Curso de Redes LAN/WAN. Informática Básica

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1 Informática Básica Los computadores, además de ser parte integral de una red, también desempeñan un papel preponderante en el mundo laboral. Las empresas utilizan sus computadores para una gran variedad de propósitos, pero también los usan para tareas administrativas comunes. Utilizan los servidores para almacenar datos importantes y administrar las cuentas de los empleados. Utilizan software de hojas de cálculo para organizar la información financiera, software procesador de texto para llevar registros y correspondencia y navegadores de Web para acceder a los sitios Web de las distintas empresas. Componentes de un PC Como los computadores son importantes elementos básicos de desarrollo de redes, es necesario poder reconocer y nombrar los principales componentes de un PC. Muchos dispositivos de networking son en realidad computadores con fines especiales, con muchas piezas similares a las de un PC "normal". Para poder usar su computador como un medio confiable para obtener información, su computador debe estar en buenas condiciones de funcionamiento, lo que significa que ocasionalmente, tendrá que diagnosticar problemas sencillos en el hardware o software de su computador. Usted debe poder reconocer, nombrar y determinar el propósito de los siguientes componentes del computador: Componentes pequeños separados Transistor: dispositivo que amplifica una señal o abre y cierra un circuito Circuito Integrado: dispositivo fabricado con material semiconductor; contiene varios transistores y realiza una tarea específica Resistencia: dispositivo fabricado en un material que se opone al flujo de la corriente eléctrica Condensador: componente electrónico que almacena energía bajo la forma de un campo electroestático; se compone de dos placas de metal conductor separadas por material aislante. Conector: parte de un cable que se enchufa a un puerto o interfaz Diodo de Emisión de Luz (LED): dispositivo semiconductor que emite luz cuando la corriente lo atraviesa Subsistemas del PC Placa de circuito impreso: placa delgada sobre la cual se colocan chips (circuitos integrados) y otros componentes electrónicos Unidad de CD-ROM: unidad de disco compacto con memoria de sólo lectura, un dispositivo que puede leer información de un CD-ROM CPU: unidad de procesamiento central, el cerebro del computador, donde se realiza la mayoría de los cálculos Unidad de Disquete: una unidad de disco que puede leer y escribir en disquetes Unidad de Disco Duro: el dispositivo que lee y escribe datos en un disco duro Microprocesador: un chip de silicio que contiene una CPU Motherboard: la placa de circuito principal de un microcomputador Bus: un conjunto de cables a través de los cuales se transmiten los datos de una parte a otra del computador NetPC S.A. 1

2 RAM: memoria de acceso aleatorio, también conocida como memoria de lecturaescritura, se le pueden escribir nuevos datos y almacenar datos leídos en ella. Una desventaja de la memoria RAM es que requiere energía eléctrica para mantener el almacenamiento de datos. Si el computador se apaga o pierde energía, todos los datos almacenados en la RAM se pierden, a menos que los datos hayan sido previamente guardados en disco ROM: memoria de solo lectura, memoria del computador en la cual los datos han sido pregrabados; una vez que los datos se han escrito en un chip de ROM, no se pueden eliminar, sólo se pueden leer Unidad del Sistema: la parte principal del PC; la unidad del sistema incluye el chasis, el microprocesador, la memoria principal, el bus y los puertos pero no incluye el teclado, el monitor o cualquier otro dispositivo externo conectado al computador Ranura de Expansión: una apertura en el computador dónde se puede insertar una placa de circuito impreso para agregar nuevas capacidades al computador Fuente de Alimentación : componente que suministra energía al computador Componentes del backplane Backplane: amplia placa de circuito impreso que contiene tomas para las tarjetas de expansión Tarjeta de red: placa de expansión insertada en el computador para que el computador se pueda conectar a la red Tarjeta de Vídeo: placa que se enchufa al PC para otorgarle capacidades de visualización Tarjeta de Sonido: placa de expansión que permite que el computador manipule y reproduzca sonidos Puerto Paralelo: una interfaz que puede transferir más de un bit simultáneamente y que se utiliza para conectar dispositivos externos como por ejemplo impresoras Puerto Serial: una interfaz que se puede utilizar para la comunicación serial, a través de la cual sólo se puede transmitir un bit a la vez Puerto de Ratón: un puerto diseñado para conectar un ratón al PC Cable de Alimentación: cable utilizado para conectar un dispositivo eléctrico a un tomacorrientes a fin de suministrar energía eléctrica al dispositivo Puede considerar los componentes internos de un PC como una red de dispositivos, adheridos al bus del sistema. En cierto sentido, un PC es una pequeña red informática. Flujo de Información En un PC, la información y el suministro eléctrico están en movimiento constante. Puede ser de ayuda para comprender el networking si piensa en el computador como una red en miniatura, en la que todos los diversos dispositivos dentro de la unidad del sistema se conectan y se comunican entre sí. Instrucciones de arranque: Se almacenan en la ROM, hasta que se envían Aplicaciones de software: Se almacenan en la RAM después de cargarse RAM y ROM: Se comunican constantemente con la CPU a través del bus Información de Aplicaciones: se almacena en la RAM mientras se usan las aplicaciones Información Almacenada: Fluye desde la RAM hacia algún dispositivo de almacenamiento Información Exportada: Fluye desde la RAM y la CPU, a través del bus y las ranuras de expansión, hacia la impresora, la tarjeta de vídeo, la tarjeta de sonido o la tarjeta de red. NetPC S.A. 2

