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Fundamentos de Redes LI

Unidad II: Componentes de una red

Ahora que usted posee una noción básica del modelo OSI, es hora de que comience a echarle un vistazo a los dispositivos básicos de networking.

Conocerá los dispositivos LAN básicos y la evolución de los dispositivos de networking. También aprenderá acerca de los dispositivos que operan en cada capa del modelo OSI y la forma en que los paquetes fluyen a través de cada dispositivo mientras recorren las capas del modelo OSI.



2.1 Medios de transmisión

Las funciones básicas de los medios consisten entransportar un flujo de información, enforma de bits y bytes, a través de una LAN.Salvo en el caso de las LAN inalámbricas (queusan la atmósfera, o el espacio, como el medio) ylas nuevas PAN (redes de área personal, queusan el cuerpo humano como medio denetworking), por lo general, los medios denetworking limitan las señales de red a uncable o fibra.




Se pueden desarrollar redes informáticascon varios tipos de medios distintos. Cadamedio tiene sus ventajas y desventajas; loque constituye una ventaja para uno de losmedios (costo de la categoría 5) puede seruna desventaja para otro de los medios(costo de la fibra óptica). Algunas de lasventajas y las desventajas son lassiguientes:




1. Longitud del cable2. Costo3. Facilidad de instalación4. Cantidad total de computadoras en los

medios




El cable coaxial, la fibra óptica o incluso elespacio abierto pueden transportar señalesde red, sin embargo, el medio principal quese estudia en esta clase se denomina cablede par trenzado sin blindaje de categoría 5(UTP CAT 5).



2.1.1 Basados en cobreSTPEl cable de par trenzado blindado (STP) combina las técnicas de blindaje, cancelación y trenzado de cables. STP proporciona resistencia contra la interferencia electromagnética y de la radiofrecuencia sin aumentar significativamente el peso o tamaño del cable. El cable de par trenzado blindado tiene las mismas ventajas y desventajas que el cable de par trenzado no blindado. STP brinda mayor protección contra todos los tipos de interferencia externa, pero es más caro que el cable de par trenzado no blindado.



2.1.1 Basados en cobre




UTP

El cable de par trenzado no blindado (UTP)es un medio compuesto por cuatro paresde hilos, que se usa en diversos tipos deredes. Cada par de hilos se encuentraaislado de los demás. Este tipo de cable sebasa sólo en el efecto de cancelación queproducen los pares trenzados de hilos paralimitar la degradación de la señal quecausan la EMI y la RFI.




UTP

El cable de par trenzado no blindadopresenta muchas ventajas. Es de fácilinstalación y es más económico que losdemás tipos de medios de networking. Sinembargo, la ventaja real es su tamaño.Como su diámetro externo es tan pequeño,el cable UTP no llena los conductos para elcableado tan rápidamente como sucedecon otros tipos de cables.




UTP

Sin embargo, el cableado de partrenzado también tiene una serie dedesventajas. El cable UTP es mássensible al ruido eléctrico y lainterferencia que otros tipos de mediosde networking.




Cable Coaxial

El cable coaxial está compuesto por unconductor cilíndrico externo hueco querodea un solo alambre interno compuestode dos elementos conductores. Uno deestos elementos (ubicado en el centro delcable) es un conductor de cobre. Estárodeado por una capa de aislamientoflexible.




Cable Coaxial

Sobre este material aislador hay una mallade cobre tejida o una hoja metálica queactúa como segundo alambre del circuito, ycomo blindaje del conductor interno. Estasegunda capa, o blindaje, ayuda a reducirla cantidad de interferencia externa. Esteblindaje está recubierto por la envoltura delcable.




Ventajas

• Se pueden realizar tendidos entrenodos de red a mayores distanciasque con los cables STP o UTP, sin quesea necesario utilizar tantosrepetidores

• Es más económico que el cable defibra óptica y la tecnología essumamente conocida



2.1.2 Basados en fibra

El cable de fibra óptica no transportaimpulsos eléctricos, como lo hacen otrostipos de medios de networking que usancables de cobre. En cambio, las señales querepresentan a los bits se convierten enhaces de luz. Aunque la luz es una ondaelectromagnética, la luz en las fibras no seconsidera inalámbrica ya que las ondaselectromagnéticas son guiadas por la fibraóptica




Está compuesto por dos fibras envueltasen revestimientos separados. Si seobserva una sección transversal de estecable, veremos que cada fibra óptica seencuentra rodeada por capas de materialamortiguador protector, normalmente unmaterial plástico como Kevlar, y unrevestimiento externo.




