Fundamentos de Redes LI

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1 1.1 Antecedentes históricos Las redes de computadoras aparecieron en los años setenta muy ligadas a los fabricantes de computadoras, como por ejemplo la red EARN (European Academic & Research Network) y su homóloga americana BITNET e IBM. El Departamento de Defensa de los Estados Unidos mediante DARPA (Deffiense Advanced Research Projects Agency) inició a finales de los años sesenta un proyecto experimental que permitiera comunicar computadoras entre sí, utilizando diversos tipos de tecnologías de transmisión y que fuera altamente flexible y dinámico. El objetivo era conseguir un sistema informático geográficamente distribuido que pudiera seguir funcionando en el caso de la destrucción parcial que provocaría un ataque nuclear.

2 1.1 Antecedentes históricos En 1969 se creó la red ARPANET, que fue creciendo hasta conectar unas 100 computadoras a principios de los años ochenta. En 1982 ARPANET adoptó oficialmente la familia de protocolos de comunicaciones TCP/IP. Surgieron otras redes que también utilizaban los protocolos TCP/IP para la comunicación entre sus equipos, como CSNET (Computer Science Network) y MILNET (Departamento de Defensa de Estados Unidos). La unión de ARPANET, MILNET y CSNET en l983 se considera como el momento de creación de Internet.

3 1.1 Antecedentes históricos En 1986 la National Science Foundation de los Estados Unidos decidió crear una red propia, NSFnet, que permitió un gran aumento de las conexiones a la red, sobre todo por parte de universidades y centros de investigación, al no tener los impedimentos legales y burocráticos de ARPANET para el acceso generalizado a la red. En 1995 se calcula que hay unos de computadoras conectadas a Internet.

4 1.1.1 Historia de las redes 1969, DARPA comienza a planificar la creación de una red que conecte computadores en caso de una eventual guerra atómica que incomunique a los humanos sobre la tierra, con fines principalmente de defensa.

5 1.1.1 Historia de las redes 1972, se realizó la Primera demostración pública de ARPANET, una nueva Red de comunicaciones financiada por la DARPA que funcionaba de forma distribuida sobre la red telefónica conmutada.

6 1.1.1 Historia de las redes 1973, la DARPA inicia un programa de investigación sobre posibles técnicas para interconectar redes de distintas clases. Para este fin, desarrollaron nuevos protocolos de comunicaciones que permitiesen este intercambio de información de forma "transparente" para las computadoras conectadas. De la filosofía del proyecto surgió el nombre de "Internet.

7 1.1.1 Historia de las redes 1983, el 1 de enero, ARPANET cambió el protocolo NCP por TCP/IP. Ese mismo año, se creó el IAB con el fin de estandarizar el protocolo TCP/IP y de proporcionar recursos de investigación a Internet. Por otra parte, se centró la función de asignación de identificadores en la IANA que, más tarde, delegó parte de sus funciones en el Internet registry que, a su vez, proporciona servicios a los DNS.

8 1.1.1 Historia de las redes 1986, la NSF comenzó el desarrollo de NSFNET que se convirtió en la principal Red en árbol de Internet, complementada después con las redes NSINET y ESNET, todas ellas en Estados Unidos. Paralelamente, otras redes troncales en Europa, tanto públicas como comerciales, junto con las americanas formaban el esqueleto básico ("backbone") de Internet.

9 1.1.1 Historia de las redes 1989, con la integración de los protocolos OSI en la arquitectura de Internet, se inició la tendencia actual de permitir no sólo la interconexión de redes de estructuras dispares, sino también la de facilitar el uso de distintos protocolos de comunicaciones.

10 1.1.1 Historia de las redes 1989, en el CERN de Ginebra, un grupo de Físicos encabezado por Timoty Berners-Lee, crearon el lenguaje HTML, basado en el SGML. En 1990 el mismo equipo construyó el primer cliente Web, llamado World Wide Web (WWW), y el primer servidor web.

11 1.1.1 Historia de las redes 2006, el 3 de enero, Internet alcanzó los mil cien millones de usuarios. Se prevé que en diez años, la cantidad de navegantes de la Red aumentará a millones.

12 1.1.2 Importancia de las Redes Las conexiones por red permiten a los empleados de una empresa colaborar entre sí y con empleados de otros lugares u otras empresas. Posibilitan el contacto de maneras nuevas, a la vez que lo estrechan más de lo que jamás habría cabido imaginar, entre personas de la oficina o de cualquier punto del globo. Si la empresa está conectada por una red, nadie está lejos de nadie.