3 Sistemas Operativos de Red 3) Windows 95: En 1995, Microsoft introdujo una nueva y mejorada versión del Windows 3.1. Las mejoras de este SO incluyen soporte multitareas y arquitectura de 32 bits, permitiendo así correr mejores aplicaciónes para mejorar la eficacia del trabajo. 4) Windows NT: Esta versión de Windows se especializa en las redes y servidores. Con este SO se puede interactuar de forma eficaz entre dos o más computadoras. 5) OS/2: Este SO fue hecho por IBM. Tiene soporte de 32 bits y su interfaz es muy buena. El problema que presenta este sistema operativo es que no se le ha dad el apoyo que se merece en cuanto a aplicaciones se refiere. Es decir, no se han creado muchas aplicaciones que aprovechen las características de el SO, ya que la mayoría del mercado de software ha sido monopolizado por Windows. 6) Mac OS: Las computadoras Macintosh no serían tan populares como lo son si no tuvieran el Mac OS como sistema operativo de planta. Este sistema operativo es tan amigable para el usuario que cualquier persona puede aprender a usarlo en muy poco tiempo. Por otro lado, es muy bueno para organizar archivos y usarlos de manera eficaz. Este fue creado por Apple Computer, Inc. 7) UNIX: El sistema operativo UNIX fue creado por los laboratorios Bell de AT&T en 1969 y es ahora usado como una de las bases para la supercarretera de la información. Unix es un SO multiusuario y multitarea, que corre en diferentes computadoras, desde supercomputadoras, Mainframes, Minicomputadoras, computadoras personales y estaciones de trabajo. Esto quiere decir que muchos usuarios puede estar usando una misma computadora por medio de terminales o usar muchas de ellas. NetPC S.A. 3

4 Que Son las Redes de Datos? Para Que Sirven? Red de Datos : Conjunto de computadores, equipos de comunicaciones y otros dispositivos que se pueden comunicar entre si, a través de un medio en particular. Objetivos principales: 1.La información debe ser entregada de manera confiable y sin daños en los datos. 2.La información debe entregarse de manera consistente. 3.Los equipos que forman la red deben ser capaces de identificarse entre si. 4.Debe existir una manera estandarizada de nombrar e identificar las partes de la red. Las redes, entre otras cosas, sirven para: Compartir recursos y ahorrar dinero. Aumentar la disponibilidad de la información. Reseña Histórica En los primeros años de la computación los host intercambiaban información directamente con los dispositivos que tenían conectados como: Lectores de tarjetas e Impresoras. Luego con el uso interactivo de las computadoras se requirió de conexiones locales y más tarde, remota de terminales de usuario. En 1969 comenzó a funcionar una versión experimental de ARPANET con cuatro nodos. El experimento fue un éxito, a partir de este punto, comenzó a extenderse por los Estados Unidos. En 1975 la agencia de comunicación para la defensa DCA asumió la responsabilidad del funcionamiento de la red, que aun era considerada una Red de investigación. Clases de Redes : LAN, MAN, WAN. Red de área Local / Local Area Network (LAN) Se trata de una red que cubre una extensión reducida como una empresa, una universidad, un colegio, etc. No habrá por lo general dos ordenadores que disten entre sí más de un kilómetro. Una configuración típica en una red de área local es tener una computadora llamada servidor de ficheros en la que se almacena todo el software de control de la red así como el software que se comparte con los demás ordenadores de la red. Los ordenadores que no son servidores de ficheros reciben el nombre de estaciones de trabajo. Estos suelen ser menos potentes y suelen tener software personalizado por cada usuario. La mayoría de las redes LAN están conectadas por medio de cables y tarjetas de red, una en cada equipo. NetPC S.A. 4

5 Red de área Metropolitana / Metropolitan Area Network (MAN) Las redes de área metropolitana cubren extensiones mayores como puede ser una ciudad o un distrito. Mediante la interconexión de redes LAN se distribuye la información a los diferentes puntos del distrito. Bibliotecas, universidades u organismos oficiales suelen interconectarse mediante este tipo de redes. Redes de área Extensa / Wide Area Network (WAN) Las redes de área extensa cubren grandes regiones geográficas como un país, un continente o incluso el mundo. Cable transoceánico o satélites se utilizan para enlazar puntos que distan grandes distancias entre sí. Con el uso de una WAN se puede contactar desde España con Japón sin tener que pagar enormes cantidades de teléfono. La implementación de una red de área extensa es muy complicada. Se utilizan multiplexadores para conectar las redes metropolitanas a redes globales utilizando técnicas que permiten que redes de diferentes características puedan comunicarse sin problemas. El mejor ejemplo de una red de área extensa es Internet. Protocolos de LAN Una red es una configuración de computadora que intercambia información. Pueden proceder de una variedad de fabricantes y es probable que tenga diferencias tanto en hardware como en software, para posibilitar la comunicación entre estas es necesario un conjunto de reglas formales para su interacción. A estas reglas se les denominan protocolos. Un protocolo es un conjunto de reglas establecidas entre dos dispositivos para permitir la comunicación entre ambos. IPX/SPX IPX/SPX, o Intercambio de paquetes entre redes / Intercambio secuencial de paquetes, es en realidad una combinación de dos protocolos, IPX y SPX. Partiendo del protocolo Sistema de red Xerox (XNS), IPX se creó junto con SPX para trabajar con el sistema operativo de red de Novell Inc., a principio de los ochenta. Estos dos protocolos NetPC S.A. 5