El núcleo es generalmente un vidrio de altapureza con un alto índice de refracción Cuandoel vidrio del núcleo está recubierto por una capade revestimiento de vidrio o de plástico con uníndice de refracción bajo, la luz se captura en elnúcleo de la fibra. Este proceso se denominareflexión interna total y permite que la fibraóptica actúe como un "tubo de luz", guiando laluz a través de enormes distancias, inclusodando vuelta en codos.




Ventajas

• No es susceptible a la interferenciaelectromagnética

• Ofrece velocidades de datos más altas quecualquiera de los demás tipos de medios

Desventajas

• Es más caro



2.1.3 Inalámbricos

Las señales inalámbricas son ondas electromagnéticas, que pueden recorrer el vacío del espacio exterior y medios como el aire. Por lo tanto, no es necesario un medio físico para las señales inalámbricas, lo que hace que sean un medio muy versátil para el desarrollo de redes.

La aplicación más común de las comunicacionesde datos inalámbricas es la que corresponde alos usuarios móviles. Esto incluye:



2.1.3 Inalámbricos

• Los pasajeros de automóviles o aviones• Los satélites• Las sondas espaciales remotas• Los transbordadores espaciales• Cualquier persona/cualquier elemento que

necesite comunicar datos a través de una red, sin las limitaciones de la fibra óptica o el cobre



2.1.3 Inalámbricos



2.1.3 Inalámbricos

Los medios que utilizan el aire como medio de transmisión son los medios no confinados. Cada uno viene siendo un servicio que utiliza una banda del espectro de frecuencias. A todo el rango de frecuencias se le conoce como espectro electromagnético, el cual ha sido un recurso muy apreciado y, como es limitado, tiene que ser bien administrado y regulado.



2.1.3 Inalámbricos

Los administradores del espectro a nivel mundial son los miembros de la World Radiocommunication Conference (WRC) de la International Telecommunications Union -Radiocommunications Sector (ITU-R).



2.1.3 Inalámbricos

Esta entidad realiza reuniones a nivel mundial en coordinación con los entes reguladores de cada país para la asignación de nuevas bandas de frecuencia y administración del espectro. En el caso de México, la entidad reguladora del radio espectro es la Comisión Federal de Telecomunicaciones (Cofetel, www.cft.gob.mx) y la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT, www.sct.gob.mx).



2.1.3 Inalámbricos

Microondasse compone de todas aquellas bandas de frecuencia en el rango de 1 GHz en adelante. El término "microondas" viene porque la longitud de onda de esta banda es muy pequeña (milimétricas o micrométricas), resultado de dividir la velocidad de la luz entre la frecuencia en Hertz. Pero por costumbre el término se asocia a la tecnología conocida como microondas terrestres, que utilizan un par de radios y antenas de microondas.



2.1.3 Inalámbricos



2.1.3 Inalámbricos

Las estaciones de microondas consisten en un par de antenas con línea de vista -conectadas aun radio transmisor- que radian radiofrecuencia (RF) en el orden de 1 GHz a 50 GHz.Las principales frecuencias utilizadas en microondas se encuentran alrededor de los 10-15 GHz, 18, 23 y 26 GHz, las cuales son capaces de conectar dos localidades de hasta 24 kilómetros de distancia una de la otra



2.2 Componentes activos

En este apartado, usted conocerá los dispositivos LAN básicos y la evolución de los dispositivos de networking. También aprenderá acerca de los dispositivos de networking que operan en cada capa del modelo OSI y la forma en que los paquetes fluyen a través de cada dispositivo mientras recorren las capas del modelo OSI.