13 1.1.2 Importancia de las Redes Existen tres tipos de redes: Redes de área local Redes de área extensa Internet

14 1.2 Conceptos básicos de redes Componentes básicos de las redes de computadoras Computadoras Muchos de los componentes de una red media son las computadoras individuales, que son generalmente sitios de trabajo (incluyendo computadoras personales) o servidores.

15 1.2 Conceptos básicos de redes Componentes básicos de las redes de computadoras Tipos de servidores Hay algunos tipos comunes de servidores. Servidor de archivo: almacena varios tipos de archivos y los distribuye a otros clientes en la red.

16 1.2 Conceptos básicos de redes Servidor de impresiones Controla y maneja una o más impresoras y acepta trabajos de impresión de otros clientes de la red, encaminando los trabajos de impresión, y realizando la mayoría o todas las otras funciones que un sitio de trabajo se realizaría para lograr una tarea de impresión si la impresora fue conectada directamente con el puerto de impresora del sitio de trabajo.

17 1.2 Conceptos básicos de redes Servidor Mail Los almacenes, envían, reciben, las rutas, y realizan otras operaciones relacionadas con para otros clientes en la red.

18 1.2 Conceptos básicos de redes Servidor del fax Los almacenes, envían, reciben, las rutas, y realizan otras funciones necesarias para la transmisión, la recepción, y la distribución apropiadas de faxes.

19 1.2 Conceptos básicos de redes Servidor de la telefonía Realiza funciones relacionadas telefónicamente tales como llamadas que contestan automáticamente, realizando las funciones de un sistema interactivo de la respuesta de la voz, almacenando y el correo de voz que sirve, encaminando llama entre la red de teléfono cambiada pública (PSTN) y la red o el Internet.

20 1.2 Conceptos básicos de redes Proxy server Realiza un cierto tipo de función a nombre de otros clientes en la red para aumentar el funcionamiento de ciertas operaciones o como precaución de la seguridad para aislar a clientes de la red de amenazas exteriores.

21 1.2 Conceptos básicos de redes Web server Los documentos del HTML de los almacenes, las imágenes, los archivos de texto, las escrituras, y el otro Web relacionaron los datos (conocidos colectivamente como contenido), y distribuye este contenido a otros clientes en la red a petición.

22 1.2 Conceptos básicos de redes Impresoras Muchas impresoras son capaces de actuar como parte de una red de computadoras sin ningún otro dispositivo, tal como un print server, a actuar como intermediario entre la impresora y el dispositivo que está solicitando un trabajo de impresión de ser terminado.

23 1.2 Conceptos básicos de redes Otros dispositivos Hay muchos otros tipos de dispositivos que se puedan utilizar para construir una red, muchos de los cuales requieren una comprensión de conceptos más avanzados del establecimiento de una red de la computadora antes de que puedan ser entendidos fácilmente.

24 1.2 Conceptos básicos de redes Clasificación básica de redes Red de área local (LAN) Red de área metropolitana (MAN) Red de área global (GAN) Red de área amplia (WAN)

25 1.2 Conceptos básicos de redes Componentes Servidores Estaciones de Trabajo Tarjeta de Red Concentradores o Hubs Repetidores Puentes o Bridges

26 1.2 Conceptos básicos de redes Arquitectura de comunicación Al hablar de redes y de comunicaciones entre computadoras resultan fundamentales 2 conceptos: Protocolos y Arquitectura de comunicación.

27 1.2 Conceptos básicos de redes Arquitectura de comunicación Los protocolos se utilizan para la comunicación entre entidades de diferentes sistemas. La organización de los protocolos se realiza mediante capas o niveles con objeto de simplificar su diseño. El propósito de cada capa es ofrecer ciertos servicios a las capas superiores

28 1.2 Conceptos básicos de redes Arquitectura de comunicación La capa n en una máquina conversa con la capa n de la otra máquina. Las reglas y convecciones utilizadas en la conversación se conocen como protocolo de la capa n. A las entidades de una misma capa correspondiente a máquinas diferentes se le denomina procesos pares.

29 1.2 Conceptos básicos de redes Arquitectura de comunicación Los datos son pasados a la capa inmediatamente inferior de la máquina y así sucesivamente hasta llegar a la capa 1, donde nos encontramos el medio físico, por donde se realiza la comunicación con la otra máquina

30 1.2 Conceptos básicos de redes Arquitectura de comunicación Entre cada par de capas adyacentes hay una interfaz, la cual define los servicios y operaciones primitivas que la capa inferior ofrece a la superior. Al conjunto de capas con las interfaces y protocolos recibe el nombre de arquitectura de la red.

