REDES DE ORDENADORES. Tema 1 SRI. Vicente Sánchez Patón. I.E.S Gregorio Prieto

Transcripción

1 REDES DE ORDENADORES Tema 1 SRI Vicente Sánchez Patón I.E.S Gregorio Prieto

2 Redes de ordenadores Una red de computadoras, también llamada red de ordenadores, red de comunicaciones de datos o red informática, es un conjunto de equipos informáticos y software conectados entre sí por medio de dispositivos físicos que envían y reciben impulsos eléctricos, ondas electromagnéticas o cualquier otro medio para el transporte de datos, con la finalidad de compartir información, recursos y ofrecer servicios. Existe 4 tipos de redes de ordenadores: -LAN -WAN -MAN -PAN

3 LAN Una red de área local, red local o LAN es la interconexión de una o varias computadoras y periféricos que están bajo el mismo control administrativo. Su extensión está limitada físicamente a un edificio o a un entorno de 200 metros, con repetidores podría llegar a la distancia de un campo de 1 kilómetro. Su aplicación más extendida es la interconexión de computadoras personales y estaciones de trabajo en oficinas, fábricas, etc.

4 WAN Una red de área amplia, con frecuencia denominada WAN, es un tipo de red de computadoras capaz de cubrir distancias desde unos 100 hasta unos 1000 km, proveyendo de servicio a un país o un continente. Un ejemplo de este tipo de redes sería RedIRIS, Internet o cualquier red en la cual no estén en un mismo edificio todos sus miembros (sobre la distancia hay discusión posible). Muchas WAN son construidas por y para una organización o empresa particular y son de uso privado, otras son construidas por los proveedores de internet (ISP) para proveer de conexión a sus clientes, para conectar diferentes redes LAN separadas por una gran diferencia geográfica. Normalmente la WAN es una red punto a punto, es decir, red de paquete conmutado. Las redes WAN pueden usar sistemas de comunicación vía satélite o de radio.

5 MAN Una red de área metropolitana es una red de alta velocidad (banda ancha) que da cobertura en un área geográfica extensa, proporciona capacidad de integración de múltiples servicios mediante la transmisión de datos, voz y vídeo, sobre medios de transmisión tales como fibra óptica y par trenzado (MAN BUCLE). El concepto de red de área metropolitana representa una evolución del concepto de red de área local a un ámbito más amplio, cubriendo áreas mayores que en algunos casos no se limitan a un entorno metropolitano sino que pueden llegar a una cobertura regional e incluso nacional mediante la interconexión de diferentes redes de área metropolitana. Este tipo de redes es una versión más grande que la LAN y que normalmente se basa en una tecnología similar a esta, La principal razón para distinguir una MAN con una categoría especial es que se ha adoptado un estándar para que funcione, que equivale a la norma IEEE.

6 MAN Las redes Man también se aplican en las organizaciones, en grupos de oficinas corporativas cercanas a una ciudad, estas no contiene elementos de conmutación, los cuales desvían los paquetes por una de varias líneas de salida potenciales. Estas redes pueden ser públicas o privadas. Las redes de área metropolitana, comprenden una ubicación geográfica determinada "ciudad, municipio", y su distancia de cobertura es mayor de 4 km. Son redes con dos buses unidireccionales, cada uno de ellos es independiente del otro en cuanto a la transferencia de datos.

7 PAN Se establece que las redes de área personal son una configuración básica llamada así mismo personal la cual esta integrada por los dispositivos que están situados en el entorno personal y local del usuario. Esta configuración le permite al usuario establecer una comunicación con estos dispositivos a la hora que sea de manera rápida y eficaz. Actualmente existen diversas tecnologías que permiten su desarrollo, entre ellas se encuentran la tecnología inalámbrica Bluetooth o las tecnologías de infrarrojos.

8 Redes de ordenadores Como he explicado anteriormente existen diferentes redes de ordenadores, pero decir que también existen diferentes topologías de redes de ordenadores. La topología de red se define como la cadena de comunicación usada por los computadores que conforman una red para intercambiar datos. 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 refiramos". Existen diferentes tipos de topología de red.

9 Topología de red: BUS Una red en bus es aquella topología que se caracteriza por tener un único canal de comunicaciones (denominado bus, troncal o backbone) al cual se conectan los diferentes dispositivos. De esta forma todos los dispositivos comparten el mismo canal para comunicarse entre sí. Ventajas Facilidad de implementación y crecimiento. Simplicidad en la arquitectura. Desventajas Hay un límite de equipos dependiendo de la calidad de la señal. Puede producirse degradación de la señal. Complejidad de reconfiguración y aislamiento de fallos. Limitación de las longitudes físicas del canal. Un problema en el canal usualmente degrada toda la red. El desempeño se disminuye a medida que la red crece. El canal requiere ser correctamente cerrado (caminos cerrados). Altas pérdidas en la transmisión debido a colisiones entre mensajes. Es una red que ocupa mucho espacio.