6 conforma el protocolo central utilizado por todos los sistemas operativos de red de Novell NetWare, incluyendo las versiones 2.x, 3.x y 4.x. IPX IPX es un protocolo de red sin conexiones, por lo que no está garantizado que cada bloque de información de la red (paquete) que recorre la misma entre un origen y un destino, complete este camino o llegue al destino en la posición adecuada (secuencia). Sin embargo, esto no es malo. Par evitar el caos que se produciría si no existiera un cierto orden de notificaciones de envío y recepción, cada paquete IPX incluye un campo de comprobación cíclica redundante (CRC), que informa el dispositivo receptor de cada paquete que llega correctamente. Si el paquete se daña por el camino, el dispositivo receptor ignorará dicho paquete y esperará una nueva transmisión, que se efectuará automáticamente desde el dispositivo emisor cuando no reciba la señal de aceptación. SPX El protocolo IPX funciona bien con la mayoría de las aplicaciones que no necesitan asegurarse de que el paquete ha llegado en un orden concreto dentro de un tiempo establecido. Sin embargo, para aplicaciones que requieran esta información, IPX no proporciona la funcionalidad deseada. Por ejemplo, si un sistema de videoconferencia no es capaz de enviar y recibir paquetes de información (voz e imágenes) en el orden apropiado y sincronizados en el tiempo, la aplicación no servirá de nada, ya que las imágenes aparecerán como un barullo de información. Para combatir este problema, SPX, protocolo de alto nivel que amplía las posibilidades de IPX, puede generar un circuito virtual entre los dispositivos de la red. A diferencia de IPX, cuando una estación de trabajo recibe un paquete SPX, está obligada a contestar aunque el paquete no haya llegado correctamente. Si un paquete se daña durante la transmisión, la estación receptora esperará a que se vuelva a enviar antes de aceptar los paquetes siguientes desde la estación de origen. NetBEUI Cuando Microsoft desarrolló Windows para Trabajo en Grupo (WFW), el protocolo NetBEUI fue sin duda una buena elección, y muchas redes locales, hoy en día, siguen trabajando con NetBEUI aunque hayan actualizado a NT y a Windows 95. El nombre NetBEUI proviene de NetBIOS Extended User Interface, y su nombre ha creado una innegable confusión entre ambos. NetBIOS es un interfaz de programación, mientras que NetBEUI es un protocolo de red. La mayoría del software de Microsoft así como muchos programas que funcionan sobre plataforma Windows, utilizan el interfaz de programación NetBIOS. De esta forma, muchos administradores de red continúan utilizando NetBEUI tras haber instalado en sus sistemas otros protocolos, puesto que piensan que las aplicaciones de software no van a funcionar sin NetBEUI. El ideal de usuario NetBEUI es una red local pequeña, o los departamentos pequeños de una red empresarial más grande. Necesita relativamente poca memoria. Además, al no disponer de parámetros de configuración, se optimiza automáticamente, y es compatible con las redes Microsoft. También es una buena elección para redes que disponen de viejos equipos basados en DOS, puesto que NetPC S.A. 6

7 necesita poca memoria. Recuerde que debe ejecutarlo tanto en los clientes como en los servidores. TCP/IP Qué es TCP/IP? Cuando se habla de TCP/IP, se relaciona automáticamente como el protocolo sobre el que funciona la red Internet. Esto, en cierta forma es cierto, ya que se le llama TCP/IP, a la familia de protocolos que nos permite estar conectados a la red Internet. Este nombre viene dado por los dos protocolos estrella de esta familia: El protocolo TCP, funciona en el nivel de transporte del modelo de referencia OSI, proporcionando un transporte fiable de datos. El protocolo IP, funciona en el nivel de red del modelo OSI, que nos permite encaminar nuestros datos hacia otras maquinas. Es un protocolo DARPA que proporciona transmisión fiable de paquetes de datos sobre redes. El nombre TCP/IP Proviene de dos protocolos importantes de la familia, el Transmisión Control Protocol (TCP ) y el Internet Protocol (IP). Todos juntos llegan a ser más de 100 protocolos diferentes definidos en este conjunto. COMO FUNCIONA TCP/IP Una red TCP/IP transfiere datos mediante el ensamblaje de bloques de datos en paquetes, cada paquete comienza con una cabecera que contiene información de control; tal como la dirección del destino, seguido de los datos. Cuando se envía un archivo por la red TCP/IP, su contenido se envía utilizando una serie de paquetes diferentes. El Internet protocol (IP), un protocolo de la capa de red, permite a las aplicaciones ejecutarse transparentemente sobre redes interconectadas. Cuando se utiliza IP, no es necesario conocer que hardware se utiliza, por tanto ésta corre en una red de área local. El Transmission Control Protocol (TCP); un protocolo de la capa de transporte, asegura que los datos sean entregados, que lo que se recibe, sea lo que se pretendía enviar y que los paquetes que sean recibidos en el orden en que fueron enviados. TCP terminará una conexión si ocurre un error que haga la transmisión fiable imposible. ADMINISTRACION TCP/IP TCP/IP es una de las redes más comunes utilizadas para conectar computadoras con sistema UNIX. Las utilidades de red TCP/IP forman parte de la versión 4, muchas facilidades de red como un sistema UUCP, el sistema de correo, RFS y NFS, pueden utilizar una red TCP/IP para comunicarse con otras máquinas. Para que la red TCP/IP esté activa y funcionado será necesario: Obtener una dirección Internet. Configurar la red para TCP/IP. Configurar los guiones de arranque TCP/IP. Identificar otras máquinas ante el sistema. TOPOLOGIA DE LAS REDES LAN La topología de la LAN la define el hardware. Hay tres topologías básicas: 1) Estrella (star). Se la llama así pues hay un centro denominado hub hacia el cual convergen todas las líneas de comunicación. Cada máquina tiene un enlace exclusivo con el hub. Los sistemas host-terminales también usan una topología estrella, con el host en el centro, pero se diferencian por la forma de NetPC S.A. 7

