Redes 1

 Unidad 1

Conceptos básicos de Redes

Para poder definir una red, es conveniente fijar los términos correspondientes a ETD, ECD o ETCD. Al respecto, se recomienda ver definiciones usadas por el ITU-T en estándares de la serie X. En general, definimos como ETD a un Equipo Terminal de Datos, capaz de generar y/o procesar información y transmitirla y/o recibirla a través de los circuitos de control que cumplen el rol de controlador de comunicaciones y que podrán ser internos o externos a la unidad de procesamiento. general, definimos comoETCD a un Equipo de Terminación del Circuito de Datos, que tiene la función de actuar como interfaz entre el controlador de comunicaciones y el medio físico que actuará como enlace. En una terminología anterior, se lo denominaba también ECD por Equipo de Comunicaciones de Datos.

Las redes difieren entre sí por los servicios que pueden prestar a los usuarios, o por el tipo comunidad de usuarios atraídos por el servicio. Podemos dividir las redes de computadoras en las siguientes categorías principales, redes vinculadas a Internet que ofrecen las herramientas "Internet", redes fuera de líneas, proveedores de servicios comerciales, redes de conmutación (PSN).

El motivo para establecer una red de computadoras nos permiten entender qué es una red y por qué esta puede ser de utilidad en una organización o institución tales como:

Compartir de programas y archivos:

Las versiones de "software" para redes están disponibles con un ahorro en el precio comparativamente bajo a la compra de licencias de copias individuales. Los programas y sus archivos de datos se pueden guardar en un servidor de archivos al que pueden accesar muchos usuarios de la red a la misma vez.

Origen y Evolución de las Redes

El mundo atrapado por una telaraña: desde su surgimiento, las redes han evolucionado conforme lo demandan las necesidades de comunicación, verbal o visual. He aquí un recuento de la aparición de los diferentes dispositivos que componen una red.

Las primeras redes comerciales se valían del protocolo Arcnet (Attached Resource Computer Network), desarrollado por Datapoint Incorporaron, alrededor de 1980. Utilizaba cable coaxial y empleaba conexiones de 2.5 Mbps, en ese tiempo considerada alta velocidad, ya que los usuarios estaban acostumbrados a compartir información vía puerto paralelo o serial, donde la transmisión era muy lenta.

La primera red informática surgió en la Guerra Fría Arpanet fue creada durante la cortina de hierro, y su objetivo principal era que la información militar de los Estados Unidos no estuviera centralizada y pudiera estar disponible en punto del país ante un eventual ataque ruso. Hace 35 años, científicos de UCLA, en los Estados Unidos, conectaron dos computadoras usando un cable y vieron cómo los datos fluían de una máquina a la otra. Ese fue el principio de Arpanet, la red militar que es reconocida como la progenitora de lo que hoy se conoce como Internet.

· Red de computadoras

Una red es un conjunto de dispositivos físicos "hardware" y de programas "sofware", mediante el cual podemos comunicar computadoras para compartir recursos (discos, impresoras, programas, etc.) así como trabajo (tiempo de cálculo, procesamiento de datos, etc.). A cada una de las computadoras conectadas a la red se le denomina un nodo.

Los dispositivos físicos necesarios para construir una red son la tarjeta de comunicación instalada en cada una de las computadoras conectadas, el cableado que los une y los programas. Los programas de la red serán aquellos que establecen la comunicación entre las estaciones y los periféricos.

Red LAN

Son redes de propiedad privada, de hasta unos cuantos kilómetros de extensión. Por ejemplo una oficina o un centro educativo. Se usan para conectar computadoras personales o estaciones de trabajo, con objeto de compartir recursos e intercambiar información. Están restringidas en tamaño, lo cual significa que el tiempo de transmisión, en el peor de los casos, se conoce, lo que permite cierto tipo de diseños (deterministas) que de otro modo podrían resultar ineficientes. Además, simplifica la administración de la red. Suelen emplear tecnología de difusión mediante un cable sencillo al que están conectadas todas las máquinas.

Operan a velocidades entre 10 y 100 Mbps.

Tienen bajo retardo y experimentan pocos errores.

Red MAN

Son una versión mayor de la LAN y utilizan una tecnología muy similar. Actualmente esta clasificación ha caído en desuso, normalmente sólo distinguiremos entre redes LAN y WAN.