2.2.1 Módem

Un módem es un equipo que sirve para modular y demodular (en amplitud, frecuencia, fase u otro sistema) una señal llamada portadora mediante otra señal de entrada llamada moduladora. Se han usado módems desde los años 60 o antes del siglo XX, principalmente debido a que la transmisión directa de la señales electrónicas inteligibles, a largas distancias, no es eficiente



2.2.1 Módem

Módems para PC• Internos• Externos• Módems software• Módems completos• Módems telefónicos



2.2.1 Módem

Tipos de modulación

Dependiendo de si el módem es digital o analógico se usa una modulación de la misma naturaleza. Para una modulación digital se tienen, por ejemplo, los siguientes tipos de modulación:



2.2.1 Módem

• ASK, (Amplitude Shift Keying, Modulación en Amplitud): la amplitud de la portadora se modula a niveles correspondientes a los dígitos binarios de entrada 1 ó 0.

• FSK, (Frecuency Shift Keying, Modulación por Desplazamiento de Frecuencia): la frecuencia portadora se modula sumándole o restándole una frecuencia de desplazamiento que representa los dígitos binarios 1 ó 0.



2.2.1 Módem

• PSK, (Phase Shift Keying, Modulación de Fase): tipo de modulación donde la portadora transmitida se desplaza cierto número de grados en respuesta a la configuración de los datos. Los módems bifásicos por ejemplo, emplean desplazamientos de 180º para representar el dígito binario 0.



2.2.1 Módem

Para una modulación analógica se tienen, por ejemplo, los siguientes tipos de modulación:

• AM Amplitud Modulada: la amplitud de la portadora se varía por medio de la amplitud de la moduladora.

• FM Frecuencia Modulada: la frecuencia de la portadora se varía por medio de la amplitud de la moduladora.



2.2.1 Módem

• PM Phase Modulation. Modulación de fase: en este caso el parámetro que se varía de la portadora es la fase de la señal, matemáticamente es casi idéntica a la modulación en frecuencia. Igualmente que en AM y FM, es la amplitud de la moduladora lo que se emplea para afectar a la portadora.



2.2.2 NIC

Una tarjeta de interfaz de red (tarjeta NIC o NIC) es un pequeño circuito impreso que se coloca en la ranura de expansión de un bus de la motherboard o dispositivo periférico de un computador. También se denomina adaptador de red. En las computadoras portátiles (laptop/notebook), las NIC generalmente tienen el tamaño de una tarjeta PCMCIA. Su función es adaptar el dispositivo host al medio de red.



2.2.2 NIC

Las NIC se consideran dispositivos de la Capa 2 debido a que cada NIC individual en cualquier lugar del mundo lleva un nombre codificado único, denominado dirección de Control de acceso al medio (MAC). Esta dirección se utiliza para controlar la comunicación de datos para el host de la red. Tal como su nombre lo indica, la NIC controla el acceso del host al medio.



2.2.2 NIC



2.2.3 Hub

El propósito de un hub es regenerar y retemporizar las señales de red. Esto se realiza a nivel de los bits para un gran número de hosts (por ej., 4, 8 o incluso 24) utilizando un proceso denominado concentraciónEn networking, hay distintas clasificaciones de los hubs. La primera clasificación corresponde a los hubs activos o pasivos



2.2.3 Hub

Otra clasificación de los hubs corresponde a hubs inteligentes y hubs no inteligentes. Los hubs inteligentes tienen puertos de consola, lo que significa que se pueden programarpara administrar el tráfico de red. Los hubs no inteligentes simplemente toman una señal de networking entrante y la repiten hacia cada uno de los puertos sin la capacidad de realizar ninguna administración



2.2.3 Hub



2.2.4 Switch

Un switch, al igual que un puente, es un dispositivo de la capa 2. De hecho, el switch se denomina puente multipuerto, así como el hub se denomina repetidor multipuerto. La diferencia entre el hub y el switch es que los switches toman decisiones basándose en las direcciones MAC y los hubs no toman ninguna decisión



2.2.4 Switch

A primera vista los switches parecen a menudo similares a los hubs. Tanto los hubs como los switches tienen varios puertos de conexión, dado que una de sus funciones es la concentración de conectividad. La diferencia entre un hub y un switch está dada por lo que sucededentro del dispositivo.