31 Concepto de señal Tipos de señales eléctricas El término "señal" se refiere a un voltaje eléctrico, un patrón luminoso o una onda electromagnética modulada que se desea obtener. Esta señal varía en función del medio de transmisión de que se trate y se propaga a través este mismo medio de transmisión.

32 1.2.1 Tipos de señales eléctricas Tipos de señales: continuas y discretas Señal continua Es aquella en la que su intensidad varía suavemente con el tiempo, es decir, no presenta discontinuidades, p. ej. La voz, las imágenes de TV, etc.

33 1.2.1 Tipos de señales eléctricas Tipos de señales: continuas y discretas Señal discreta Es aquella en la que su intensidad se mantiene constante durante un determinado intervalo de tiempo, tras el cual la señal cambia a otro valor constante, es decir, presenta discontinuidades o saltos en el tiempo, p. ej, una onda cuadrada.

34 1.2.2 Formatos de transmisión Transmisión analógica y transmisión digital Transmisión analógica Transmisión analógica es la transmisión de señales independientemente de su contenido. Se pueden transmitir señales continuas o discretas.

35 1.2.2 Formatos de transmisión Transmisión analógica y transmisión digital Transmisión digital Transmisión digital es la transmisión de símbolos con cierto grado de exactitud en un tiempo determinado.

36 1.2.3 Ancho de banda El ancho de banda es el rango de frecuencias alrededor de la frecuencia principal y en la que está confinada la mayor parte de la energía de la señal.

37 1.2.4 Topologías de red La topología de red define la estructura de una red. Una parte de la definición topológica es la topología física, que es la disposición real de los cables o medios. La otra parte es la topología lógica, que define la forma en que los hosts acceden a los medios para enviar datos. Las topologías más comúnmente usadas son las siguientes:

38 1.2.4 Topologías de red Topologías físicas Una topología de bus usa un solo cable backbone que debe terminarse en ambos extremos. Todos los hosts se conectan directamente a este backbone.

39 1.2.4 Topologías de red Topologías físicas La topología de anillo conecta un host con el siguiente y al último host con el primero. Esto crea un anillo físico de cable.

40 1.2.4 Topologías de red Topologías físicas La topología en estrella conecta todos los cables con un punto central de concentración.

41 Topologías físicas Topologías de red Una topología en estrella extendida conecta estrellas individuales entre sí mediante la conexión de HUBs o switches. Esta topología puede extender el alcance y la cobertura de la red.

42 Topologías físicas Topologías de red Una topología jerárquica es similar a una estrella extendida. Pero en lugar de conectar los HUBs o switches entre sí, el sistema se conecta con una computadora que controla el tráfico de la topología.

43 1.2.4 Topologías de red Topologías físicas La topología de malla se implementa para evitar una interrupción del servicio. Cada host tiene sus propias conexiones con los demás hosts. Aunque la Internet cuenta con múltiples rutas hacia cualquier ubicación, no adopta la topología de malla completa.

44 1.2.4 Topologías de red Topologías físicas También hay otra topología denominada árbol.

45 1.2.4 Topologías de red Topologías lógicas La topología lógica de una red es la forma en que los hosts se comunican a través del medio. Los dos tipos más comunes de topologías lógicas son broadcast y transmisión de tokens.

46 1.2.4 Topologías de red Topologías lógicas La topología broadcast simplemente significa que cada host envía sus datos hacia todos los demás hosts del medio de red. No existe un orden que las estaciones deban seguir para utilizar la red. Es por orden de llegada, es como funciona Ethernet.

47 1.2.4 Topologías de red Topologías lógicas La topología transmisión de tokens controla el acceso a la red mediante la transmisión de un token electrónico a cada host de forma secuencial. Cuando un host recibe el token, ese host puede enviar datos a través de la red. Si el host no tiene ningún dato para enviar, transmite el token al siguiente host y el proceso se vuelve a repetir.

