TEMA 1. Introducción a las Redes de Datos.
1.1 Orígenes y Evolución.
El internet se ha convertido en un fenómeno tecnológico que impacta y transforma la cultura, la economía y la vida de todos. La idea inicial de la misma, fue simple, pero ha ido evolucionando a través de décadas en algo más grande que su concepto original.
El internet no apareció de pronto como la infraestructura global que es hoy en día. Durante finales de los años 50's e inicios de los 60's la investigación que eventualmente condujo a las redes de conmutación de paquetes del internet actual, comenzó a surgir y junto con la creación y crecimiento de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de los Estados Unidos (ARPA - Advaced Research Projects Agency), se creo el hito histórico que condujo a la nueva red de ordenadores ARPANET. Ahí, se inicio la fase de implementación y uso de la nueva red, trayendo otros contribuyentes y etapas sucesivas de desarrollo.
Inicialmente se encontró la necesidad de comunicación entre gran cantidad de computadoras, sin embargo la tecnología existente de conmutación era inadecuada para soportar la comunicación entre múltiples fuentes de datos. Surgió entonces el concepto de reparto de recursos de tiempo compartido y a su vez también se generó la necesidad de una red para conectar a los investigadores de ARPA a las pocas computadoras grandes y costosas para investigación.
Para 1979 existían unas computadoras conectadas a la red, aún con una velocidad de línea de 50kb/s. A finales de los 80 la red ya estaba en camino a convertirse en internet que muchos conocemos y experimentamos hoy en día, y desde entonces han surgido innovaciones día con día para una mejor calidad.
1.2 Conceptos básicos y componentes de una red.
Sabemos que una red informática es un conjunto de equipos, nodos y software conectados entre sí por medio de dispositivos físicos o inalámbricos que envían y reciben señales. Para poder entender como es que funciona una red informática, primero hay que conocer el contexto de los componentes que la conforman y analizar su función.
Algunos de ellos son:
Nodo.
Es un punto de intersección entre una conexión de red de varios elementos que confluyen en el mismo lugar para poder comunicarse.
Emisor.
Es el que crea una señal, petición o mensaje.
Receptor.
Es el que recibe la señal, petición o mensaje que manda el emisor.
Servidor.
El servidor como hardware es una maquina física integrada en una red informática, en la que además del sistema operativo, funciona uno o varios servidores basados en el software.
Por otro lado, como software, denominamos servidor al programa que ofrece un servicio especial, que otros programas denominados clientes pueden usar a nivel local o a través de una red.
Estaciones de Trabajo.
Cuando una computadora se conecta a una red, la primera se convierte en un nodo de la última y se puede tratar como una estación de trabajo o cliente. Las estaciones de trabajos pueden ser computadoras personales que se encargan de sus propias tareas de procesamiento, así que cuando mayor y más rápido sea el equipo, mucho mejor.
Switch.
Router.
Ethernet.
1.3 Medios de Transmisión.
Las computadoras y otros dispositivos para poder comunicarse usan señales para representar los datos, a estas señales se les conoce como Medios de Transmisión (Tx) y se clasifican en:
Medios de Transmisión Guiados.
Los medios de transmisión guiados se encargan de la conducción de las señales desde un extremo al otro.
Características.
Sus principales características son:
- Velocidad máxima de transmisión.
- Tipo de conductor utilizado.
- Distancia máxima que puede ofrecer entre repetidores.
- Inmunidad a interferencias electromagnéticas.
- Fácil instalación.
- Capacidad de soporte a tecnologías de nivel enlace.
Tipos.
Entre los medios guiados podemos encontrar los siguientes:
Cable de par trenzado.
El cable par trenzado se caracteriza por su escasa inmunidad frente a las interfaces producidas por campos electromagnéticos externos. es de bajo costo, resistencia eléctrica del par, tiene posibilidad de presencia de diafonía y el principal factor que limita su uso es el efecto pelicular, cuyo efecto se hace más evidente cuanto mayor es la velocidad binaria de la señal transmitida.
El cable coaxial transporta señales con rangos de frecuencias más altos que los cables par trenzado. Estos se caracterizan por tener menor atenuación por unidad de longitud, en razón de tener una mayor superficie conductora y por lo tanto presentar un efecto particular de menor valor. También tiene mejor respuesta en frecuencia , mayor susceptibilidad a variaciones de temperatura y su costo es más elevado.
