la piratería.

Grupos de noticias (NEWS o foros). Es un servicio de internet que permite el acceso a los grupos de discusión, también llamados grupos de noticias o foros de discusión sobre los temas más diversos.

Chat y videoconferencias (IRC). Se pueden mantener conversaciones en tiempo real. La comunicación puede realizarse usando solo texto o por medio de videoconferencia (imagen y voz). Se realiza con programas como Netmeeting, Skype o Messenger.

13

Teletrabajo. Se pueden manejar programas desde un equipo remoto, esto hace que cada vez más se lleve a cabo el trabajo desde casa en muchas empresas.

Operaciones de compra/venta, transacciones bancarias. A través de internet cada vez más se pueden hacer operaciones de este tipo completamente seguras, la página de compra/venta por excelencia es ebay.com aunque existen muchas empresas que venden sus artículos en la red. Prácticamente todas las entidades bancarias tienen secciones de banca on-line, con lo que ahorran recursos humanos y dan comodidad al usuario.

Radio y vídeo a la carta. Existen numerosas páginas donde pueden previsualizarse videos y audios de cualquier tipo, donde el usuario en función de sus gustos o necesidades elegirá lo que más le convenga. Ejemplos de este tipo son los podcast o los videos de youtube.