REDES DE ORDENADORES

Transcripción

1 TEMA 2. TEMA 2. Redes de ordenadores REDES DE ORDENADORES 1. Qué es una red de ordenadores? Una red informática es un conjunto de ordenadores conectados entre sí para: Compartir recursos o hardware (impresoras, conexión a internet...). Intercambiar información (pasar archivos, mensajes de un ordenador a otro). Compartir software (Compartir bases de datos, sistemas operativos...) Los elementos que forman una red son los equipos informáticos, los medios de interconexión y los protocolos. 2. Tipos de redes según su tamaño Según su tamaño las redes las podemos clasificar en: PAN (Personal Area Network) Red de Área Personal o Nos permite conectar dispositivos personales como móviles, tablets, impresoras y portátiles generalmente mediante BlueTooth y cable USB. o Tienen un alcance de unos 10 metros aproximadamente. LAN (Local Area Network) o Red de Área Local: o En caso de tratarse de una red inalámbrica la denominamos WLAN( Wireless LAN). o Sor redes relativamente pequeñas. Limitadas físicamente a un edificio o un entorno de unos 200 metros. o Utilizan como medio de transmisión cable de par trenzado, coaxial o microondas. o Velocidad de transmisión de 100 Mbps y 1 Gbps. o Uso de medio de comunicación privado. o Fácil hacer cambios en el hardware y el software. o Ejemplo: Red de un instituto, empresa, centro comercial... 1

2 MAN (Metropolitan Area Network) o Red de Área Metropolitana: o Formada por varias LAN. o Cubren un área de unos 50 Km como máximo. o La velocidad suele ser de decenas de Gbps. o Medio de transmisión de fibra óptica. WAN (Wide Area Network) o Red de Área Extensa Una red de área amplia o WAN (Wide Area Network) se extiende sobre un área geográfica extensa, a veces un país o un continente, y su función fundamental está orientada a la interconexión de redes o equipos terminales que se encuentran ubicados a grandes distancias entre sí. La velocidad a la que circulan los datos por las redes WAN suele ser menor que la que se puede alcanzar en las redes LAN. 3. Topologías La topología de red es la disposición física en la que se conecta una red de ordenadores. ESTRELLA: Los equipos se conectan entre sí a través de un nodo central, formando una estrella con ellas. Al nodo central se le suele llamar concentrador. o o Ventajas: Si un nodo deja de funcionar el resto no se ve afectado. Fácil de añadir y quitar equipos de la red. Desventajas: Si el nodo central falla la red dejará de funcionar. Organización de los cables alrededor del concentrador. BUS: Los ordenadores se conectan a una única línea de transmisión llamado bus. Todos los ordenadores comparten el mismo cable y se establece una lucha entre ellos por ver quién transmite primero. 2

3 o o Ventajas: Es una topología muy sencilla. Desventajas: En redes con muchos equipos o mucho tráfico la velocidad disminuye. La ruptura del bus impide la comunicación. Si uno de los equipos falla la red deja de funcionar. 4. Direcciones MAC La dirección MAC (Media Access Control) es un identificador único de cada tarjeta de red. Está formada por seis números en formato hexadecimal (por ejemplo C-7F-1D). Esta dirección es escrita directamente por el fabricante en la tarjeta, y de ahí que también se conozca como dirección física. No pueden existir dos direcciones MAC iguales en todo el mundo (de asignarlas se encarga el organismo internacional IEEE) y en un principio no puede modificarse. Las direcciones MAC se pueden emplear, por ejemplo, para en una red Wi-Fi filtrar qué ordenadores pueden o no conectarse a la red. Aporta un nivel de seguridad añadido a los sistemas de contraseñas. 5. Protocolos Un protocolo es un conjunto de normas para que los ordenadores puedan comunicarse en una red. El protocolo determina como se debe codificar la información, cómo se conectan los ordenadores a la red, el tipo de señal utilizado, etc... Los componentes de red son fabricados por lo general por varias compañías, por lo que es necesario que exista entendimiento y comunicación entre los fabricantes en relación con la manera en que cada componente trabaja e interactúa con los demás componentes de la red. 3

