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Unidad 4. REDES Universidad Arturo Prat. "Tecnologías para la Gestión". Prof. Miguel Carrasco

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REDESINTRODUCCIÓN

Una red básica de computadores nace cuando:- se dispone de más de 1 computador y- es necesario el intercambio de información entre ellos.

¿Qué es una Red de computadores?

• Una red de computadores es un sistema de computadores interconectados entre si. La red más simple posible la forman dos computadores conectados mediante un cable.

• La complejidad de una red y su tamaño depende de las necesidades de sus usuarios. La forma de conectar computadores es variable, y puede ser básicamente, mediante cable (cobre o fibra óptica) o radiofrecuencia.


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REDESINTRODUCCIÓN

¿Para qué se usan las redes?

•Compartir recursos, especialmente la información (los datos).

•Proveer la confiabilidad: más de una fuente para los recursos.

•La escalabilidad de los recursos computacionales: si se necesita más poder computacional, se puede incorporar un cliente más, en vez de un nuevo servidor.

•Comunicación.

•Soporte físico para las TIC.


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REDESPROTOCOLOS

Protocolo Un protocolo es un conjunto de normas y operaciones que rigen la comunicación entre las computadoras de una red.

Por ejemplo, normas en lo que se refiere a:- Especificar que tipo de cables se utilizarán - Topología que tendrá la red- Que velocidad tendrán las comunicaciones- De que forma se accederá al canal de transmisión.

Por ejemplo, operaciones relativas a:Solicitud: Operación que solicitan la ejecución de un trabajo, por ejemplo, establecer una conexión o enviar datos.Indicación: Operación que informan de algún suceso.Respuesta: Operación que contestan a una indicación.Confirmación: Operación que informan de una solicitud.


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REDESPROTOCOLOS ESTANDARES PARA REDES LAN

Introducción

LAN (Local Area Network) es una red que conecta directamente entre sí equipos situados en un ámbito geográfico local (unos centenares de metros o unos pocos Km.).

Suele ser administrada localmente por la misma empresa que dispone de la red, es decir, es una red privada.

Ofrece velocidades de transmisión altas (decenas o cientos de Mbps).

El medio de transmisión es compartido por todas las estaciones, por consiguiente es necesario el uso de un protocolo de enlace que permita a las estaciones acceder de forma coherente al medio.


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REDESPROTOCOLOS ESTANDARES PARA REDES LAN. ETHERNET

•Cuando una estación quiere acceder a la red, escucha si hay alguna transmisión en curso, y si no es así transmite. •Definen un modo de acceso múltiple y de detección de colisiones.•En el caso de que dos estaciones detecten probabilidad de emitir y emitan al mismo tiempo, se producirá una colisión pero esto queda resuelto con los sensores de colisión que detectan esto y fuerzan una retransmisión de la información.• Para conectar fisicamente las estaciones a la red, se requiere de tarjetas de red y sus Drivers respectivos, Éstos transforman la información interna del computador al formato del estándar de la red y viceversa.

Tarjeta Ethernet con conectores RJ-45, AUI, BNC


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REDESPROTOCOLOS ETHERNET. TOPOLOGÍA BUS

VENTAJAS· Es fácil conectar nuevos nodos a la red.· Requiere menos cable que otra topologías.

DESVENTAJAS· Toda la red se caería si hubiera una ruptura en el cable principal.· Es difícil detectar el origen de un problema cuando toda la red "cae". • No se debe utilizar como única solución en un gran edificio.


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REDESPROTOCOLOS ETHERNET. TOPOLOGÍA ESTRELLA

VENTAJAS• Gran facilidad de instalación.• Posibilidad de desconectar lementos de red sin causar problemas.•Facilidad para la detección de fallo y

su reparación.

DESVENTAJAS•Requiere más cable que la topología de bus.•Un fallo en el concentrador provoca el aislamiento de todos los nodos a él conectados.•Contempla la adquisición de hubs o concentradores.


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REDESPROTOCOLOS ETHERNET. TOPOLOGÍA ESTRELLA

CARACTERISTICAS• Conector centralizado a donde llegan los cables y que físicamente implementa las conexiones entre ellos.• Están provistos de salidas especiales para conectar otro Hub a uno de los conectores permitiendo así ampliaciones de la red. • Los hay de tipo inteligente que envian la información solo a quien ha de llegar mientras que los normales envian la información a todos los puntos de la red siendo las estaciones de trabajo las que decidirán si se quedan o no con esa información.

Concentradores o Hubs


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REDESPROTOCOLOS ETHERNET. TOPOLOGÍA ARBOL

VENTAJAS•Topología Bus.•Topología Estrella.