Las redes MAN pueden ser públicas o privadas. Estas redes se desarrollan con dos buses unidireccionales, lo que quiere decir que cada uno actúa independientemente del otro respecto a la transferencia de datos. Cuando se utiliza fibra óptica, la tasa de error es menor que si se usa cable de cobre, siempre que se comparen dos redes de iguales dimensiones. Cabe mencionar que ambas opciones son seguras dado que no permiten la lectura o la alteración de su señal sin que se interrumpa el enlace físicamente.

Son redes que se extienden sobre un área geográfica extensa. Contiene una colección de máquinas dedicadas a ejecutar los programas de usuarios (hosts). Estos están conectados por la red que lleva los mensajes de un host a otro. Estas LAN de host acceden a la subred de la WAN por un router. Suelen ser por tanto redes punto a punto.

La subred tiene varios elementos:

- Líneas de comunicación: Mueven bits de una máquina a otra.

- Elementos de conmutación: Máquinas especializadas que conectan dos o más líneas de transmisión. Se suelen llamar en caminadores o routers.

Cada host está después conectado a una LAN en la cual está el encaminado que se encarga de enviar la información por la subred.

Red WAN

Una WAN contiene numerosos cables conectados a un par de en caminadores. Si dos en caminadores que no comparten cable desean comunicarse, han de hacerlo a través de en caminadores intermedios. El paquete se recibe completo en cada uno de los intermedios y se almacena allí hasta que la línea de salida requerida esté libre.

Se pueden establecer WAN en sistemas de satélite o de radio en tierra en los que cada en caminador tiene una antena con la cual poder enviar y recibir la información. Por su naturaleza, las redes de satélite serán de difusión.

                                    Red WAN

• Carpetas
• Imágenes
• Documentos
• Periféricos - Impresoras - Modem - Tarjeta RDS - Scaner
• Acceso a Internet
• Programas
• Base de datos
• Puede copiar o mover archivos de un equipo a otro con facilidad.
• Puede tener acceso a un mismo dispositivo, como una impresora o unidad ZIP, desde cualquier equipo.
• Un punto de acceso a Internet es suficiente para que varios equipos utilicen Internet al mismo tiempo. 

Red punto a punto

Las redes punto a punto son aquellas que responden a un tipo de arquitectura de red en las que cada canal de datos se usa para comunicar únicamente dos nodos, en clara oposición a las redes multidufrex, en las cuales cada canal de datos se puede usar para comunicarse con diversos nodos.

En una red punto a punto, los dispositivos en red actúan como socios iguales, o pares entre sí. Como pares, cada dispositivo puede tomar el rol de esclavo o la función de maestro. En un momento, el dispositivo A, por ejemplo, puede hacer una petición de un mensaje / dato del dispositivo B, y este es el que le responde enviando el mensaje / dato al dispositivo A.

El dispositivo A funciona como esclavo, mientras que B funciona como maestro. Un momento después los dispositivos A y B pueden revertir los roles: B, como esclavo, hace una solicitud a A, y A, como maestro, responde a la solicitud de B. A y B permanecen en una relación recíproca o par entre ellos.

Las redes punto a punto son relativamente fáciles de instalar y operar. A medida que las redes crecen, las relaciones punto a punto se vuelven más difíciles de coordinar y operar. Su eficiencia decrece rápidamente a medida que la cantidad de dispositivos en la red aumenta.

Los enlaces que interconectan los nodos de una red punto a punto se pueden clasificar en tres tipos según el sentido de las comunicaciones que transportan:

• Simplex: la transacción sólo se efectúa en un solo sentido.
• Half-duplex: la transacción se realiza en ambos sentidos, pero de forma alternativa, es decir solo uno puede transmitir en un momento dado, no pudiendo transmitir los dos al mismo tiempo.

• Full-duplex: la transacción se puede llevar a cabo en ambos sentidos simultáneamente. Cuando la velocidad de los enlaces semi-dúplex y dúplex es la misma en ambos sentidos, se dice que es un enlace simétrico, en caso contrario se dice que es un enlace asimétrico.