48 1.2.5 Clasificación de las redes Una red personal de área (PAN) Red de área local (LAN) Red del área del campus (CAN) Red de área Metropolitana (MAN) Redes de área amplia (WAN)

49 1.2.5 Clasificación de las redes Red personal de área (PAN) Es una red de computadora es usada para la comunicación entre los dispositivos de la computadora (teléfonos incluyendo las ayudantes digitales personales) cerca de una persona. El alcance de una PAN es típicamente algunos metros. Las PAN se pueden utilizar para la comunicación entre los dispositivos personales de ellos mismos o para conectar con una red de alto nivel y el Internet

50 1.2.5 Clasificación de las redes Red de área local (LAN) Una red que se limita a un área especial relativamente pequeña tal como un cuarto, un solo edificio, una nave, o un avión

51 1.2.5 Clasificación de las redes Red del área del campus (CAN) Se limita una red que conecta dos o más LANs pero que (posiblemente) a un área geográfica privada específica tal como un campus de la universidad, un complejo industrial, o una base militar. La CAN se limita, generalmente, a un área que sea más pequeña que una red del área metropolitana.

52 1.2.5 Clasificación de las redes Red de área Metropolitana (MAN) Una red que conecta las redes de un área dos o más locales juntos pero no extiende más allá de los límites de la ciudad inmediata, o del área metropolitana. Las rebajadoras múltiples, los interruptores y los cubos están conectados para crear a una MAN.

53 1.2.5 Clasificación de las redes Redes de área amplia (WAN) Es una red de comunicaciones de datos que cubre un área geográfica relativamente amplia y que utiliza a menudo las instalaciones de transmisión proporcionadas por los portadores comunes, tales como compañías del teléfono.

54 1.2.5 Clasificación de las redes Tipos de WAN Centralizado: Un WAN centralizado consiste en una computadora central que está conectada con las terminales nodos y/o otros tipos de dispositivos de la Terminal. Distribuido: Un WAN distribuido consiste en dos o más computadoras en diversas localizaciones y puede también incluir conexiones a las terminales nodos y a otros tipos de dispositivos de la Terminal.

55 1.2.5 Clasificación de las redes Red interna Dos o más redes o segmentos de la red conectados con los dispositivos que funcionan en la capa 3 (la capa de red ) del modelo de la referencia OSI, tal como una rebajadora. Cualquier interconexión entre las redes públicas, privadas, comerciales, industriales, o gubernamentales se puede también definir como red interna.

56 1.2.5 Clasificación de las redes Internet Consiste en una interconexión mundial de las redes gubernamentales, académicas, públicas, y privadas basadas sobre el Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET) desarrollado por ARPA del departamento de defensa de los EE.UU.

57 1.2.5 Clasificación de las redes Intranet Una red o una red interna que se limitan en alcance a una sola organización o entidad y que utilicen el TCP/ip Protocol Suite, el HTTP, el ftp, y los otros protocolos y software de red de uso general en el Internet. Las Intranets se pueden también categorizar como LAN, CAN, MAN, WAN, u otro tipo de red.

58 Extranet Clasificación de las redes Una red o una red interna que se limitan en alcance a una sola organización o entidad pero que también han limitado conexiones a las redes de una o más generalmente, pero no necesariamente, organizaciones confiadas o entidades. Una extranet debe tener por lo menos una conexión con una red exterior.

59 1.2.5 Clasificación de las redes Clasificación de las redes de computadoras Por capa de red Las redes de computadoras se pueden clasificar según la capa de red en la cual funcionan según algunos modelos de referencia básica que se consideren por los estándares en la industria tal como el modelo OSI de siete capas y el modelo del TCP/IP de cinco capas.

60 1.2.5 Clasificación de las redes Clasificación de las redes de computadoras Por la escala Las redes de computadoras se pueden clasificar según la escala o el grado del alcance de la red, por ejemplo como red personal del área (PAN), la red de área local (LAN), red del área del campus (CAN), red de área metropolitana (MAN), o la red de área amplia (WAN).

61 1.2.5 Clasificación de las redes Clasificación de las redes de computadoras Por método de la conexión Las redes de computadoras se pueden clasificar según la tecnología que se utiliza para conectar los dispositivos individuales en la red tal como HomePNA, línea comunicación, Ethernet, o LAN sin hilos de energía

62 1.2.5 Clasificación de las redes Clasificación de las redes de computadoras Por la relación funcional Las redes de computadoras se pueden clasificar según las relaciones funcionales que existen entre los elementos de la red, servidor activo por ejemplo del establecimiento de una red, de cliente y arquitecturas del Par-a-par (workgroup).

63 1.2.5 Clasificación de las redes Clasificación de las redes de computadoras Por topología de la red Las redes de computadoras se pueden clasificar según la topología de la red sobre la cual la red se basa, por ejemplo red de bus, red de estrella, red del anillo, red del acoplamiento, red del Estrella-bus, árbol o red jerárquica de la topología, el etc.