2.2.5 Bridge (Puente)

Un puente es un dispositivo diseñado para conectar dos segmentos de LAN. El propósito de un puente es filtrar el tráfico de una LAN, para que el tráfico local siga siendo local, pero permitiendo que el tráfico que se ha dirigido hacia allí pueda ser conectado con otras partes (segmentos) de la LAN. El puente conecta solamente dos segmentos de una red a la vez. Como sucede en el caso de la combinación repetidor/hub, hay otro dispositivo que se utiliza para conectar múltiples puentes.




Un puente conecta los segmentos de red y debe tomar decisiones inteligentes con respecto a si debe transferir señales al siguiente segmento. Un puente puede mejorar el desempeño de una red al eliminar el tráfico innecesario y reducir al mínimo las probabilidades de que se produzcan colisiones. El puente divide el tráfico en segmentos y filtra el tráfico basándose en la estación o en la dirección MAC.




Los puentes analizan las tramas entrantes, toman decisiones de envío basándose en la información que contienen las tramas y envían las tramas a su destino. Los puentes sólo se ocupan de pasar los paquetes, o de no pasarlos, basándose en las direcciones MAC destino. Los puentes a menudo pasan paquetes entre redes que operan bajo distintos protocolos de Capa 2.



2.3 Sistemas operativos de red.

Al igual que un equipo no puede trabajar sin un sistema operativo, una red de equipos no puede funcionar sin un sistema operativo de red. Si no se dispone de ningún sistema operativo de red, los equipos no pueden compartir recursos y los usuarios no pueden utilizar estos recursos.




NetWare de Novell es el ejemplo más familiar y famoso de sistema operativo de red donde el software de red del equipo cliente se incorpora en el sistema operativo del equipo. El equipo personal necesita ambos sistema operativos para gestionar conjuntamente las funciones de red y las funciones individuales.




El software del sistema operativo de red se integra en un número importante de sistemas operativos conocidos, incluyendo

Windows 2000 Server/Professional, Windows NT Server/Workstation, Windows 95/98/ME y Apple Talk.




Un sistema operativo de red permite:1. A los equipos funcionar en red2. Proporciona servicios básicos a los equipos de una

red3. Coordina las actividades de los distintos dispositivos4. Proporciona a los clientes acceso a los recursos de la

red5. Garantiza la seguridad de los datos y de los

dispositivos6. Soporta mecanismos que permiten a las aplicaciones

comunicarse entre sí7. Se integra con otros sistemas operativos populares




El núcleo de una red es el sistema operativo de red. Todos los sistemas operativos de red proporcionan servicios básicos a los equipos de su red. Estos servicios incluyen:• Coordinación de las actividades de los distintos

dispositivos de la red para garantizar que la comunicación sucede cuando se necesita.

• Proporcionar a los clientes acceso a los recursos de la red, incluyendo archivos y dispositivos periféricos como impresoras o máquinas de fax.

• Garantizar la seguridad de los datos y dispositivos de la red mediante herramientas de administración centralizada.



2.3.1 Tipos de servidores.

Los servidores son equipos que proporcionan servicios y datos a los equipos cliente. Los servidores de una red realizan diversas tareas complejas. Los servidores de redes grandes se han especializado en alojar las crecientes necesidades de los usuarios.




Un servidor no es necesariamente una máquina de última generación grande y monstruosa, no es necesariamente un superordenador; un servidor puede ser desde una computadora vieja, hasta una máquina sumamente potente (ej.: servidores web, bases de datos grandes, etc. procesadores especiales y hasta varios gigas de memoria). Todo esto depende del uso que se le dé al servidor.




De archivos e impresiónLos servidores de archivos e impresión proporcionan recursos de compartición de archivos e impresoras desde una ubicación centralizada. Cuando un cliente envía una solicitud de datos al servidor de archivos e impresión, se descarga en el equipo que realiza la petición toda la base de datos o el archivo.




Servidores de bases de datosLos servidores de bases de datos pueden almacenar grandes cantidades de datos en una ubicación centralizada y ponerlos a disposición de los usuarios, quienes no tienen la necesidad de descargar toda la base de datos. La base de datos reside en el servidor y sólo se descarga en el equipo cliente el resultado de la solicitud.




