REDES INFORMÁTICAS. REDES ALÁMBRICAS

Tema 3 REDES INFORMÁTICAS. REDES ALÁMBRICAS LAS REDES INFORMÁTICAS Definimos una red informática como el conjunto de ordenadores y dispositivos electrónicos conectados entre sí por medios físicos o sin cable, cuya finalidad es compartir recursos, información y servicios. Los elementos que constituyen una red informática son: los equipos informáticos, los medios de interconexión y los protocolos. 1.1 CLASIFICACIÓN DE LAS REDES Redes según su tamaño o cobertura PAN: red de área personal. Interconexión a escasos metros del usuario. Ej.: portátil, PDA y móvil. LAN: red de área local. Interconexión en el entorno de un edificio de pocas plantas, limitado por el alcance de la red. Ej.: Varios ordenadores, impresoras y otros dispositivos. MAN: red de área metropolitana. Conjunto de redes LAN que se interconectan en el entorno de un municipio. Suele utilizar redes wifi. WAN: red de área amplia. Interconecta equipos en un entorno geográfico a nivel de país o continente. Se apoya en estructuras ya creadas, como la red telefónica o cable de fibra óptica. Ej: red de Internet. Redes según el medio físico utilizado Redes alámbricas: utilizan cables para transmitir los datos. Redes inalámbricas: utilizan ondas electromagnéticas para enviar y recibir información. Ej. protocolos Wifi y Bluetooth. Redes mixtas: Mezclan las tecnologías anteriores. Medio Nombre Tipo de transmisión Alámbricas Inalámbricas Redes según su topología Velocidad de transmisión Distancia máxima Pares trenzados Señales eléctricas Hasta 1 Gb/s <100 m Cable coaxial Señales eléctricas Hasta 100 Mb/s < 100 m Fibra óptica Haz de luz Hasta 1 Tb/s < 2 km Wi-Fi Ondas electromagnéticas Hasta 100 Mb/s < 100 m Bluetooth Ondas electromagnéticas Hasta 3 Mb/s < 100 m Infrarrojos Haz de luz 4 Mb/s < 10 m La forma en la que están interconectados los equipos de una red, se llama topología de la red. Existen distintas topologías: Bus Estrella Anillo Árbol Bus: Consiste en un único cable coaxial (bus) con derivaciones (BNC) a los equipos. Al final hay que colocar un terminador. Estrella: es la más utilizada. Todos los ordenadores están conectados a un dispositivo que distribuye la información: hub o switch. Informática TICO 1

Anillo: un ordenador recibe un paquete de información con un código de destinatario, si no es él se lo envía al siguiente. Problema: si uno de los ordenadores falla se cae la red. Árbol: combinación de redes en estrella en la que cada switch se conecta a un servidor o a un switch principal. Malla: todos los ordenadores interconectados. Híbridas: cada día es más frecuente encontrar combinaciones de diferentes topologías, como Anillo-estrella, bus-estrella, anillo-estrella-bus. Redes según su propiedad Redes públicas. Acceso público y global. Internet Redes privadas. Restringidas al propietario y usuarios que las utilizan. Se llaman intranets si utilizan herramientas de Internet. Redes privadas virtuales (VPN). Interconexión de varias redes privadas. Conectan sedes de organizaciones. Extranet. Por su relación funcional Redes cliente-servidor. Un ordenador central (servidor) y ordenadores clientes o terminales, que se comunican con él. Redes punto a punto o entre iguales. Todas las estaciones de trabajo se comportan como clientes y como servidores. Menos de 10 usuarios. Práctica 1. Completa verdadero o falso (P1_ventajasdelasredes) Práctica 2. Indica el tipo de red (P2_extensiondelasredes) Práctica 3. Indica la topología de red de que se trata (P3_topologias) 2 CONEXIÓN DE UNA RED LAN. DISPOSITIVOS Y CONFIGURACIÓN Para conectarse a una red debemos disponer de los elementos adecuados y configurarlos. 2.1 DISPOSITIVOS FÍSICOS DE CONEXIÓN ALÁMBRICA Los más importantes son: tarjeta de red, cables de conexión de red, router y switch. a) Tarjeta de red Dispositivo cuya función es traducir las órdenes que se intercambian entre el ordenador y el resto de equipos. Se conecta a la placa base mediante un bus PCI, o bien se encuentra integrada en la misma. Las redes actuales son de tipo Ethernet, que utilizan el protocolo IEEE 802.3 del Institute of Electrical and Electronics Engineers, americano. Informática TICO 2