La fibra Óptica tiene como ventajas la inmunidad al ruido, menor atenuación de la señal y tienen un ancho de banda mayor, sin embargo el costo de este medio de transmisión tiene un costo elevado para la instalación y el mantenimiento que se le debe dar además de que tiende a ser más frágil que los anteriores cables.
Estos son medios de comunicación sin cable que transportan ondas electromagnéticas sin usar un conductor físico, si no que se radian a través del aire, por lo que están disponibles para cualquiera que tenga un dispositivo capaz de aceptarlos.
- La transmisión y recepción se realizan por medios de antenas.
- Cuando la transmisión es direccional, las antenas deben estar alineadas.
- Cuando la transmisión es omnidireccional, la señal se propaga en todas las direcciones.
Microondas.
Esta basado en la transmisión de información de ondas electromagnéticas entre un receptor y un emisor, pero se diferencia porque usa antenas parabólicas y estas deben de estar alineadas, además que sufren de atenuación e interferencias son susceptibles a las condiciones atmosféricas.
Satélites.
Este medio de transmisión utiliza uno o más satélites como punto medio para lograr la reflexión de las ondas electromagnéticas generadas por la estación transmisora hacia la receptora.
Infrarrojo.
Estas usan dos leds infrarrojos para poder establecer la comunicación, la principal desventaja sobre todos los demás medios de transmisión es que no alcanza distancias largas.
1.4 Protocolos de Comunicación.
Para que la transmisión de datos por la red sea posible, es indispensable una comunicación previa que esta regida por ciertos protocolos, que bajo su cumplimiento permiten la comunicación.
El protocolo de comunicaciones es un conjunto de normas que están obligadas a cumplir todas las máquinas y programas que intervienen en una comunicación de datos entre ordenadores. Si estas normas no se rigen al pie de la letra, la comunicación no podría ser transmitida de manera adecuada.
Los protocolos utilizados en comunicaciones de red también definen lo siguiente:
• Codificación de los mensajes
• Opciones de entrega del mensaje
• Formato y encapsulamiento del mensaje
• Sincronización del mensaje
• Tamaño del mensaje
Los protocolos se muestran en capas, donde cada servicio de nivel superior depende de la funcionalidad definida por los protocolos que se muestran en los niveles inferiores.
Algunos de los protocolos de red más comunes son Hypertext Transfer Protocol (HTTP), el protocolo de control de transmisión (TCP) y el protocolo de Internet (IP).
HTTP: protocolo de aplicación que rige la forma en que interactúan un servidor web y un cliente web.
• TCP: protocolo de transporte que administra las conversaciones individuales.
• IP: encapsula los segmentos TCP en paquetes, asigna direcciones y entrega al host de destino.
En el video que se muestra a continuación, presenta una explicación más amplia para un mejor entendimiento.
1.5 Clasificación de Redes.
Las redes informáticas se pueden clasificar teniendo en cuenta diferentes aspectos, tales como su estructura, funcionalidad, tecnologías utilizadas para sus conformaciones, amplitudes, entre otros.
Pero las clasificaciones más importantes son:
- Por su Forma de Transmisión
- Por su Forma de Conmutación
- Por su Alcance Geográfico.
1.5.1 Por su Forma de Transmisión.
Red por medios guiados.
 |
Una red por medios guiados está formado por la conexión de cables entre los distintos dispositivos que la conforman. Estos medios de transmisión de datos, pueden estar compuestos por:
-Cable coaxial.
-Par Trenzado.
-Fibra óptica.
Redes por medios no guiados.
Los medios no guiados transportan ondas electromagnéticas, sin usar un conductor físico. Este tipo de comunicación se denomina comunicación inalámbrica. Las transmisiones no guiadas se pueden clasificar en:
-Radiofrecuencia.
-Satélites.
-Microondas.
-Infrarrojo.
1.5.2 Por su Forma de Conmutación.
Existen 3 tipos de conmutación.
- Conmutación de circuitos.
En este primer tipo, el camino entre los extremos del proceso de comunicación, se mantiene de forma permanente mientras dura la comunicación, de forma que es posible mantener un flujo continuo de información entre dichos extremos.