DESVENTAJAS•Toda la red se caería si hubiera una ruptura en el cable principal.•Contempla la adquisición de hubs o concentradores.•Es más difícil la configuración.


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REDESPROTOCOLOS ETHERNET. CABLEADO SEGÚN TOPOLOGIA

Topología Cableado

Bus Coaxial

Par Trenzado Fibra óptica

Estrella Par trenzado Fibra óptica

Arbol Coaxial

Par trenzado Fibra óptica


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REDESTIPOS DE CABLEADO PARA RED LAN

La calidad del cable y consecuentemente la cantidad de datos que es capaz de transmitir varían en función de la categoría del cable.

Cable de par trenzado sin apantallar / Unshielded Twisted Pair (UTP) Cable

Tipo Uso

Categoría1 Voz (Cable de teléfono)

Categoría 2 Datos a 4 Mbps (LocalTalk)

Categoría 3 Datos a10 Mbps (Ethernet)

Categoría 4 Datos a 20 Mbps/16 Mbps Token Ring

Categoría 5 Datos a 100 Mbps (Fast Ethernet)

Conector para el UTP: RJ-45


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TIPOS: (550 Kbps)•Cable Coaxial Fino (Thin): Máx 200 mts.•Cable Coaxial Grueso (Thick): Máx 500 mts.

Velocidad de Transmisión: 550KbpsMuy utilizado en la topología tipo Bus.

CABLE COAXIAL

Conector para el Coaxial: BNC


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•Consiste de un centro de cristal rodeado de varias capas de material protector.•Lo que se transmite no son señales eléctricas sino luz con lo que se elimina la problemática de las interferencias.•Puede transmitir señales a distancias mucho mayores que con cables coaxiales o de par trenzado. Además es capaz de transmitir mayor información.•El costo es similar al cable coaxial o al cable UPT pero las dificultades de instalación y modificación son mayores.•Es ideal para redes a través de las cuales se desee llevar a cabo videoconferencia o servicios interactivos.

FIBRA ÓPTICA

Conector para el Coaxial: ST


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REDESPROTOCOLOS ETHERNET. TIPOS

Tipo de Ethernet Velocidad

(Mbps) Distancia (m) Media

10Base5 (IEEE 802.3) 10 500 Coaxial Grueso

10Base2 (IEEE 802.3) 10 185 Coaxial Fino

10BaseT (IEEE 802.3) 10 100 UTP

10BaseF(IEEE 802.3) 10 2000 Fibra Optica


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REDESPROTOCOLOS ETHERNET. FAST ETHERNET

Para aumentar la velocidad de la red de 10Mbs a 100Mbs se han definido nuevos estándares de Ethernet denominados en conjunto FastEthernet (IEE802.3u).Tres nuevos tipos de redes Ethernet han visto la luz. Las topologías posibles quedan reducidas a la topología estrella.

Tipo de Ethernet Velocidad

(Mbps) Media

100BaseTX (IEEE 802.3u)

100 UTP de categoría 5

100BaseFX (IEEE 802.3u)

100 Fibra óptica

100BaseT4 (IEEE 802.3u)

100 UTP de categoría 3 modificado *


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REDESPROTOCOLO LOCALTALK

•El protocolo LocalTalk fue desarrollado por Apple Computer, Inc. para ordenadores Macintosh. El método de acceso al medio es el CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance).

•Este método, similar al de Ethernet (CSMA/CD) se diferencia en que el ordenador anuncia su transmisión antes de realizarla. Mediante el uso de adaptadores LocalTalk y cables UTP especiales se puede crear una red de ordenadores Mac a través del puerto serie.

•Con el protocolo LocalTalk se pueden utilizar topologías bus, estrella o árbol usando cable UTP pero la velocidad de transmisión es muy inferior a la de Ethernet.


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REDESPROTOCOLO TOKEN RING

• El protocolo Token Ring fue desarrollado por IBM a mediados de los 80. El modo de acceso al medio esta basado en el traspaso del testigo (token passing). En una red Token Ring los ordenadores se conectan formando un anillo. Un testigo (token) electrónico pasa de un ordenador a otro. Cuando se recibe este testigo se está en disposición de emitir datos. Estos viajan por el anillo hasta llegar a la estación receptora.

• Las redes Token Ring se se conectan usando par trenzado o fibra óptica.

• El auge de Ethernet ha causado un descenso cada vez mayor del uso de esta tecnología.