64 1.2.5 Clasificación de las redes Clasificación de las redes de computadoras Por los servicios proporcionados Las redes de computadoras se pueden clasificar según los servicios que proporcionan, por ejemplo redes del almacén, granjas del servidor, redes del control de proceso, red de valor añadido, red sin hilos de la comunidad, etc.

65 1.2.5 Clasificación de las redes Clasificación de las redes de computadoras Por protocolo Las redes de computadoras se pueden clasificar según el protocolo de comunicaciones que se está utilizando en la red.

66 1.3 Organismos de estandarización de redes y sus protocolos de interés Durante las últimas dos décadas ha habido un enorme crecimiento en la cantidad y tamaño de las redes. Muchas de ellas sin embargo, se desarrollaron utilizando implementaciones de hardware y software diferentes. Como resultado, muchas de las redes eran incompatibles y se volvió muy difícil para las redes que utilizaban especificaciones distintas poder comunicarse entre sí.

67 1.3 Organismos de estandarización de redes y sus protocolos de interés Para solucionar este problema, la Organización Internacional para la Normalización (ISO) realizó varias investigaciones acerca de los esquemas de red. La ISO reconoció que era necesario crear un modelo de red que pudiera ayudar a los diseñadores de red a implementar redes que pudieran comunicarse y trabajar en conjunto (interoperabilidad) y por lo tanto, elaboraron el modelo de referencia OSI en 1984.

68 1.3.1 ISO La Organización Internacional para la Estandarización o International Organization for Standardization (ISO), que nace después de la segunda guerra mundial, es el organismo encargado de promover el desarrollo de normas internacionales de fabricación, comercio y comunicación para todas las ramas industriales a excepción de la eléctrica y la electrónica.

69 1.3.1 ISO Su función principal es la de buscar la estandarización de normas de productos y seguridad para las empresas u organizaciones a nivel internacional. La ISO es una red de los institutos de normas nacionales de 146 países, sobre la base de un miembro por país, con una Secretaría Central en Ginebra, Suiza, que coordina el sistema.

70 1.3.1 ISO La Organización Internacional de Normalización (ISO), con base en Ginebra, Suiza, está compuesta por delegaciones gubernamentales y no gubernamentales subdivididos en una serie de subcomités encargados de desarrollar las guías que contribuirán al mejoramiento ambiental.

71 1.3.1 ISO

72 1.3.2 IEEE IEEE corresponde a las siglas de The Institute of Electrical and Electronics Engineers, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, una asociación técnico-profesional mundial dedicada a la estandarización, entre otras cosas. Es la mayor asociación internacional sin fines de lucro formada por profesionales de las nuevas tecnologías, como ingenieros eléctricos, ingenieros en electrónica, científicos de la computación e ingenieros en telecomunicación

73 1.3.2 IEEE Su creación se remonta al año 1884, contando entre sus fundadores a personalidades de la talla de Thomas Alva Edison, Alexander Graham Bell y Franklin Leonard Pope. En 1963 adoptó el nombre de IEEE al fusionarse asociaciones como el AIEE (American Institute of Electrical Engineers) y el IRE (Institute of Radio Engineers).

74 1.3.2 IEEE A través de sus miembros, más de voluntarios en 175 países, el IEEE es una autoridad líder y de máximo prestigio en las áreas técnicas derivadas de la eléctrica original: desde ingeniería computacional, tecnologías biomédica y aeroespacial, hasta las áreas de energía eléctrica, control, telecomunicaciones y electrónica de consumo, entre otras.

75 1.3.2 IEEE Su trabajo es promover la creatividad, el desarrollo y la integración, compartir y aplicar los avances en las tecnologías de la información, electrónica y ciencias en general para beneficio de la humanidad y de los mismos profesionales. Algunos de sus estándares son:

76 1.3.2 IEEE VHDL POSIX IEEE 1394 IEEE 488 IEEE 802 IEEE IEEE 754 IEEE 830

77 1.3.2 IEEE IEEE produce más del 30% de la literatura publicada en el mundo sobre ingeniería eléctrica, en computación, telecomunicaciones y tecnología de control, organiza más de 350 grandes conferencias al año en todo el mundo, y posee cerca de 900 estándares activos, con otros 700 más bajo desarrollo.

78 1.3.3 IETF El IETF (Internet Engineering Task Force, Grupo de Trabajo en Ingeniería de Internet) es una organización internacional abierta de normalización, que tiene como objetivos el contribuir a la ingeniería de Internet, actuando en diversas áreas, tales como transporte, encaminamiento, seguridad. Fue creada en EE.UU. en 1986.

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