8 comunicación. En las LANs, el hub es un dispositivo que, sea activo o pasivo, permite que todas las estaciones reciban la transmisión de una; en los sistemas con host, sólo el host recibe. En una red, la comunicación entre dos estaciones es directa; en un sistema con host, una terminal se comunica con el host y el host con la otra. 2)Bus. En esta topología hay un cable que recorre todas las máquinas sin formar caminos cerrados ni tener bifurcaciones. Eléctricamente, un bus equivale a un nodo pues los transceptores de todas las máquinas quedan conectados en paralelo. A los efectos de mantener la impedancia constante en el cableado de la red, se deben conectar dos "terminadores" en ambos extremos del cableado de la misma. 3)Anillo. En este caso, las líneas de comunicación forman un camino cerrado. La información generalmente recorre el anillo en forma unidireccional, cada máquina recibe la información de la máquina previa, la analiza, y si no es para ella, la retransmite a la siguiente. NetPC S.A. 8

9 Direccionamiento IP Que es una Dirección IP Las direcciones del nivel de red en Internet pueden representarse de manera simbólica o numérica. Una dirección simbólica es por ejemplo www. pntic.mec.es Una dirección numérica se representa por cuatro campos separados por puntos, como , los cuales no pueden superar el valor 255 ( en binario). La correspondencia entre direcciones simbólicas y numéricas las realiza el DNS (Domain Name System). Para poder identificar una máquina en Internet cada una de ellas tiene una dirección IP (Internet Protocol) la cual es asignada por InterNIC (Internet Network Information Center). Las direcciones numéricas son las que entiende la máquina y se representan por 32 bits con 4 campos de 8 bits cada uno, aunque normalmente se pasan de binario a decimal. Por ejemplo es en binario: \ / \ / \ / \ / Clases de IP Una parte de los bits representa la red y el resto la máquina (host). En este caso como veremos los dos primeros campos representan la red (16 bits) y 2.8 (16 bits) al host. Los paquetes de datos que maneja Internet a nivel de red se llaman datagramas. Estos llevan tanto la dirección de la máquina transmisora como la receptora. Existen cinco clases de direcciones IP según la manera de repartir los bits entre la dirección de red y el número de host. Clase A 0 RED NÚMERO DE HOST Clase B 1 0 RED NÚMERO DE HOST NetPC S.A. 9

10 Clase C RED NÚMERO DE HOST Clase D DIRECCIONES MULTICAST Clase E RESERVADAS En las clases A, B, y C las direcciones con la parte de número de host con todos los bits puestos a 0 indican la red por lo que no se pueden asignar a ningún host; igualmente tan poco se pueden asignar a un host las direcciones con el número de host con todos los bits puestos a 1 porque se dejan para los paquetes broadcast dirigidos a todas las máquinas de la red. Por ejemplo en la red anterior que es clase B la red es y la dirección broadcast Las direcciones de Clase A usan 7 bits para el número de red dando un total de 126 (128-2) posibles redes de este tipo ya que la dirección se utiliza para reconocer la dirección de red propia y la red 127 es la del lazo interno de la máquina. Los restantes 24 bits son para el número de host, quitando las que son todos los bits a 0 ó a 1 con lo cual tenemos hasta = = direcciones. Son las redes a Las direcciones de Clase B utilizan 14 bits para la dirección de red ( posibles redes de este tipo) y 16 bits para el host (hasta máquinas). Son las redes a Las direcciones de clase C tienen 21 bits para la red ( redes) y 8 bits para el host (254 máquinas). Son las redes a Las direcciones de clase D están reservadas para multicasting que son usadas por direcciones de host en áreas limitadas. Las direcciones de Clase E están reservadas para uso futuro. La clase que se elija para una red dada dependerá del número de máquinas que tenga y las que se prevean en el futuro. Como vimos antes el número de red es asignado por el NetPC S.A. 10

11 NIC o por el organismo de cada país en quien él delegue. El número de host lo asignará el administrador que controla la red. SUBREDES Y MÁSCARAS DE SUBRED Puede darse el caso de que una red crezca en un número de máquinas significativo o que se quiera instalar una nueva red además de la que ya existía. Para conseguir mayor funcionalidad podemos dividir nuestra red en subredes dividiendo en dos partes el número de host, una para identificar la subred, y la otra parte para identificar la máquina (subnetting). Esto lo decidirá el responsable de la red sin que intervenga el NIC. Podemos tener asignada una red normalmente de las clases B ó C y dividirla en dos o más subredes según nuestras necesidades comunicados por routers. Clase B 1 0 RED SUBRED NÚMERO DE HOST Clase C RED SRED Nº DE HOST El conjunto formado por la subred y el número de host se conoce como dirección local o parte local. Un host remoto verá la dirección local como el número de host. El número de bits correspondientes a la subred y al número de host son elegidos libremente por el administrador. Esta división se realiza utilizando una máscara de subred. Esta es un número binario de 32 bits. Los bits que estén a "1" indicarán el campo de la dirección IP dedicada a la red y los bits puestos a "0" indicarán la parte dedicada al host. La máscara de subred se representa normalmente en notación decimal. Por ejemplo si no utilizamos subredes y dejamos la red como una sola, para una red clase B la máscara será: \ / \ / \ / \ / Si queremos dividirla en subredes tomaremos los 16 bits de la parte local y pondremos a "1" la parte que queremos represente a las subredes. Por ejemplo si queremos 8 subredes necesitaremos en binario 3 bits para referenciarlas. La máscara que necesitamos será: es decir en decimal. Al emplear 13 bits para el host podríamos tener hasta =8190 máquinas en cada subred. Lo normal a la hora de añadir "unos" a la máscara inicial para definir las subredes es hacerlo de manera contigua para ver los campos claramente. Si tenemos una red clase C cuya máscara sin subredes es y queremos dividirla en 4 subredes solo necesitamos 2 bits para definirlas: \ / \ / \ / \ / NetPC S.A. 11