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REDESRESUMEN DE PROTOCOLOS

Protocolo Cable Velocidad Topología

Ethernet Par trenzado,coaxial, fibra

óptica 10 Mbps

Linear Bus, Star, Tree

Fast Ethernet

Par trenzado, fibra óptica 100 Mbps Star

LocalTalk Par trenzado .23 Mbps Linear Bus o Star

Token Ring

Par trenzado 4 Mbps - 16

Mbps Star-Wired Ring


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REDESRedes de área Extensa / Wide Area Network (WAN)

• Las limitaciones de la LAN son el número de terminales conectados y el diámetro de la red. Una WAN es una red que permite conectar un gran número de terminales a grandes distancias. Factores diferenciales:

° La distancia entre usuarios° El costo° El nivel de protocolos

• Características de una WAN:° Ser una red que conecta equipos situados remotamente.° Ser gestionada por una operadora de telecomunicaciones.° Tener un alcance de decenas o centenas de Km.° Disponer de una gran conectividad entre las distintas redes.° Disponer de sus propios protocolos.

• Las WAN son redes que permiten el acceso a:° Otras redes ya sean LAN (de la misma empresa) o WAN (de otras operadoras de telecomunicaciones).° otros terminales remotos, ya sean privados o de la misma empresa, por ejemplo los cajeros.° a ISP (Internet Service Provider): proveedores de servicios de Internet que ofrecen servicios de correo electrónico, web o news.


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REDESMODELO DE RED OSI

•Modelo que define como implementar reglas para que dos o más computadores se comuniquen.


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•El nivel 1 (Físico): Es por donde fluyen las señales eléctricas u ópticas que representan los datos (como bits). Incluye, además del medio de transmisión, repetidores para extender la distancia de transmisión y, en algunos casos, concentradores o hubs utilizados para armar configuraciones.

• El nivel 2 (Enlace): Genera, interpreta y controla las señales que viajan por el nivel 1 de acuerdo a un conjunto de protocolos. En este nivel los protocolos son eléctricos e implementados en hardware apoyado en software para mover los datos representados por la señal desde el cable a la memoria del computador para su posterior procesamiento.

Por ejemplo, en redes de área local, las tarjetas adaptadoras de red (network adapter card) y los drivers para tales tarjetas (network adapter card driver) son componentes de esta capa. Éstos transforman la información interna del computador al formato del estándar de la red y viceversa.


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• El nivel 3 (Red): Es el que rutea físicamente la información a través de la red, incluyendo la posibilidad de determinar rutas alternativas (paths) y elegir la más eficiente para llegar de un nodo a otro; esta capa es más importante en redes de área amplia (Wide Area Network: WAN), ya que en las LAN los nodos se acceden de una sola manera.

• El nivel 4 (Transporte): tiene como función empaquetar y direccionar lógicamente la información de salida de un nodo y desempaquetar y leer el contenido de los paquetes que llegan a otro nodo. Esta capa es fundamentalmente software

• El nivel 5 (Sesión): Suplementa los protocolos que permiten a dos programas establecer y controlar una sesión de comunicación. Una sesión se puede imaginar como un grupo de transacciones que son definidas por un inicio, n transacciones de un tipo específico seguridad, administración, requerimientos de datos, ejecución de programas remotos, etc. y un final.


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• El nivel 6 (Presentación): No tiene que ver directamente con la red, sino que existe para proveer las interfaces entre la aplicación y los varios servicios requeridos a ella; por ejemplo, el BIOS (Basic Inputl Output System), los controladores de video y los de disco.

• El nivel 7 (Aplicación): Es la que un usuario ve directamente, por lo cual los componentes del Sistema Operativo, las interfaces gráficas, el software de administración de bases de datos y otros pueden considerarse dentro de esta categoría.


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REDESCONFIGURACIONES TÍPICAS DE RED. REDES DE TELEPROCESO

• Compartir las mismas bases de datos centrales y aplicaciones en línea con una gran cantidad de accesos (transacciones) a esos datos.Ejemplo: sistemas y datos de cuentas corrientes en un banco grande; sistema de crédito y facturación en línea en grandes cadenas comerciales; sistemas integrados de puntos de venta en supermercados, etc.


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REDESCOMPONENTES REDES DE TELEPROCESO

• El Monitor de Transacciones administra las múltiples transacciones que llegan por la red, ordenándolas en filas, asignándolas a las aplicaciones que corresponden en orden de prioridad y procesando también las respuestas a los usuarios, ya que muchas de las transacciones son consultas (Nivel 4-5 OSI).

• El Procesador de Comunicaciones fundamentalmente, recibe, interpreta y rutea las comunicaciones eléctricas que vienen desde o van hacia una red pública o privada (Nivel 2-3 OSI).


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REDESRedes complejas: Cliente/Servidor y Distribución de Procesos y Datos

• Generalizando la idea de un servidor LAN, un servidor general puede ejecutar una serie de servicios para las estaciones en una red, que ahora llamaremos clientes,: manejo de archivos, impresión, mantención de bases de datos, comunicaciones, FAX, administración de redes, ete.También el cliente puede realizar una serie de tareas, tales como hacer procesamiento local con datos "bajados" del servidor y presentar estos datos de una manera gráfica (GUI) adecuada al usuario, iniciar correo electrónico, etc.