La velocidad de transmisión dependerá del tipo de cable de red que se utilice (coaxial, fibra óptica ) y del tipo de conector (RJ45). Va de 100 Mbps hasta 1000 Mbps. Cada tarjeta tiene un código único para identificar al equipo en la red llamado número MAC (Media Acces Control), también conocido como dirección física. Este número puede utilizarse, por ejemplo, para filtrar los equipos que se pueden conectar a una red inalámbrica. Se trata de un número hexadecimal compuesto por seis pares de dígitos. Ejemplo: 00-13-E8-2A-AF- 73. El número MAC tiene dos partes: OUI: otorgados por la IEEE al fabricante. Son los tres primeros pares de dígitos. NIC: el fabricante identifica la tarjeta de manera única con los últimos 3 pares de dígitos Práctica 4: Averigua los OUI de los fabricantes Adlink, 3Com e Intel a través de la página web http://standards.ieee.org/regauth/oui/index.shtml. (se encuentra hacia la mitad de la página) Práctica 5: Ejecuta la instrucción getmac en la línea de comandos para averiguar la dirección MAC de la tarjeta de red de tu ordenador y luego busca cuál es el fabricante de la misma. b) Cables de conexión de red Es el soporte físico por donde se transmiten los datos. Puede realizarse mediante cables de pares trenzados, cables coaxiales o a través de la luz, mediante cables de fibra óptica. Cables de pares trenzados Es el más utilizado actualmente. Está formado por cuatro pares de hilos de colores, trenzados por parejas para evitar interferencias radioeléctricas. Para la conexión utilizan el conector RJ45. En general se utiliza la categoría de cable CAT-5 o CAT-6 que permite una velocidad de transmisión entre 100 Mbps y 10 Gbps. La distancia máxima de conexión es de unos 100 metros, debido a la pérdida de señal a través del cable y por las perturbaciones electromagnéticas producidas por aparatos eléctricos. El cable STP está apantallado y la conexión es más segura que el tipo UTP, que no lo está. Cables coaxiales El cable coaxial tiene un núcleo sólido de cobre, que transporta la información, rodeado por un aislante y sobre éste, una malla trenzada que actúa como apantallamiento protegiendo los datos. El cable coaxial es más resistente a las perturbaciones que el de pares trenzados, pero se atenúa más la señal a larga distancia. Fibra óptica Se generalizará en el futuro. Formado por haces de filamentos de vidrio que transmiten los paquetes de información en forma de luz emitida por un láser. Se pueden transmitir hasta 100 haces de luz alcanzando cada uno una velocidad de transmisión de 10 Gb/s y por tanto 10 Tb/s en total. Informática TICO 3

c) Dispositivos de interconexión Concentrador o hub Hoy día ya no se utilizan debido a su modo de trabajo. Cuando recibe el hub un paquete de información lo transmite a todos los equipos a la vez, sean o no los destinatarios. Esto puede provocar la saturación de la red y que la transmisión sea más lenta y menos eficiente. Conmutador o switch La gestión de la información es más avanzada. El switch recibe la señal de una estación de trabajo emisora y la redirige al puerto de la estación destinataria gracias a que almacena las direcciones MAC de cada equipo y solo envía la información al que va dirigida. Esto permite mayor tránsito de información sin que la red se sature. d) Enrutador o router Dispositivo que permite la conexión entre dos redes de ordenadores. Habitualmente se utilizan para conectar una red LAN a una red WAN mediante línea telefónica adaptada a la banda ancha, ADSL. El router encamina la información por la ruta óptima, decide la dirección de la red hacia el que va destinado el paquete de datos. Posee su propia dirección IP y puede actuar también como switch, ya que contiene varios puertos Ethernet. e) Puente (bridge) Permite unir o dividir una red en segmentos o grupos de trabajo LAN. También permite extender la longitud de un segmento de red. Facilita la gestión y reduce los cuellos de botella por exceso de equipos conectados. f) Firewall Es una parte de un sistema o una red que está diseñado para bloquear el acceso no autorizado, permitiendo al mismo tiempo comunicaciones autorizadas. Informática TICO 4