12 Esta máscara permitiría hasta 2 6-2=62 hosts en cada subred. FORMAS DE DIVISIÓN EN SUBREDES Hay dos formas de dividir una red en subredes: longitud estática y longitud variable. Se pueden utilizar según el protocolo de encaminamiento. El encaminamiento IP nativo solo soporta longitud estática al emplear el protocolo RIP. Con el protocolo RIP2 se consigue utilizar longitud variable. La longitud estática implica que todas las subredes deben tener la misma máscara lo que obligará a poner la que necesite la que tenga más ordenadores. La longitud variable permite que no haya que variar las direcciones de red caso de cambios en una de sus subredes. Una subred que necesita dividirse en otras dos puede hacerlo a añadiendo un bit a su máscara sin afectar al resto. No todos los routers y host soportan la longitud variable de máscaras. Si un host no soporta este método deberá encaminarse hacia un router que si lo soporte. Direcciones Broadcast Hay diferentes tipos de broadcast: Direcciones de broadcast limitadas: La dirección con todos los bits a "1" se usa en redes que soportan broadcasting, e indica todos los host de la subred. Los routers no reenvían la información fuera de la subred. Direcciones de broadcast de red: En una red sin subredes poniendo a "1" los bits del campo de número de host Direcciones de broadcast de subred: Poniendo a "1" solo la parte del número de host de la dirección local. Broadcast a todas las subredes: Poniendo toda la parte local a "1". Multicasting Para tener más flexibilidad que la proporcionada por el método broadcast que se dirige a todos los miembros de una subred o de una red, existe el método multicast, el cual nos permite dirigirnos a grupos de hosts dentro de la red. El datagrama IP para multicast como vimos antes es de clase D cuyos cuatro primeros bits son 1110 el primer octeto va de a luego el rango de direcciones será de a DIRECCIONES IP PRIVADAS Las redes privadas de organizaciones que no están directamente conectadas a Internet esto es, las redes que se conectan por medio de un proxy o un router a una única línea con una sola dirección IP dada por un proveedor de servicios tienen asignado unos rangos de direcciones IP para su funcionamiento interno. Estos son: Para clase A una única dirección de red: 10 Para clase B 16 redes del rango a Para clase C 256 direcciones de red: a Estas direcciones IP no son utilizadas por los routers para su comunicación con Internet, y se utilizan solo dentro de la organización. Estas redes (Intranet) tienen la ventaja de ser mucho menos accesibles a ataques desde el exterior. NetPC S.A. 12

13 TOPOLOGÍA DE UNA RED La topología de una red define únicamente la distribución del cable que interconecta los diferentes ordenadores, es decir, es el mapa de distribución del cable que forma la intranet. Define cómo se organiza el cable de las estaciones de trabajo. A la hora de instalar una red, es importante seleccionar la topología más adecuada a las necesidades existentes. Hay una serie de factores a tener en cuenta a la hora de decidirse por una topología de red concreta y son : La distribución de los equipos a interconectar. El tipo de aplicaciones que se van a ejecutar. El tráfico que va a soportar la red local. La capacidad de expansión. Se debe diseñar una intranet teniendo en cuenta la escalabilidad. No se debe confundir el término topología con el de arquitectura. La arquitectura de una red engloba : La topología. El método de acceso al cable. Protocolos de comunicaciones. TOPOLOGÍA FÍSICA Es lo que hasta ahora se ha venido definiendo; la forma en la que el cableado se realiza en una red. Existen tres topología físicas puras : Topología en anillo. Topología en bus. Topología en estrella. Existen mezclas de topologías físicas, dando lugar a redes que están compuestas por mas de una topología física. TOPOLOGÍA LÓGICA Es la forma de conseguir el funcionamiento de una topología física cableando la red de una forma más eficiente. Existen topologías lógicas definidas : Topología anillo-estrella : implementa un anillo a través de una estrella física. Topología bus-estrella : implementa una topología en bus a través de una estrella física. TOPOLOGÍA EN BUS Consta de un único cable que se extiende de un ordenador al siguiente de un modo serie. Los extremos del cable se terminan con una resistencia denominada terminador, que además de indicar que no existen más ordenadores en el extremo, permiten cerrar el bus. Sus principales ventajas son : Fácil de instalar y mantener. No existen elementos centrales del que dependa toda la red, cuyo fallo dejaría inoperativas a todas las estaciones. Sus principales inconvenientes son : Si se rompe el cable en algún punto, la red queda inoperativa por completo. NetPC S.A. 13