Servidores de correoLos servidores de correo funcionan igual que los servidores de bases de datos en cuanto a que existen partes de la aplicación en el servidor y partes en el cliente, con datos que se descargan de forma selectiva desde el servidor hasta el cliente. Los servidores de correo gestionan servicios de correo electrónico para toda la red.




Servidores de faxLos servidores de fax gestionan el tráfico entrante y saliente de faxes en la red y comparten uno o más módems de fax. De este modo, el servicio de fax está disponible para cualquier usuario de la red sin necesidad de instalar una máquina de fax en cada equipo del usuario.




Servidores de servicios de directorioLos servidores de servicios de directorio proporcionan una ubicación centralizada para almacenar información sobre la red, incluyendo la identidad de los usuarios que acceden a ella y los nombres de los recursos disponibles en la red. Esto permite administrar la seguridad de la red de modo centralizado.




Servidores WebLos Servidores Web suministran páginas Web a los navegadores (como por ejemplo, Netscape Navigator, Internet Explorer de Microsoft) que lo solicitan. En términos más técnicos, los servidores Web soportan el Protocolo de Transferencia de Hypertexto conocido como HTTP (HyperText Transfer Protocol), el estándar de Internet para comunicaciones Web. Usando HTTP, un servidor Web envía páginas Web en HTML y CGI, así como otros tipos de scripts a los navegadores o browsers cuando éstos lo requieren.




Servidores WebCuando un usuario hace clic sobre un enlace (link) a una página Web, se envía una solicitud al servidor Web para localizar los datos nombrados por ese enlace. El servidor Web recibe esta solicitud y suministra los datos que le han sido solicitados (una página HTML, un script interactivo, una página Web generada dinámicamente desde una base de datos,...) o bien devuelve un mensaje de error.




Servidores de Nombres de máquinas de InternetEs un programa y protocolo de información de máquinas basado en NCP/TCP corriendo en una máquina del SRI-NIC.La función de este particular servidor es entregarinformación de nombre/dirección legible por la máquina describiendo redes, pasarelas, máquinas y eventualmente dominios, dentro del entorno de internet



2.3.2 Características de sistemas operativos de red.

Para mediados de los 80's, comienza el auge de las redes de computadoras y la necesidad de sistemas operativos en red y sistemas operativos distribuidos. La red mundial Internet se va haciendo accesible a toda clase de instituciones y se comienzan a dar muchas soluciones (y problemas) al querer hacer convivir recursos residentes en computadoras con sistemas operativos diferentes




TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS

En esta sección se describirán las características que clasifican a los sistemas operativos, básicamente se cubrirán tres clasificaciones: sistemas operativos por su estructura (visión interna), sistemas operativos por los servicios que ofrecen y, finalmente, sistemas operativos por la forma en que ofrecen sus servicios (visión externa).




Sistemas Operativos por su Estructura Estructura monolítica.

Constituidos fundamentalmente por un solo programa compuesto de un conjunto de rutinas entrelazadas de tal forma que cada una puede llamar a cualquier otra. Las características fundamentales de este tipo de estructura son: Construcción del programa final a base de móduloscompilados separadamente que se unen a través del ligador. Buena definición de parámetros de enlace entre las distintas rutinas existentes, que puede provocar mucho acoplamiento.




Sistemas Operativos por su Estructura Estructura monolítica.

Carecen de protecciones y privilegios al entrar a rutinas que manejan diferentes aspectos de los recursos de la computadora, como memoria, disco, etc.

Generalmente están hechos a medida, por lo que son eficientes y rápidos en su ejecución y gestión, pero por lo mismo carecen de flexibilidad para soportar diferentes ambientes de trabajo o tipos de aplicaciones.




Sistemas Operativos por su Estructura Estructura jerárquica.

A medida que fueron creciendo las necesidades de los usuarios y se perfeccionaron los sistemas, se hizo necesaria una mayor organización del software, del sistema operativo, donde una parte del sistema contenía subpartes y esto organizado en forma de niveles. Se dividió el sistema operativo en pequeñas partes, de tal forma que cada una de ellas estuviera perfectamente definida y con un claro interface con el resto de elementos.




Sistemas Operativos por su Estructura Máquina Virtual.