10 Topología en red: ESTRELLA Una red en estrella es una red en la cual las estaciones están conectadas directamente a un punto central y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente a través de este. 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. Ventajas Si una computadora se desconecta o se rompe el cable solo queda fuera de la red aquel equipo. Posee un Sistema que permite agregar nuevos equipos fácilmente. Reconfiguración Rápida. Fácil de prevenir daños y/o conflictos. Centralización de la red. Esta red es de costo económico. Desventajas Si el Hub (repetidor) o swicth central falla, toda la red deja de transmitir. Es costosa, ya que requiere más cable que las topologías bus o anillo. El cable viaja por separado del concentrador a cada computadora.

11 Topología en red: ANILLO Una red en anillo es una topología de red en la que cada estación está conectada a la siguiente y la última está conectada a la primera. Cada estación tiene un receptor y un transmisor que hace la función de repetidor, pasando la señal a la siguiente estación. En este tipo de red la comunicación se da por el paso de un token o testigo, que se puede conceptualizar como un cartero que pasa recogiendo y entregando paquetes de información, de esta manera se evitan eventuales pérdidas de información debidas a colisiones. Ventajas El sistema provee un acceso equitativo para todas las computadoras. El rendimiento no decae cuando muchos usuarios utilizan la red. Arquitectura muy sólida. Desventajas Longitudes de canales El canal usualmente se degradará a medida que la red crece. Difícil de diagnosticar y reparar los problemas. Si una estación o el canal falla, las restantes quedan incomunicadas (Circuito unidireccional).

12 Topología en red: MALLA La topología de red mallada es una topología de red en la que cada nodo está conectado a todos los nodos. De esta manera es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos. Si la red de malla está completamente conectada, no puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones. Cada servidor tiene sus propias conexiones con todos los demás servidores. Ventajas de la red en malla Es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos. No puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones. Cada servidor tiene sus propias comunicaciones con todos los demás servidores. Si falla un cable el otro se hará cargo del tráfico. No requiere un nodo o servidor central lo que reduce el mantenimiento. Si un nodo desaparece o falla no afecta en absoluto a los demás nodos. Si desaparece no afecta tanto a los nodos de redes. Desventajas de las redes en malla El costo de la red puede aumentar en los casos en los que se implemente de forma inalámbrica, la topología de red y las características de la misma implican el uso de más recursos. En el caso de implementar una red en malla para atención de emergencias en ciudades con densidad poblacional de más de 5000 habitantes por kilómetro cuadrado, la disponibilidad del ancho de banda puede verse afectada por la cantidad de usuarios que hacen uso de la red simultáneamente.

13 Comunicación en la red Las redes de datos tienen diferentes maneras de comunicarse, las podemos clasificar en dos grupos: -Sentido que lleva la información, es decir, solo emite el emisor a receptor o a la vez. -A la cantidad de dispositivos con los que se comunican, es decir, con uno, con varios o con todos dentro de una red.

14 Comunicación en la red: sentido de la información. Existen tres maneras de clasificar estas comunicaciones: - Unicast La información solo viaja en un sentido, es decir el emisor siempre es emisor y el receptor siempre es receptor. - Half duplex La información viaja en ambas direcciones, pero solo puede viajar en una dirección a la vez, es decir cuando un dispositivo envía información, emisor, el otro no puede nada mas que escuchar, receptor. - Full duplex La información viaja en ambas direcciones a la vez, es decir un mismo dispositivo puede ser emisor y receptor.

15 Comunicación en la red: cantidad de dispositivos Existen tres maneras de clasificar estas comunicaciones: - Unicast En la comunicación solo participan dos dispositivos de un red, donde uno emite y el otro recibe información. - Multicast En la comunicación participan varios dispositivos de la red, donde uno solo emite y los demás reciben información. - Broadcast En la comunicación participan todos los dispositivos de la red, donde uno emite y todos los demás reciben la información.

16 Modelo OSI. Arquitectura TCP/IP El modelo de interconexión de sistemas abiertos, también llamado OSI es el modelo de red descriptivo creado por la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) en el año Es decir, es un marco de referencia para la definición de arquitecturas de interconexión de sistemas de comunicaciones. El modelo TCP/IP es un modelo de descripción de protocolos de red. El modelo TCP/IP, describe un conjunto de guías generales de diseño e implementación de protocolos de red específicos para permitir que un equipo pueda comunicarse en una red. TCP/IP provee conectividad de extremo a extremo especificando como los datos deberían ser formateados, direccionados, transmitidos, enrutados y recibidos por el destinatario. TCP/IP tiene cuatro capas de abstracción según se define en el RFC Esta arquitectura de capas a menudo es comparada con el Modelo OSI de siete capas. Estos modelos están formados por diferentes niveles o capas, desde las mas cercana al software del dispositivo hasta lo mas físico.