2.2 CONFIGURACIÓN DE LA RED. PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN a) Protocolos: Para que dos equipos de una red puedan comunicarse entre sí es necesario que utilicen el mismo lenguaje. Este lenguaje se llama protocolo de comunicación. El protocolo más extendido y aceptado, sobretodo desde la aparición de Internet, es el TCP/IP. Gracias él, redes heterogéneas y con distintos sistemas operativos pueden comunicarse. Consta de dos partes: Protocolo IP (Internet Protocol): se encarga de la transmisión de paquetes de información a través de la red. No controla la recepción ni el orden de los paquetes, ya que pueden ir por caminos diferentes. Protocolo TCP (Transmision Control Protocol): realiza dos tareas: En el emisor: divide la información en paquetes + les agrega un código detector de errores + los pasa a IP para que gestione el envío. En el receptor: recibe y ordena los paquetes + comprueba que todos son correctos y si no lo son, envía un paquete al emisor para que los vuelva a enviar. b) Dirección IP: dirección lógica que identifica de forma única al ordenador en la red. Está formado por 4 números (de 0 a 255) separados por puntos. Ejemplo 192.168.0.2. Existe, clase A, B y C dependiendo de lo extensa que sea la red. En la actualidad, se reservan las direcciones de clase A para los servidores de Internet, las direcciones de clase B para medianas o grandes empresas que poseen ordenadores por todo el mundo y la clase C para las redes LAN. Redes según la clase de IP Clase Rango Nº de redes Nº de host Máscara de red A 1.0.0.0 126.0.0.0 128 (2 7 ) 16.777.214 (2 24 ) 255.0.0.0 B 128.0.0.0-191.255.0.0 16384 (2 14 ) 65534 (2 16 ) 255.255.0.0 C 192.0.0.0 223.255.255.0 2 097 152 (2 21 ) 254 (2 8 ) 255.255.255.0 En cada clase hay una serie de direcciones que no están asignadas para que puedan utilizarse en redes privadas, como la del instituto o la de casa. Dos o más redes privadas pueden utilizar las mismas direcciones, siempre que no estén conectadas a la misma red. Hay dos direcciones reservadas por el mismo protocolo IP: la dirección 127.0.0.1 que hace referencia al equipo local y la 255.255.255.255, que sirve para enviar un paquete a todas las estaciones, como por ejemplo cuando necesitamos saber qué equipos están conectados al a red. CLASE Direcciones reservadas para redes privadas A de 10.0.0.0 a 10.255.255.255 B de 172.16.0.0 a 172.31.255.255 C de 192.168.0.0 a 192.168.255.255 c) Máscara de subred: Una subred es, básicamente, un conjunto de ordenadores conectados directamente entre sí. Cada ordenador necesita, para pertenecer a una subred, conocer al menos dos datos: su propio número IP y la dimensión de la red. Este último dato es el que proporciona la máscara de subred. Indica el número de ordenadores que la integran restando dicho número de 255: una máscara de subred tipo C sería 255.255.255.231, número que indica que la subred tiene 24 direcciones posibles (255-231 = 24). d) Puerta de enlace o gateway: los ordenadores conectados a redes internas usualmente utilizan una pasarela para acceder a Internet (gateway, puerta de enlace). Esta pasarela actúa como un enrutador, discriminando el tráfico interno, que dirige a la subred, del externo que deriva a su destino en la red. Suele ser la IP del router. Ejemplo: 192.168.0.1 Informática TICO 5