Red cliente -servidor

¿Y qué es una red cliente/servidor? Normalmente una red cliente/servidor se implementa en otras partes, tal como una escuela, una empresa, o una biblioteca en lugar de una casa. En este tipo de red, hay una computadora conocida como servidor que es como el poder de la red. En ella se guarda la información y los recursos los cuales se mantienen disponibles para otras computadoras de la red. A las otras computadoras que usan la red para obtener dicha información se les conoce como clientes. Si vas a la biblioteca a buscar un libro, usas una computadora cliente y obtienes la información de un servidor. Cuando quieras obtener información del sitio MSN, usas tu computadora, que actúa como cliente, y obtienes la información del servidor de MSN mediante la red conocida como Internet. Cuando vas al doctor, la recepcionista usa la computadora cliente de la recepción para contactar al servidor usando la red para obtener los registros de las vacunas que se encuentran guardados en el servidor. Todos estos son algunos de los usos comunes de las redes cliente/servidor.

Sistema Operativo de Red

Un sistema operativo de red, también llamado NOS (del inglés, Network Operating System), es un software que permite la interconexión de ordenadores para poder acceder a los servicios y recursos, hardware y software, creando redes de computadoras. 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. Consiste en un software que posibilita la comunicación de un sistema informático con otros equipos en el ámbito de una red.

Recursos que se pueden compartir en una Red.

¿Que es un Recurso?

Los recursos son las aplicaciones, herramientas, dispositivos (periféricos) y capacidades con los que cuenta una computadora.

Compartir recursos, implica configurar una red de tal manera que las computadoras que la constituyen, puedan utilizar recursos de las restantes computadoras empleando la red como medio de comunicación. Cuando un equipo destina espacio para recursos, asume funciones de servidor.

¿Cuales recursos se pueden compartir?

Pueden compartirse todo tipo de recursos. Ventajas de Compartir recursos

Compartir de recursos de red:

Entre los recursos de la red se incluyen las impresoras, los "Plotters" y los dispositivos de almacenamiento como torres opticas o de disco. De esta forma la red proporciona un enlace de comunicación que permite que los usuarios compartan estos dispositivos.

Compartir de base de datos:

Un servidor de bases de datos es una aplicación ideal para una red. Una función de la red denominada bloqueo de registros permite que varios usuarios puedan accesar a la vez a un archivo sin corromper los datos. Con el bloqueo de registros se asegura que dos usuarios no pueden accesar al mismo 

· Topología de Red

La topología de red se define como el mapa físico o lógico de una red para intercambiar datos. En otras palabras, es la forma en que está diseñada la red, sea en el plano físico o lógico. El concepto de red puede definirse como "conjunto de nodos interconectados". Un nodo es el punto en el que una curva se intercepta a sí misma. Lo que un nodo es concretamente, depende del tipo de redes a que nos referimos.1 Un ejemplo claro de esto es la topología de árbol, la cual es llamada así por su apariencia estética, por la cual puede comenzar con la inserción del servicio de internet desde el proveedor, pasando por el router, luego por un switch y este deriva a otro switch u otro router o sencillamente a los hosts (estaciones de trabajo), el resultado de esto es una red con apariencia de árbol porque desde el primer router que se tiene se ramifica la distribución de Internet, dando lugar a la creación de nuevas redes o subredes tanto internas como externas. Además de la topología estética, se puede dar una topología lógica a la red y eso dependerá de lo que se necesite en el momento.

Topología estrella

Red en estrella es una red de computadoras donde las estaciones están conectadas directamente a un punto central y todas las comunicaciones se hacen necesariamente a través de ese punto (conmutador, repetidor o concentrador). Los dispositivos no están directamente conectados entre sí, además de que no se permite tanto tráfico de información. Dada su transmisión, una red en estrella activa tiene un nodo central “activo” que normalmente tiene los medios para prevenir problemas relacionados con el eco.

Se utiliza sobre todo para redes locales (LAN). La mayoría de las redes de área local que tienen un conmutador (switch) o un concentrador (hub) siguen esta topología. El punto o nodo central en estas sería el switch o el hub, por el que pasan todos los paquetes de usuarios.