17 Modelo OSI. Arquitectura TCP/IP

18 Modelo OSI. Arquitectura TCP/IP - Capa de aplicación Ofrece a las aplicaciones la posibilidad de acceder a los servicios de las demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos, como correo electrónico (Post Office Protocol y SMTP), gestores de bases de datos y servidor de ficheros (FTP), por UDP pueden viajar (DNS y Routing Information Protocol). - Capa de presentación El objetivo es encargarse de la representación de la información, de manera que aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres los datos lleguen de manera reconocible. Esta capa es la primera en trabajar más el contenido de la comunicación que el cómo se establece la misma. En ella se tratan aspectos tales como la semántica y la sintaxis de los datos transmitidos, ya que distintas computadoras pueden tener diferentes formas de manejarlas. Esta capa también permite cifrar los datos y comprimirlos. Por lo tanto, podría decirse que esta capa actúa como un traductor.

19 Modelo OSI. Arquitectura TCP/IP - Capa de sesión Esta capa es la que se encarga de mantener y controlar el enlace establecido entre dos computadores que están transmitiendo datos de cualquier índole. Por lo tanto, el servicio provisto por esta capa es la capacidad de asegurar que, dada una sesión establecida entre dos máquinas, la misma se pueda efectuar para las operaciones definidas de principio a fin, reanudándolas en caso de interrupción. - Capa de transporte Capa encargada de efectuar el transporte de los datos (que se encuentran dentro del paquete) de la máquina origen a la de destino, independizándolo del tipo de red física que se esté utilizando. La PDU de la capa 4 se llama Segmento o Datagrama, dependiendo de si corresponde a TCP o UDP. Sus protocolos son TCP y UDP; el primero orientado a conexión y el otro sin conexión. Trabajan, por lo tanto, con puertos lógicos y junto con la capa red dan forma a los conocidos como Sockets IP:Puerto ( :80).

20 Modelo OSI. Arquitectura TCP/IP - Capa de red Se encarga de identificar el enrutamiento existente entre una o más redes. Las unidades de información se denominan paquetes, y se pueden clasificar en protocolos enrutables y protocolos de enrutamiento. Enrutables: viajan con los paquetes (IP, IPX, APPLETALK) Enrutamiento: permiten seleccionar las rutas (RIP,IGRP,EIGRP,OSPF,BGP) El objetivo de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aún cuando ambos no estén conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan encaminadores, aunque es más frecuente encontrarlo con el nombre en inglés routers. Los routers trabajan en esta capa, aunque pueden actuar como switch de nivel 2 en determinados casos, dependiendo de la función que se le asigne. Los firewalls actúan sobre esta capa principalmente, para descartar direcciones de máquinas. En este nivel se realiza el direccionamiento lógico y la determinación de la ruta de los datos hasta su receptor final.

21 Modelo OSI. Arquitectura TCP/IP - Capa de enlace de datos Esta capa se ocupa del direccionamiento físico, de la topología de la red, del acceso al medio, de la detección de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo. Por lo cual es uno de los aspectos más importantes a revisar en el momento de conectar dos ordenadores, ya que está entre la capa 1 y 3 como parte esencial para la creación de sus protocolos básicos (MAC, IP), para regular la forma de la conexión entre computadoras así determinando el paso de tramas (trama = unidad de medida de la información en esta capa, que no es más que la segmentación de los datos trasladándolos por medio de paquetes), verificando su integridad, y corrigiendo errores, por lo cual es importante mantener una excelente adecuación al medio físico (los más usados son el cable UTP, par trenzado o de 8 hilos), con el medio de red que redirecciona las conexiones mediante un router. Dadas estas situaciones cabe recalcar que el dispositivo que usa la capa de enlace es el Switch que se encarga de recibir los datos del router y enviar cada uno de estos a sus respectivos destinatarios (servidor -> computador cliente o algún otro dispositivo que reciba información como celulares, etc.), dada esta situación se determina como el medio que se encarga de la corrección de errores, manejo de tramas, protocolización de datos (se llaman protocolos a las reglas que debe seguir cualquier capa del modelo OSI).

22 Modelo OSI. Arquitectura TCP/IP - Capa física Es la que se encarga de las conexiones globales de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico como a la forma en la que se transmite la información. Sus principales funciones se pueden resumir como: Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la comunicación: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232), coaxial, guías de onda, aire, fibra óptica. Definir las características materiales (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión) que se van a usar en la transmisión de los datos por los medios físicos. Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico). Transmitir el flujo de bits a través del medio. Manejar las señales eléctricas del medio de transmisión, polos en un enchufe, etc. Garantizar la conexión (aunque no la fiabilidad de dicha conexión) VICENTE SÁNCHEZ PATÓN