14 Cuando se decide instalar una red de este tipo en un edificio con varias plantas, lo que se hace es instalar una red por planta y después unirlas todas a través de un bus troncal. TOPOLOGÍA EN ANILLO Sus principales características son : El cable forma un bucle cerrado formando un anillo. Todos los ordenadores que forman parte de la red se conectan a ese anillo. Habitualmente las redes en anillo utilizan como método de acceso al medio el modelo paso de testigo. Los principales inconvenientes serían : Si se rompe el cable que forma el anillo se paraliza toda la red. Es difícil de instalar. Requiere mantenimiento. TOPOLOGÍA EN ESTRELLA Todas las estaciones de trabajo están conectadas a un punto central (concentrador), formando una estrella física. Habitualmente sobre este tipo de topología se utiliza como método de acceso al medio poolling, siendo el nodo central el que se encarga de implementarlo. Cada vez que se quiere establecer comunicación entre dos ordenadores, la información transferida de uno hacia el otro debe pasar por el punto central. Existen algunas redes con esta topología que utilizan como punto central una estación de trabajo que gobierna la red. La velocidad suele ser alta para comunicaciones entre el nodo central y los nodos extremos, pero es baja cuando se establece entre nodos extremos. Este tipo de topología se utiliza cuando el trasiego de información se va a realizar preferentemente entre el nodo central y el resto de los nodos, y no cuando la comunicación se hace entre nodos extremos. Si se rompe un cable sólo se pierde la conexión del nodo que interconectaba, es fácil de detectar y de localizar un problema en la red. TOPOLOGÍA EN ESTRELLA PASIVA Se trata de una estrella en la que el punto central al que van conectados todos los nodos es un concentrador (hub) pasivo, es decir, se trata únicamente de un dispositivo con muchos puertos de entrada. TOPOLOGÍA DE ESTRELLA ACTIVA Se trata de una topología en estrella que utiliza como punto central un hub activo o bien un ordenador que hace las veces de servidor de red. En este caso, el hub activo se encarga de repetir y regenerar la señal transferida e incluso puede estar preparado para realizar estadísticas del rendimiento de la red. Cuando se utiliza un ordenador como nodo central, es éste el encargado de gestionar la red, y en este caso suele ser además del servidor de red, el servidor de ficheros. TOPOLOGÍA ANILLO-ESTRELLA TOPOLOGÍAS LÓGICAS NetPC S.A. 14

15 Uno de los inconvenientes de la topología en anillo era que si el cable se rompía toda la red quedaba inoperativa; con la topología mixta anillo-estrella, éste y otros problemas quedan resueltos. Las principales características son : Cuando se instala una configuración en anillo, el anillo se establece de forma lógica únicamente, ya que de forma física se utiliza una configuración en estrella. Se utiliza un concentrador, o incluso un servidor de red (uno de los nodos de la red, aunque esto es el menor número de ocasiones) como dispositivo central, de esta forma, si se rompe algún cable sólo queda inoperativo el nodo que conectaba, y los demás pueden seguir funcionando. El concentrador utilizado cuando se está utilizando esta topología se denomina MAU (Unidad de Acceso Multiestación), que consiste en un dispositivo que proporciona el punto de conexión para múltiples nodos. Contiene un anillo interno que se extiende a un anillo externo. A simple vista, la red parece una estrella, aunque internamente funciona como un anillo. Cuando la MAU detecta que un nodo se ha desconectado (por haberse roto el cable, por ejemplo), puentea su entrada y su salida para así cerrar el anillo. TOPOLOGÍA BUS-ESTRELLA Este tipo de topología es en realidad una estrella que funciona como si fuese en bus. Como punto central tiene un concentrador pasivo (hub) que implementa internamente el bus, y al que están conectados todos los ordenadores. La única diferencia que existe entre esta topología mixta y la topología en estrella con hub pasivo es el método de acceso al medio utilizado. Redes Ethernet Ethernet, al que también se conoce como IEEE 802.3, es el estándar más popular para las LAN que se usa actualmente. El estándar emplea una topología lógica de bus y una topología física de estrella o de bus. Ethernet permite datos a través de la red a una velocidad de 10 Mbps. Ethernet usa un método de transmisión de datos conocido como Acceso Múltiple con Detección de Portadora y Detección de Colisiones (CSMA/CD). Antes de que un nodo envíe algún dato a través de una red Ethernet, primero escucha y se da cuenta si algún otro nodo está transfiriendo información. De no ser así, el nodo transferirá la información a través de la red. Todos los otros nodos escucharán y el nodo seleccionado recibirá la información. En caso de que dos nodos traten de enviar datos por la red al mismo tiempo, cada nodo se dará cuenta de la colisión y esperará una cantidad de tiempo aleatoria antes de volver a hacer el envío. La topología lógica de bus de Ethernet permite que cada nodo tome su turno en la transmisión de información a través de la red. Así, la falla de un solo nodo no hace que falle la red completa. Aunque CSMA/CD es una forma rápida y eficiente para transmitir datos, una red muy cargada podría llegar al punto de saturación. Sin embargo, con una red diseñada adecuadamente, la saturación rara vez es preocupante. Existen tres estándares de Ethernet, 10BASE5, 10BASE2, y 10BASE-T, que definen el tipo de cable de red, las especificaciones de longitud y la topología física que debe utilizarse para conectar nodos en la red. NetPC S.A. 15