Se trata de un tipo de sistemas operativos que presentan una interface a cada proceso, mostrando una máquina que parece idéntica a la máquina real subyacente. Estos sistemas operativos separan dos conceptos que suelen estar unidos en el resto de sistemas: la multiprogramación y la máquina extendida. El objetivo de los sistemas operativos de máquina virtual es el de integrar distintos sistemas operativos dando la sensación de ser varias máquinas diferentes.




Sistemas Operativos por su Estructura Cliente-servidor ( Microkernel)

Este sistema sirve para toda clase de aplicaciones por tanto, es de propósito general y cumple con las mismas actividades que los sistemas operativos convencionales. El núcleo tiene como misión establecer la comunicación entre los clientes y los servidores. Los procesos pueden ser tanto servidores como clientes




Sistemas Operativos por ServiciosMonousuarios

Los sistemas operativos monousuarios son aquéllos que soportan a un usuario a la vez, sin importar el número de procesadores que tenga la computadora o el número de procesos o tareas que el usuario pueda ejecutar en un mismo instante de tiempo. Las computadoras personales típicamente se han clasificado en este renglón.




Sistemas Operativos por ServiciosMultiusuarios

Los sistemas operativos multiusuarios son capaces de dar servicio a más de un usuario a la vez, ya sea por medio de varias terminales conectadas a la computadora o por medio de sesiones remotas en una red de comunicaciones. No importa el número de procesadores en la máquina ni el número de procesos que cada usuario puede ejecutar simultáneamente.




Sistemas Operativos por ServiciosMonotareas

Los sistemas monotarea son aquellos que sólo permiten una tarea a la vez por usuario. Puede darse el caso de un sistema multiusuario y monotarea, en el cual se admiten varios usuarios al mismo tiempo pero cada uno de ellos puede estar haciendo solo una tarea a la vez.




Sistemas Operativos por ServiciosMultitareas

Es aquél que le permite al usuario estar realizando varias labores al mismo tiempo. Por ejemplo, puede estar editando el código fuente de un programa durante su depuración mientras compila otro programa, a la vez que está recibiendo correo electrónico en un proceso en background. Es común encontrar en ellos interfaces gráficas orientadas al uso de menús y el ratón, lo cual permite un rápido intercambio entre las tareas para el usuario, mejorando su productividad.




Sistemas Operativos por ServiciosUniproceso

Un sistema operativo uniproceso es aquél que es capaz de manejar solamente un procesador de la computadora, de manera que si la computadora tuviese más de uno le sería inútil. El ejemplo más típico de este tipo de sistemas es el DOS y MacOS.




Sistemas Operativos por ServiciosMultiproceso

Un sistema operativo multiproceso se refiere al número de procesadores del sistema, que es más de uno y éste es capaz de usarlos todos para distribuir su carga de trabajo. Generalmente estos sistemas trabajan de dos formas: simétrica o asimétricamente. Cuando se trabaja de manera asimétrica, el sistema operativo selecciona a uno de los procesadores el cual jugará el papel de procesador maestro y servirá como pivote para distribuir la carga a los demás procesadores, que reciben el nombre de esclavos.




Sistemas Operativos por ServiciosMultiproceso

Cuando se trabaja de manera simétrica, los procesos o partes de ellos (threads) son enviados indistintamente a cualesquiera de los procesadores disponibles, teniendo, teóricamente, una mejor distribución y equilibrio en la carga de trabajo bajo este esquema.




Sistemas Operativos por la Forma de Ofrecer sus ServiciosSistemas Operativos de Red

Los sistemas operativos de red se definen como aquellos que tiene la capacidad de interactuar con sistemas operativos en otras computadoras por medio de un medio de transmisión con el objeto de intercambiar información, transferir archivos, ejecutar comandos remotos y un sin fin de otras actividades.




Sistemas Operativos por la Forma de Ofrecer sus ServiciosSistemas Operativos Distribuidos

Los sistemas operativos distribuidos abarcan los servicios de los de red, logrando integrar recursos (impresoras, unidades de respaldo, memoria, procesos, unidades centrales de proceso) en una sola máquina virtual que el usuario accesa en forma transparente.

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