- Conmutación de paquetes.
En este segundo tipo, trata del procedimiento mediante el cual, cuando un nodo quiere enviar información a otro lo divide en paquetes, todos del mismo tamaño, los cuales contienen la dirección del nodo destino. En esta situación no existe un circuito permanente entre los extremos, y la red solo se dedica a encaminar paquete a paquete la información entre los usuarios.
- Conmutación de mensajes.
Este tercer tipo es de las conmutaciones menos utilizadas.
Para transmitir un mensaje a un receptor, el emisor debe enviar primero mensaje completo a un nodo intermedio, el cual lo encola donde se almacenan los mensajes que le son enviados por otros nodos. Posteriormente cuando por fin es su turno, lo reenvía a otro, y éste a otro, y así las veces necesarias antes de llegar al receptor.
1.5.3 Por su Alcance Geográfico.
Las redes pueden dividirse por su alcance o cobertura, lógicamente cuando mayor sea el espacio que queremos abarcar, más difícil y costosa puede resultar la instalación.
Estas se clasifican de la siguiente manera:
- Red de área personal. (PAN)
Estas son aquellas que como su nombre lo indica son personales y solo puede ser posible la comunicación a distancias entre dispositivos muy cortas. El alcance máximo de este tipo de red oscila entre los 10 metros.
- Red de área local. (LAN)
Esta nos permite conectar varios dispositivos de red en un alcance no mas de 200 metros. Este tipo de redes son de las más comunes en todos lados.
- Red de área de campus. (CAN)
Es una red que nos permite conectar redes de área local a través de un área geográfica limitada.
- Red de área metropolitana. (MAN)
Estas son mucho más amplias que las anteriores porque abarcan espacios metropolitanos y son las que suelen utilizarse cuando las administraciones públicas deciden crear zonas Wi-fi en grandes espacios.
- Red de área amplia. (WAN)
Son las que suelen despegar las empresas proveedoras de internet para cubrir las necesidades de conexión de redes de una zona muy amplia, como una ciudad o país.
1.6 Topologías de Redes.
Se llaman topologías de red a las diferentes estructuras de intercomunicación en que se pueden organizar las redes de transmisión de datos entre dispositivos. Cada topología de red lleva asociada una topología física y una topología lógica.
La topología física es la que define la manera en la que debe ser dispuesto el cable de interconexión entre los elementos de la red. La topología lógica define el modo en que se gestiona la transmisión de los datos.
Existen 6 tipos de topologías.
1. Topología de estrella.
Cada nodo se conecta a un nodo central encargado del control de acceso a la red por el resto de nodos. En esta topología adquiere una importancia decisiva el nodo central que se encarga de controlar toda la comunicación, pues cualquier perturbación en el mismo conduce al fallo de la red completa.
2. Topología de Bus.
Todos los nodos se conectan a un único medio de transmisión, utilizando los transceiver, encargados de controlar el acceso al bus. Los mensajes se envían por el bus y todos los nodos escuchan, aceptando los datos solo en el caso que vayan dirigidos a él. Esta topología permite la adición y sustracción de nodos sin inferir en el resto, aunque un fallo en el medio de transmisión hace inútil por completa a la red.
3. Topología de Árbol.
Esta topología puede interpretarse como el encadenamiento de diferentes estructuras en bus de diferente longitud y de características diferenciadas, constituyendo diferentes ramas de interconexión. En este caso adquiere gran importancia los elementos que permiten duplicar y enlazar las diferentes líneas, ya que actúan como nodos principales de manera análoga a como lo hace el nodo principal de la interconexión en estrella.
4. Topología de Anillo.
Los nodos se conectan en serie alrededor del anillo lo cual seria equivalente a unir los extremos de una red de bus. Los mensajes se transmiten en una dirección, pasando por todos los nodos necesarios hasta llegar a su destino. No existe un nodo principal y el control de la red queda distribuido en todos los nodos.
5. Topología de Malla.
Cada nodo esta conectado a todos los nodos, de esta manera es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por distintos caminos. Si la red de malla esta completamente conectada, no puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones.
6. Topología Mixta.
Las redes pueden utilizar diversas topologías para conectarse, esta es una de las mas frecuentes y se deriva de la unión de varios tipos de topologías.
Comentarios
Publicar un comentario