16 Redes Token Ring Token Ring, también llamado IEEE 802.5, fue ideado por IBM y algunos otros fabricantes. Con operación a una velocidad de 4 Mbps o 16 Mbps, Token Ring emplea una topología lógica de anillo y una topología física de estrella. La NIC de cada computadora se conecta a un cable que, a su vez, se enchufa a un hub central llamado unidad de acceso a multiestaciones (MAU). Token Ring se basa en un esquema de paso de señales (token passing), es decir que pasa un token (o señal) a todas las computadoras de la red. La computadora que esté en posesión del token tiene autorización para transmitir su información a otra computadora de la red. Cuando termina, el token pasa a la siguiente computadora del anillo. Si la siguiente computadora tiene que enviar información, acepta el token y procede a enviarla. En caso contrario, el token pasa a la siguiente computadora del anillo y el proceso continúa. La MAU se salta automáticamente un nodo de red que no esté encendido. Sin embargo, dado que cada nodo de una red Token Ring examina y luego retransmite cada token (señal), un nodo con mal funcionamiento puede hacer que deje de trabajar toda la red. Token Ring tiende a ser menos eficiente que CSMA/CD (de Ethernet) en redes con poca actividad, pues requiere una sobrecarga adicional. Sin embargo, conforme aumenta la actividad de la red, Token Ring llega a ser más eficiente que CSMA/CD. Modelo OSI NetPC S.A. 16

17 Capa 7: La capa de aplicación: La capa de aplicación es la capa del modelo OSI más cercana al usuario, y está relacionada con las funciones de mas alto nivel que proporcionan soporte a las aplicaciones o actividades del sistema, suministrando servicios de red a las aplicaciones del usuario y definiendo los protocolos usados por las aplicaciones individuales. Es el medio por el cual los procesos de aplicación de usuario acceden al entorno OSI. Su función principal es proporcionar los procedimientos precisos que permitan a los usuarios ejecutar los comandos relativos a sus propias aplicaciones. Los procesos de las aplicaciones se comunican entre sí por medio de las entidades de aplicación asociadas, estando éstas controladas por protocolos de aplicación, y utilizando los servicios del nivel de presentación. Difiere de las demás capas debido a que no proporciona servicios a ninguna otra capa OSI, sino solamente a aplicaciones que se encuentran fuera del modelo OSI. La capa de aplicación establece la disponibilidad de los diversos elementos que deben participar en la comunicación, sincroniza las aplicaciones que cooperan entre sí y establece acuerdos sobre los procedimientos de recuperación de errores y control de la integridad de los datos. Algunos ejemplos de procesos de aplicación son: Programas de hojas de cálculo. Programas de procesamiento de texto. Transferencia de archivos (ftp). Login remoto (rlogin, telnet). Correo electrónico (mail - smtp). Páginas web (http). Capa 6: La capa de presentación: La capa de presentación proporciona sus servicios a la capa de aplicación, garantizando que la información que envía la capa de aplicación de un sistema pueda ser entendida y utilizada por la capa de aplicación de otro, estableciendo el contexto sintáctico del diálogo. Su tarea principal es aislar a las capas inferiores del formato de los datos de la aplicación, transformando los formatos particulares (ASCII, EBCDIC, etc.) en un formato común de red. Es también las responsable de la obtención y de la liberalización de la conexión de sesión cuando existan varias alternativas disponibles. Por ello, de ser necesario, la capa de presentación realiza las siguientes operaciones: NetPC S.A. 17

18 traducir entre varios formatos de datos utilizando un formato común, estableciendo la sintaxis y la semántica de la información transmitida. Para ello convierte los datos desde el formato local al estándar de red y viceversa. definir la estructura de los datos a transmitir. Por ejemplo, en el caso de un acceso a base de datos, definir el orden de transmisión y la estructura de los registros,definir el código a usar para representar una cadena de caracteres (ASCII, EBCDIC, etc), dar formato a la información para visualizarla o imprimirla, comprimir los datos si es necesario, aplicar a los datos procesos criptográficos. Capa 5: La capa de sesión: La capa de sesión proporciona sus servicios a la capa de presentación, proporcionando el medio necesario para que las entidades de presentación en cooperación organicen y sincronicen su diálogo y procedan al intercambio de datos. Sus principales funciones son: Establece, administra y finaliza las sesiones entre dos hosts que se están comunicando. Si por algún motivo una sesión falla por cualquier causa ajena al usuario, esta capa restaura la sesión a partir de un punto seguro y sin perdida de datos o si esto no es posible termina la sesión de una manera ordenada chequeando y recuperando todas sus funciones, evitando problemas en sistemas transaccionales. Sincroniza el diálogo entre las capas de presentación de los dos hosts y administra su intercambio de datos, estableciendo las reglas o protocolos para el dialogo entre maquinas y así poder regular quien habla y por cuanto tiempo o si hablan en forma alterna, es decir, las reglas del dialogo que son acordadas. Ofrece disposiciones para una eficiente transferencia de datos, clase de servicio y un registro de excepciones acerca de los problemas de la capa de sesión, presentación y aplicación. Manejar tokens. Los tokens son objetos abstractos y únicos que se usan para controlar las acciones de los participantes en la comunicación. Hacer checkpoints, que son puntos de recuerdo en la transferencia de datos. Capa 4: La capa de transporte: La capa de transporte proporciona sus servicios a la capa de sesión, efectuándo la transferencia de datos entre dos entidades de sesión. Para ello segmenta los datos originados en el host emisor y los reensambla en una corriente de datos dentro del sistema del host receptor. El límite entre la capa de sesión y la capa de transporte puede imaginarse como el límite entre los protocolos de capa de medios y los protocolos de capa de host. Mientras que las capas de aplicación, presentación y sesión están relacionadas con aspectos de las aplicaciones, las tres capas inferiores se encargan del transporte de datos. Además, esta capa es la primera que se comunica directamente con su par de destino, ya que la comunicación de las capas anteriores es de tipo máquina a máquina. La capa de transporte intenta suministrar un servicio de transporte de datos que aísla las capas superiores de los detalles de implementación del transporte, liberándolas de luchar por conseguir una transferencia de datos segura y económica. Específicamente, temas como la confiabilidad del transporte entre dos hosts es responsabilidad de la capa de transporte. Al proporcionar un servicio de comunicaciones, la capa de transporte establece, mantiene y termina adecuadamente los circuitos virtuales. Al proporcionar un NetPC S.A. 18