e) DNS (Sistema de nombres por dominio): Un servidor DNS se encarga de transformar el nombre de un host (www.example.com) a su dirección IP (192.0.34.166). Para esta transformación, básicamente consulta una base de datos, y si no encuentra la respuesta, pasa la pregunta a un servidor DNS de nivel superior. f) Servidor DHCP (dynamic host configuration protocol). Al pulsar sobre propiedades del protocolo TCP/IP del adaptador de red, disponemos de dos opciones: obtener IP dinámicamente o bien introducirla manualmente, en cuyo caso también hay que introducir la IP de la pasarela de red y la submáscara de red. La obtención de IPs dinámicamente se consigue por medio de un servidor DHCP, servidor que facilita automáticamente a cada ordenador conectado no solamente la IP, sino también la gateway, la submáscara e incluso la DNS. Debido a que el usuario final de cada equipo no tiene nada que configurar (más que marcar la casilla de obtener IP dinámicamente) los DHCP son una solución muy utilizada. 3. ANÁLISIS DE UNA RED EXISTENTE a) A través del panel de control PRÁCTICA 6. El Panel de control Accede a Inicio/Panel de control/centro de redes y recursos compartidos. O bien haz clic en el icono Red de la Barra de tareas. Anota el nombre del equipo en la red y la conexión. Ahora pulsa en Conexiones y observa la información. Selecciona Detalles, se abrirá una ventana que muestra los detalles de la conexión de red: la dirección física, IP, puerta de enlace, etc. Haz una imagen de la información que aparece. Vuelve a la ventana Estado de conexión y pulsa en Propiedades. Aparecerá la ventana donde podremos configurar los protocolos de conexión a la red. Pulsar en TCP/IPv4. Observamos que está seleccionada la opción Obtener una dirección IP automáticamente pero podríamos poner las configuraciones fijas. Informática TICO 6

Con los datos obtenidos, completa la tabla: Nombre del equipo Grupo de trabajo o dominio Dirección MAC Dirección IP Puerta de enlace Servidores DNS b) A través de la línea de comandos Ipconfig: muestra la configuración actual de la red TCP/IP de nuestro equipo, la DNS, etc. Para visualizar toda la información utilizaremos el parámetro /all. Ping: comprueba el estado de conexión a un equipo remoto a través de la solicitud de eco o mensaje de respuesta. Consiste en enviarle un mensaje pidiendo que nos conteste. Así podemos saber si el equipo está operativo y el tiempo de respuesta. Tracert: indica la ruta que siguen los paquetes desde nuestro equipo hasta el equipo de destino. Consiste en que cada paquete va numerado (valor TTL) y nos manda una señal cada vez que llega a un nodo. PRÁCTICA 7. Comando Ipconfig Abre la consola y ejecuta la instrucción Ipconfig. Ahora ejecuta la instrucción Ipconfig /all y comprueba que muestra más información. Anótala en tu cuaderno. PRÁCTICA 8. Comando ping Abre la línea de comandos y escribe ping www.google.es. Anota la dirección IP que aparece. Observa el número de paquetes que se han enviado y los que se han perdido. Abre el navegador de Internet y teclea la dirección IP obtenida. Qué ha pasado? Razona la respuesta. Ahora ejecuta el comando ping con la IP de un compañero. Desconecta momentáneamente el cable de red de su ordenador y vuelve a probar. Qué has observado? Razona la respuesta. Ahora haz ping con tu IP Qué ocurre? Vuelve a conectar el cable de red PRÁCTICA 9. Comando tracert Abre dos consolas de comandos Ejecuta en una tracert www.google.es y la otra tracert www.google.com. Cómo interpretas los resultados? Informática TICO 7

PRÁCTICA 10. Visual Trace Route Ejecuta el archivo VisualTraceRoute.exe que se encuentra en tu carpeta. Indica las direcciones: www.google.es, www.3com y http://www.nytimes.com/. Observa el número de servidores por los que pasa y el tiempo invertido en la conexión. PRÁCTICA 11. Direcciones IP Determina a qué clase pertenecen estas direcciones IP y si son privadas o no. Búscalo en este enlace http://www.aprendaredes.com/cgi-bin/ipcalc/ipcalc_cgi. Hazlo en una tabla. a) 172.1.1.1 c) 124.127.122.123 e) 201.201.202.202 b) 169.5.10.10 d) 199.134.167.175 f) 129.11.189.15 VIDEOS La vida en el 2019 según Microsoft http://www.youtube.com/watch?v=rhrjwllue2a Cómo funciona el protocolo TCP/IP http://www.youtube.com/watch?v=muh9u_f5oeg TOP 10 Robots mas Avanzados, Autómata Videos http://www.youtube.com/watch?v=zfaoej5nfb8 EL GRAFENO Tecnonauta http://www.youtube.com/watch?v=fnjrxyc3xsq IMPRESORA 3D Tecnonauta http://www.youtube.com/watch?index=5&list=plx9noco2raj6np6wsp216_0xmkrfjef BB&v=y5p8kzYt8Ig&src_vid=FNJRXYc3xSQ&feature=iv&annotation_id=annotation_22 59697065 Informática TICO 8