4 Por esta razón se han creado estándares que definen la forma de conectar componentes de hardware y los protocolos de uso cuando se establecen comunicaciones Protocolo TCP/IP Las siglas TCP/IP se refieren a un conjunto de protocolos para comunicaciones de datos. Este conjunto toma su nombre de dos de sus protocolos más importantes, el protocolo TCP (Transmission Control Protocol) y el protocolo IP (Internet Protocol ). Resulta curioso comprobar cómo el funcionamiento de una red de ordenadores tan grande como internet se basa en una idea conceptualmente sencilla: dividir la información en trozos o paquetes, que viajan de manera independiente hasta su destino, donde conforme van llegando se ensamblan de nuevo para dar lugar al contenido original. Estas funciones las realizan los protocolos TCP/IP: el Transmission Control Protocol se encarga de fragmentar y unir los paquetes y el Internet Protocol tiene como misión hacer llegar los fragmentos de información a su destino correcto Direccionamiento IP Las direcciones IP son números de 32 bits que sirven para identificar de forma unívoca a todo dispositivo conectado a una red que funcione con el protocolo TCP/IP. Con el fin de facilitar el manejo de las direcciones IP, los 32 bits se dividen en cuatro grupos de 8 bits cada uno, y cada uno de estos bytes se traduce a su equivalente en decimal. De cada conversión resulta un número comprendido entre 0 y 255. Estos cuatro números se escriben separados entre sí por un punto Máscara de red 4

5 Las direcciones IP proporcionan dos datos: el número de red y el número de host. Para que un sistema pueda transmitir datos debe determinar con claridad la dirección destino de red y host. El número de bits empleado para definir la red y el número de bits que identifican al host pueden variar entre unos casos y otros. Cada dirección IP tiene un prefijo cuya longitud indica qué bits corresponden al identificador de red y cuáles al host. La longitud de este prefijo la establecen los bits de la dirección de máscara. Éste es el funcionamiento de los bits de máscara: si un bit de la máscara es 1, su bit equivalente en la dirección IP corresponde a la dirección de red. Si un bit de la máscara es 0, el bit equivalente en la dirección IP pertenece a la dirección de host. Tal como se puede ver en la imagen de la derecha, la dirección IP tiene asociada la máscara , o lo que es lo mismo, tiene un prefijo de 24 bits, por lo que la dirección de host utiliza los 8 bits restantes. La forma abreviada para la dirección y prefijo sería: /24. Aplicando la máscara de red (es decir realizando la operación lógica AND entre ambas), resulta que la dirección de red es y la dirección de host 102. Como la cifra 0 en el campo de host está reservada para identificar la red, la dirección de red también se escribe: Direcciones IP públicas y privadas Una dirección IP pública es la que tiene asignada cualquier equipo o dispositivo conectado de forma directa a Internet. Se utiliza para identificar equipos o dispositivos dentro de una red doméstica o privada. En general, en redes que no sean la propia Internet y utilicen su mismo protocolo. Las IP privadas están en cierto modo aisladas de las públicas. Se reservan para ellas determinados rangos de direcciones. Son estos:

6 Cómo se usan en la práctica las IP privadas? Para que tengan sentido antes tienes que configurar una red en tu casa u oficina. Imagina que esa red la componen un PC fijo, un portátil portátil, una impresora y un router de acceso a Internet. Cada elemento de la red tendrá su propia IP dentro de los rangos que has visto antes. Por ejemplo, (el router), (el PC fijo), (el portátil) y (la impresora en red). Si quieres ampliar tu red, no tienes más que asignar otra IP al nuevo PC, la nueva impresora o. Siempre en los rangos admitidos. Estas IP deben ser únicas dentro de una misma red. Cada equipo o dispositivo ha de tener la suya, distinta de la de los demás. De lo contrario habría problemas. Sería como si dos vecinos tuvieran el mismo nombre y la misma dirección física. El cartero nunca sabría a quién corresponde la carta que les envíen. Las IP privadas sí pueden repetirse en redes distintas (como en la tuya y la de una empresa). Los equipos o dispositivos con esas IP pueden conectarse entre sí SÓLO dentro de la red a que pertenecen. No hay conflictos porque las redes están separadas. Igual que no los hay entre dos direcciones físicas iguales de ciudades distintas. Para conectar una red privada con Internet (u otra red) hace falta una especie de traductor. Es una función del router llamada NAT, por las siglas de Network Address Translation(Traducción de Dirección de Red). El NAT sirve de puente o intermediario. Permite cosas como poder entrar desde tu PC (que tiene una IP privada) en el servidor donde está un sitio web (que tiene una IP pública) Direcciones IP estáticas y dinámicas El equipo de la red que tiene asignada una IP estática siempre tiene la misma, es decir, no cambia la dirección IP. Ya sea en Internet (IP fija pública) o en una red doméstica o empresarial (IP fija privada). Son de uso común por ejemplo en proveedores de telefonía y vídeo por Internet (VoIP) como Skype. También en servidores y servicios de alojamiento web. 6