19 servicio confiable, se utilizan dispositivos de detección y recuperación de errores de transporte. Se conocen con el nombre de circuitos virtuales a las conexiones que se establecen dentro de una subred, y en ellos no hay la necesidad de tener que elegir una ruta nueva para cada paquete, ya que cuando se inicia la conexión se determina una ruta de la fuente al destino, ruta que es usada para todo el tráfico posterior. Podemos resumir las funciones de la capa de transporte en los siguientes puntos: Controla la interacción entre procesos usuarios. Incluye controles de integración entre usuarios de la red para prevenir perdidas o doble procesamiento de transmisiones. Controla el flujo de transacciones y direccionamiento de maquinas a procesos de usuario. Asegura que se reciban todos los datos y en el orden adecuado, realizando un control de extremo a extremo. Acepta los datos del nivel de sesión, fragmentándolos en unidades más pequeñas, llamadas segmentos, en caso necesario y los pasa al nivel de red. Realiza funciones de control y numeración de unidades de información, fragmentación y reensamblaje de mensajes. Se encarga de garantizar la transferencia de información a través de la sub-red. Capa 3: La capa de red: La capa de red proporciona sus servicios a la capa de transporte, siendo una capa compleja que proporciona conectividad y selección de ruta entre dos sistemas de hosts que pueden estar ubicados en redes geográficamente distintas. También se ocupa de aspectos de contabilidad de paquetes. Es la responsable de las funciones de conmutación y encaminamiento de la información, proporcionando los procedimientos precisos necesarios para el intercambio de datos entre el origen y el destino, por lo que es necesario que conozca la topología de la red, con objeto de determinar la ruta más adecuada. Podemos resumir las funciones de la capa de red en los siguientes puntos: Divide los mensajes de la capa de transporte en unidades más complejas, denominadas paquetes, y los ensambla al final. Debe conocer la topología de la subred y manejar el caso en que las fuente y el destino están en redes distintas. Para ello, se encarga de encaminar la información a través de la subred, mirando las direcciones del paquete para determinar los métodos de conmutación y enrutamiento, y rutea los paquetes de la fuente al destino a través de ruteadores intermedios. Envía los paquetes de nodo a nodo usando ya sea un circuito virtual o como datagramas. Debe controlar la congestión de la subred. En esta capa es donde trabajan los routers. Capa 2: La capa de enlace de datos: La capa de enlace proporciona sus servicios a la capa de red, suministrando un tránsito de datos confiable a través de un enlace físico. Al hacerlo, la capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico (comparado con el lógico), la topología de red, el acceso a la red, la notificación de errores, formación y NetPC S.A. 19

20 entrega ordenada de tramas y control de flujo. Por lo tanto, su principal misión es convertir el medio de transmisión en un medio libre de errores de cualquier tipo. Sus principales funciones son: Establece los medios necesarios para una comunicación confiable y eficiente entre dos máquinas en red. Agrega una secuencia especial de bits al principio y al final del flujo inicial de bits de los paquetes, estructurando este flujo bajo un formato predefinido llamado trama o marco. Suelen ser de unos cientos de bytes. Sincroniza el envío de las tramas, transfiéndolas de una forma confiable libre de errores. Para detectar y controlar los errores se añaden bits de paridad, se usan CRC (Códigos Cíclicos Redundantes) y envío de acuses de recibo positivos y negativos, y para evitar tramas repetidas se usan números de secuencia en ellas. Envía los paquetes de nodo a nodo usando ya sea un circuito virtual o como datagramas. Controla la congestión de la red. Regula la velocidad de tráfico de datos. Controla el flujo de tramas mediante protocolos que prohiben que el remitente envíe tramas sin la autorización explícita del receptor, sincronizando así su emisión y recepción. Se encarga de la de secuencia, de enlace lógico y de acceso al medio (soportes físicos de la red). Capa 1: La capa física: La misión principal de esta capa es transmitir bits por un canal de comunicación, de manera que cuanto envíe el emisor llegue sin alteración al receptor. La capa física proporciona sus servicios a la capa de enlace de datos, definiendo las especificaciones eléctricas, mecánicas, de procedimiento y funcionales para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas finales, relacionando la agrupación de circuitos físicos a través de los cuales los bits son movidos. Las características tales como niveles de voltaje, temporización de cambios de voltaje, velocidad de datos físicos, distancias de transmisión máximas, conectores físicos y otros atributos similares se definen a través de las especificaciones de la capa física. Sus principales funciones las podemos resumir en: Definir las características físicas (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión). Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico). Transmitir el flujo de bits a través del medio. No existe estructura alguna. Maneja voltajes y pulsos eléctricos. Especificar cables, conectores y componentes de interfaz con el medio de transmisión, polos en un enchufe, etc. Garantizar la conexión, pero no la fiabilidad de ésta. Esta capa solamente reconoce bits individuales, no reconoce caracteres ni tramas multicaracter. NetPC S.A. 20

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