(APUNTES PARA AMPLIAR INFORMACIÓN) Los números mágicos Seguramente en más de una ocasión habrás tenido necesidad de reconstruir tu conexión a internet y habrás tenido que luchar con montones de números y conceptos extraños: DNS, submáscara de red, IP, gateway... son sin embargo los conceptos de red bajo TCP/IP mas imprescindibles. En esta página veremos su significado. dirección IP El número IP es la dirección lógica que identifica a tu ordenador en una red (ya sea local o externa). Esta dirección es única para cada equipo en el mundo -o única dentro de cada red local- y la llamamos dirección lógica porque solamente con conocer el IP, cualquier enrutador es capaz de dirigir los datos al ordenador de destino (o a otro enrutador que probablemente sea capaz de enviar los datos al ordenador de destino). Si el ordenador no se conecta directamente a Internet, no necesita tener un número IP único a nivel mundial, sino solo a nivel de la subred en la que está integrado. Así, si tienes una red domestica con tres equipos, solamente necesitas una IP pública (única) para el equipo que conecta a Internet, disponiendo de IPs privadas a nivel de subred para cada equipo o dispositivo (IPs privadas que serán únicas en cada subred). Por ejemplo, una dirección IP privada de una red clase C sería 192.168.0.1 para el gateway a internet, 192.168.0.2 para la siguiente máquina, etc. En las subredes Clase C el rango de IPs privadas disponible va de 192.168.0 a 192.168.255, siendo inutilizables la primera y la última, por estar reservadas a la identificación de la propia red y al broadcasting. La máscara de la subred Una subred es, básicamente, un conjunto de ordenadores conectados directamente entre si. Cada ordenador necesita, para pertenecer a una subred, conocer al menos dos datos: su propio numero IP y la dimensión de la red. Este último dato es el que proporciona la máscara de subred. La máscara de subred indica el número de ordenadores que la integran restando dicho número de 255: una máscara de subred tipo C sería 255.255.255.0, número que indica que la subred tiene 255 direcciones posibles (255-0 = 255), mientras que una máscara 255.255.255.231 indica una subred de 24 equipos posibles. En este último ejemplo, el rango de IPs que podríamos usar en nuestra red doméstica sería entre y 192.168.0.1 y 192.168.0.24 Normalmente todos los ordenadores dentro de una subred usarán la misma máscara de subred. Gateway Los ordenadores conectados a redes internas usualmente utilizan una pasarela para acceder a Internet (gateway, puerta de enlace). Esta pasarela actúa como un enrutador, discriminando el Informática TICO 9

tráfico interno, que dirige a la subred, del externo que deriva a su destino en la red. En el supuesto normal de disponer de solamente una IP pública, asignamos esta a nuestra pasarela. Servidor DNS Un servidor DNS se encarga de transformar el nombre de un host (www.example.com) a su dirección IP (192.0.34.166). Para esta transformación básicamente consulta una base de datos, y si no encuentra la respuesta, pasa la pregunta a un servidor DNS de nivel superior. Servidor DHCP Si pulsas sobre propiedades del protocolo TCP/IP de tu adaptador de red, verás que tienes dos opciones: obtener IP dinámicamente, o bien introducirla manualmente, en cuyo caso también tienes que introducir la IP de la pasarela de red, y la submáscara de red. La obtención de IPs dinámicamente se consigue por medio de un servidor DHCP, servidor que facilita automáticamente a cada ordenador conectado no solamente IP, sino también gateway, submáscara, e incluso dirección del servidor WINS y de los servidores DNS. Debido a que el usuario final de cada equipo no tiene nada que configurar (mas que marcar la casilla de obtener ip dinámicamente) los DHCP son solución muy utilizada por ISPs, y claro está, también puedes usarla tu para tu red doméstica, si tienes un router con esta funcionalidad. Informática TICO 10