7 Es raro que un usuario particular tenga una IP fija pública. En general suele implicar un coste adicional y no las ofrecen todos los proveedores de acceso a Internet (ISP). Las IP dinámicas son variables. Un equipo o dispositivo puede tener una IP en un cierto momento y una distinta en otro. No hay una norma fija sobre la frecuencia con que pueden cambiar. A veces se mantienen iguales durante mucho tiempo, mientras que otras cambian a menudo. Muchos proveedores de Internet asignan IPs dinámicas a sus clientes. Si uno de ellos se desconecta de Internet -y ya "no necesita" su IP- el proveedor puede reutilizarla asignándosela a otro cliente que se conecte. La "reutilización" de IPs optimiza recursos y abarata costos. Imagina a tu ISP como un hotel. Tiene un número limitado de habitaciones (IPs). Es mejor usar una misma habitación (una misma IP) para varios clientes que mantener la habitación cerrada (la IP sin usar) a la espera de que vuelva un cliente específico. En redes privadas también suelen usarse las IPs dinámicas. Entre otras cosas porque eso facilita mucho su configuración y ampliarlas con nuevos equipos o dispositivos Servidor DHCP Las IP dinámicas pueden ser públicas o privadas. Ambas se asignan mediante lo que se llama DHCP. Son las siglas de Dynamic Host Configuration Protocol (Protocolo de Configuración Dinámica del Host). El servidor DHCP es por tanto el encargado de asignar las direcciones IP dinámicas. Cuando un equipo se conecta a Internet u otra red, el DHCP le atribuye una IP única (que no tenga ningún otro equipo). Si el equipo se desconecta, el DHCP "libera" su IP. Queda disponible para otro equipo o para reasignársela al anterior si vuelve a conectarse. El proceso del DHCP es automático. Evita configurar a mano todos los dispositivos de la red uno a uno, u otros nuevos que se añadan a ella. Basta una configuración previa muy sencilla del denominado servidor DHCP. Él es quien asigna las IPs a los equipos y dispositivos (los clientes DHCP). 7

8 Gateway o puerta de enlace Una puerta de enlace es un sistema de la red que nos permite, a través de si mismo, acceder a otra red, o dicho de otra manera, sirve de enlace entre dos redes. Dicho de otra forma la puerta de enlace es la puerta por la que saldremos de casa hacia Internet. Todo router, tiene una IP interna y una externa, y esa IP interna es la que debemos conocer y usarla para configurar el resto de nuestros ordenadores y demás. Así que cada vez que nos pidan la puerta de enlace tendremos que poner la IP de nuestro router para indicarle a nuestro ordenador a dónde tiene que ir para conectarse a Internet Protocolo Wi-Fi La especificación IEEE es un estándar internacional que define las características de una red de área local inalámbrica (WLAN). Los estándares WLAN regulan la velocidad y el tipo de transmisión de datos por ondas de radio. Actualmente, se usa el estándar n (802.11n), con velocidades de entre 150 y 600 Mbps. La nueva tecnología ac (802.11ac) aumenta la velocidad teórica hasta los Mbps. Sin embargo, la velocidad alcanzable en la práctica es significativamente menor. 8

9 Configurar la red Wi-Fi Normalmente nuestro router WiFi viene configurado ya por nuestro proveedor de internet pero es muy recomendable cambiar algunos parámetros de esta configuración por motivos de seguridad. Lo primero que debemos hacer es acceder a nuestro router a través del navegador tecleando la dirección IP del router. Generalmente suele ser o Una vez dentro lo primero de todo será cambiar el nombre de nuestra red. Aunque no lo parezca, el nombre que ponen los operadores por defecto aporta mucha información sobre nuestra red, por este motivo es mejor modificarlo por otro completamente distinto. Para hacerlo normalmente iremos al apartado: Wireless -> Basic El siguiente paso es cambiar el sistema de autenticación. Normalmente los routers tienen una configuración buena de fábrica, pero su clave es conocida, es decir, tenemos una caja fuerte muy segura pero con la combinación escrita en un post-it al lado. Para solucionarlo, vamos a: Wireless -> Security En esta página los únicos parámetros que nos preocupan son: Network Authentication y WPA/WAPI passphrase. 9