Topología bus lineal

En la topología de bus todos los nodos (computadoras) están conectados a un circuito común (bus). La información que se envía de una computadora a otra viaja directamente o indirectamente, si existe un controlador que enruta los datos al destino correcto. La información viaja por el cable en ambos sentidos a una velocidad aproximada de 10/100 Mbps y tiene en sus dos extremos una resistencia (terminador). Se pueden conectar una gran cantidad de computadoras al bus, si un computador falla, la comunicación se mantiene, no sucede lo mismo si el bus es el que falla. El tipo de cableado que se usa puede ser coaxial, par trenzado o fibra óptica. En una topología de bus, cada computadora está conectada a un segmento común de cable de red. El segmento de red se coloca como un bus lineal, es decir un cable largo que va de un extremo a otro de la red, y al cual se conecta cada nodo de ésta. El cable puede ir por el piso, las paredes, el techo o por varios lugares, siempre y cuando sea un segmento continuo.

· Comunicación Simplex

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. Es aquel en el que una estación siempre actúa como fuente y la otra siempre como colector. Este método permite la transmisión de información en un único sentido. Método Semidúplex.

Es aquel en el que una estación A en un momento de tiempo, actúa como fuente y otra estación corresponsal B actúa como colector, y en el momento siguiente, la estación B actuará como fuente y la A como colector. Permite la transmisión en ambas direcciones, aunque en momentos diferentes. Un ejemplo es la conversación entre dos radioaficionados, pero donde uno espera que el otro termine de hablar para continuar el diálogo. Método Dúplex.

En el que dos estaciones A y B, actúan como fuente y colector, transmitiendo y recibiendo información simultáneamente. Permite la transmisión en ambas direcciones y de forma simultánea. Por ejemplo una conversación telefónica.Comunicaciones Half-Duplex y Full duplex Cuando dos equipos se comunican en una LAN, la información viaja normalmente en una sola dirección a la vez, dado que las redes en bana base usadas por las redes LAN admiten solo una señal. Esto de denomina comunicación half-duplex. En cambio dos sistemas que se pueden comunicar simultáneamente en dos direcciones están operando en modo full-duplex. El ejemplo más común de una red full-duplex es, una vez mas, el sistema telefónico.

· Comunicación Dúplex

dúplex es un término utilizado para definir a un sistema que es capaz de mantener una comunicación bidireccional, enviando y recibiendo mensajes de forma simultánea. De esta manera, la capacidad de transmitir en modo dúplex está condicionado por varios niveles, los cuales son el medio físico, debido a que es capaz de transmitir en ambos sentidos; el sistema de transmisión, de modo a que es capaz de enviar y recibir a la vez, el protocolo o norma de comunicación, lo cual es empleado por los equipos terminales.

Cabe destacar, que se puede destacar tres categorías de comunicaciones o sistemas en modo dúplex, los cuales son símplex, semi-dúplex y dúplex. Por lo tanto, la mayoría de los sistemas y redes de comunicaciones modernos funcionan en modo dúplex, debido a que permiten canales de envío y recepción simultáneos. Así mismo, los usuarios pueden conseguir esa simultaneidad de varias formas, como por ejemplo a través del empleo de frecuencias separadas y a través de cables separados.

Cabe resaltar, que una conexión semi-dúplex es una conexión en la que los datos fluyen en una u otra dirección, pero no las dos al mismo tiempo. Esto sucede, a que con este tipo de conexión, cada extremo de la conexión transmite uno después del otro, de tal modo que este tipo de conexión hace posible tener una comunicación bidireccional utilizando toda la capacidad de la línea. Los símplex permiten únicamente la transmisión en un sentido unidireccional, por ejemplo en el caso de la fibra óptica, ya que en estos casos se puede recurrir a sistemas en anillo o con doble fibra para conseguir una comunicación completa.

Comunicación Full Dúplex

Atendiendo a la capacidad de transmitir entera o parcialmente en modo dúplex, podemos distinguir tres categorías de comunicaciones o sistemas: dúplex (full dúplex), semidúplex (half dúplex) y símplex. La mayoría de los sistemas y redes de comunicaciones modernos funcionan en modo dúplex permitiendo canales de envío y recepción simultáneos. Podemos conseguir esa simultaneidad de varias formas:

* Empleo de frecuencias separadas (multiplexación en frecuencia)

* Cables separados

Nota: No existen colisiones en Ethernet en el modo full-duplex.

Un simple ilustración de un sistema de comunicación full-duplex.