• Un ambiente cliente/servidor, puede contener una diversidad de equipos y aún redes de diferentes tipos, incluida la posibilidad de redes WAN.

• El poder del concepto reside en que un cliente puede "acceder' en forma transparente a varios servidores que le son visibles y muchos clientes pueden 'acceder' simultáneamente a ellos.


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REDESArquitectura Estructuras Cliente/Servidor


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REDESSolución Estructura Cliente/Servidor Típica


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REDESEVOLUCIÓN HISTÓRICA

FINES AÑOS 60’s:

HOST

(stand alone)

TERMINAL

Un único operador realizar una tarea a la vez Data Centers: Sólo operadores y especialistas en desarrollo Software propietario Lenguaje de 2da. generación : COBOL


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AÑOS 70’s:

Sistemas operativos con Time Sharing: Atención simultánea a múltiples usuarios realizando multitareas. Terminales “tontos” sin capacidad de procesamiento Acceso preferentemente por redes privadas Aparecen los minicomputadores capaces de llevar a cabo tareas de poca complejidad y bajo volumen de transacciones Aparecen los primeros lenguajes de 4ta. generación, como bases de datos relacionales. Da lugar al concepto de usuarios finales en los terminales.

HOST MAIN FRAME

TERMINAL


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INICIOS 80’s:

RED DE ÁREA

LOCAL

PC

Aparece el PC permitiendo, vía la LAN, realizar desarrollo de sistemas ya como terminal inteligente, interactuando con BD relacionales. Aparecen los primeros casos de inconsistencias y duplicación de datos, producto que en los PC se almacenan datos y aplicaciones no integradas con el host central. Aparecen las primeras aplicaciones a nivel departamental.

LAN


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FINES 80’s: Sistemas Abiertos Interconectados

Los equipos (Host, Minicomputadores) evolucionan logrando la interconexión entre ellos, permitiendo la posibilidad de implementar redes de área amplia (WAN). Esta interconexión permitió la conexión de las aplicaciones departamentales, corriendo en redes locales, con el Host que contiene aplicaciones corporativas produciéndose una primera aproximación de la integración de la empresa. Significa que usuarios finales pueden acceder a los datos corporativos almacenados en BD y recuperarlos en su nivel departamental para su uso, y de la misma manera, una transacción realizada localmente actualiza la BD corporativa central residente en el Host.

PC

LAN

HOST

PC

UNIX

WAN


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INICIOS 90’s: Redes Integradas de

la Empresa

Todas las redes al interior de la empresa se interconectan en forma integrada logrando generar un conjunto coherente de aplicaciones distribuidas, donde el procesamiento se hace en el lugar más conveniente, pero en forma consistente y compartiendo datos con las aplicaciones que existen en otros equipos de la empresa Ejemplo de aplicación típico de esta etapa, es el sistema informático integrado de los bancos, en donde se dispone de información global corporativa accesible por todas las reparticiones, así como información local por oficina, la cuál también puede ser compartida con las autorizaciones respectivas.

PC

LAN

PC

UNIX

PC

LANHOST MINI


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DÉCADA 90’s: Redes de redes de

empresas y consumidores de la

Empresa

Las redes de mainframes, minis y estaciones de trabajo se unen con las LAN, dando origen a un conjunto coherente de aplicaciones distribuidas, donde el procesamiento se hace en el lugar más conveniente, pero en forma consistente y compartiendo datos con las aplicaciones que existen en otros equipos de la empresa.


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REDESACERCANDONOS A LA INTEGRACIÓN

Con la existencia de redes organizacionales integradas, tendremos:

Procesamiento Cliente/Servidor:

Consiste en que una aplicación residente en un equipo cliente puede entrar y utilizar los datos residentes en otro(s) equipo(s) servidores también en forma transparente dividiéndose el trabajo de procesamiento de una manera armónica, lo que genera la distribución del procesamiento

Distribución de Datos y Procesos:

Consiste básicamente en ubicar los datos en el lugar que sea más apropiado y transparente para un usuario, de modo que pueda "verlos" como una sola gran base de datos a la cual él puede acceder.


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REDES MODELO DE RED COMPLEJA


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REDES BIBLIOGRAFÍA

- Barros, Oscar. Tecnología de la Información y su uso en gestión. Editorial Mc Graw Hill. 1998

- Redes Locales. David Sánchez-Migallón. España 2001.

- Redes de Transmisión de Datos. www.cybercursos.net

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