10 TEMA 2. Redes de ordenadores Network Authentication: Aquí especificamos el sistema de autenticación que usaremos. Debemos tener en cuenta si nuestros dispositivos soportan el sistema que usemos, normalmente sí, pero si son muy antiguos puede que no soporten el más fuerte y tengamos que bajar un poco la seguridad. Para que no haya dudas, os los ordeno de mejor a peor: WPA2-PSK, WPA-PSK y WEP. A día de hoy WEP ya lo consideraría inseguro, pero si no nos queda más remedio WPA/WAPI passphrase: Aquí debemos especificar la frase que vamos a utilizar de contraseña. Lo recomendable es que no sean palabras que se puedan encontrar en un diccionario, que tenga números y símbolos. Si tenéis problemas para recordarlo podéis pegarlo en un papel debajo del router. 6. Dispositivos de interconexión Para poder formar una red, necesitamos unos dispositivos que nos permitan conectar los diferentes elementos de la red La tarjeta de red La tarjeta de red o adaptador de red es un dispositivo cuya función principal es la de permitir la comunicación con otros PC. Cada tarjeta es identificada por un número denominado MAC. Este es único para cada dispositivo físico y se utiliza para comenzar la comunicación. Por lo general, una tarjeta de red posee dos luces indicadoras (LED): La luz verde corresponde a la alimentación eléctrica; La luz naranja indica actividad en la red (envío o recepción de datos) Básicamente te puedes encontrar con dos tipos de tarjetas. Las que puedes conectar usando un cable y las inalámbricas. Para denominar a las inalámbricas se usa el nombre Wifi y para las que usan cable Ethernet. 10

11 6.2. HUB,Switch y Router Un switch es un dispositivo que sirve para conectar varias elementos dentro de una red. Estos pueden ser un PC de escritorio, una impresora, la misma televisión, tu PS3 o cualquier aparato que posea una tarjeta Ethernet. En cualquier oficina o lugar de trabajo es muy común tener al menos un switch por planta que permite la interconexión de los distintos equipos. Aunque cada vez son más complicados su funcionamiento no ha cambiado. Un equipo emite un paquete y el switch se encarga de retransmitirlo sólo por la boca en la que se encuentra su objetivo. Para realizar esta tarea utiliza la dirección física de la tarjeta de red también conocida como MAC. Cuál es la diferencia con un HUB? Un hub es otro dispositivo que permite conectar varios elementos de una red. Para el usuario físicamente puede no existir diferencia. Pero es que el HUB emite un mensaje por todos los canales. No distingue, ni entiende de direcciones físicas. De esta forma varios equipos conectados al HUB deben de compartir la velocidad de la conexión. Esta será por lo tanto menor que la puedes conseguir con un switch. Cuál es la diferencia con un router? Los dos dispositivos de interconexión por excelencia son los routers y los switches. Es importante diferenciar claramente la función de interconexión en cada uno de ellos. Los switches trasfieren datos entre dispositivos ubicados dentro de la misma red. Los routers transfieren datos entre dispositivos que se encuentran ubicados en redes diferentes,. 11

12 Los routers suelen tener asociados elementos que les permiten conectarse a redes más grandes. Por ejemplo es común leer router ADSL, a la red que después te conecta a Internet. En un router se trabaja con direcciones IP mientras que en un switch se trabaja con direcciones MAC. A continuación podemos ver la diferencia entre usar un Switch y un router para conectar distintas ordenadores. 12

13 7. Medios de interconexión TEMA 2. Redes de ordenadores Son los medios que utilizamos para unir los diferentes componentes de la red (ordenadores, switches, routers). Cable UTP: cable de par trenzado, es un medio de comunicación usado en las redes deordenadores (telecomunicaciones), esta limitado a distancias más o menos cortas, de unos 100 metros a partir de aquí hay que utilizar repetidores. Necesita conectores RJ-45. Cable de Fibra Óptica: es un medio de transmisión que utiliza hilos muy finos de material transparente (vidrio o materiales plásticos) por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. La fuente de luz puede ser láser o un LED. La velocidad de transmisión es mucho mayor que las del cable convencional y alcanza distancias altas. Los conectores disponibles son muy variados. 13

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