Ancho de Banda

En computación de redes y en biotecnologia, ancho de banda digital, ancho de banda de red o simplemente ancho de banda es la medida de datos y recursos de comunicación disponible o consumida expresados en bit/s o múltiplos de él (ciento setenta y dos, Mbit/s, entre otros).

Ancho de banda puede referirse a la capacidad de ancho de banda o ancho de banda disponible en bit/s, lo cual típicamente significa el rango neto de bits o la máxima salida de una huella de comunicación lógico o físico en un sistema de comunicación digital. La razón de este uso es que de acuerdo a la Ley de Hartley, el rango máximo de tranferencia de datos de un enlace físico de comunicación es proporcional a su ancho de banda(procesamiento de señal)|ancho de banda en hertz, la cual es a veces llamada "ancho de banda análogo" en la literatura de la especialidad.

Ancho de banda puede también referirse a ancho de banda consumido (consumo de ancho de banda), que corresponde al throughput o goodput conseguido; esto es, la tasa media de transferencia de datos exitosa a través de una vía de comunicación.

· Servidor de Red

Un servidor de red es un equipo que ofrece varios recursos compartidos de estaciones de trabajo y otros servidores en una red informática. Los recursos compartidos pueden incluir el espacio en disco, acceso al hardware, y servicios de correo electrónico. Cualquier equipo puede ser un servidor de red. Lo que separa a un servidor desde una estación de trabajo no es el hardware, sino más bien la función realizada por el equipo. En general, una estación de trabajo es un equipo usado por una persona para llevar a cabo sus funciones de trabajo, mientras que un servidor de red es un equipo que ofrece a los usuarios con acceso al software de recursos compartidos o de hardware.

Dicho esto, los servidores suelen estar construidos con componentes más potentes que las estaciones de trabajo individuales. Por ejemplo, un servidor por lo general tienen más memoria de acceso aleatorio (RAM) instalados de una estación de trabajo, o utilizar un sistema operativo más sólido (SO). Si bien esto puede aumentar el precio del servidor respecto a una sola estación de trabajo, el costo total puede ser significativamente inferior a una organización.

Además de los servicios compartidos proporcionan estos equipos, los servidores de la red también ayudan a simplificar las tareas de gestión de las redes y los administradores de sistemas. Al centro de la localización de estos servicios en un único equipo y no en cada estación de trabajo, cambios de configuración y las actualizaciones de seguridad sólo han de aplicarse al servidor de red en lugar de a cientos de estaciones de trabajo individuales.

Servidor de Disco

Un servidor de disco es un dispositivo de redes de computadoras destinado a compartir discos físicos, conectados al dispositivo, con una red. Generalmente, estos dispositivos poseen una gran cantidad de espacio físico en disco (en la orden de terabytes) disponible, que son exportados como varios discos lógicos, a través de una interfaz de interconexión como SCSI o Fiberchannel.

La entidad compartida por estos servidores son discos, o dispositivos de bloque, y por lo tanto las funciones de gerenciamento de disco, particionamiento, sistema de archivos etc son todos hechos por el sistema operativo del ordenador cliente. A diferencia de un servidor de archivos, esta clase de servidores no ve la organización interna de los datos almacenados (o sea, el servidor puede ver bloques de bytes, pero no archivos, como una entidad). Sin embargo, el mismo dispositivo puede actuar como un servidor de discos y de archivos al mismo tiempo, utilizando áreas de almacenamiento distintos.

Servidor de impresión

Un Servidor de Impresión (Print Server) es un concentrador, o más bien un servidor, que conecta una impresora a red, para que cualquier PC pueda acceder a ella e imprimir trabajos, sin depender de otro PC para poder utilizarla, como es el caso de las impresoras compartidas. Actualmente existen servidores de impresora para interfaz paralela, USB o impresoras de red.

Correo electrónico

Es un servicio de red que permite a los usuarios enviar y recibir mensajes (también denominados mensajes electrónicos o cartas digitales) mediante sistemas de comunicación electrónica. Para denominar al sistema que provee este servicio en Internet, mediante el protocolo SMTP, aunque por extensión también puede verse aplicado a sistemas análogos que usen otras tecnologías. Por medio de mensajes de correo electrónico se puede enviar, no solamente texto, sino todo tipo de documentos digitales dependiendo del sistema que se use.