REDES INFORMÁTICAS REDES LOCALES @tl 1
ÍNDICE 1. Las redes informáticas 2. Las redes de área local 2.1 Estructura de una LAN 2.2 Protocolos de red 3. Relación entre los dispositivos de una red Red igualitaria Los grupos de trabajo Red cliente-servidor Los dominios Equipos sin Microsoft Windows 4. Análisis de una red existente El Panel de control Instrucciones de consola 5. Recursos compartidos Cuentas de usuarios, grupos de usuarios, recursos compartidos @tl 2
1. Las redes informáticas Una red informática está constituida por un conjunto de ordenadores y otros dispositivos, conectados por medios físicos o sin cable, con el objetivo de compartir unos determinados recursos. Éstos pueden ser aparatos (hardware), como impresoras, sistemas de almacenamiento, etc., o programas (software), que incluyen aplicaciones, archivos, etc. @tl 3
Interconexión de ordenadores @tl 4
Clasificación de las redes LAN (Local Area Network): Una red de área local, red local es la interconexión de varios ordenadores y periféricos. Su extensión esta limitada físicamente a un edificio o a un entorno de hasta 200 metros. Su aplicación más extendida es la interconexión de ordenadores personales y estaciones de trabajo en oficinas, fábricas, etc., para compartir recursos e intercambiar datos y aplicaciones. En definitiva, permite que dos o más máquinas se comuniquen. WAN: Una Red de Área Amplia (Wide Area Network ), es un tipo de red de computadoras capaz de cubrir distancias desde unos 100 hasta unos 1000 km, dando el servicio a un país o un continente. Un ejemplo de este tipo de redes sería RedIRIS, Internet. 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. @tl 5
Tipos de redes Red con servidores: los recursos compartidos se encuentras en un solo ordenador, servidor, el cual gestiona tanto el uso de recursos como los permisos. Redes igualitarias: todos los ordenadores que las integran pueden compartir y utilizar dichos recursos) @tl 6
Medios de conexión de los elementos de una red MEDIO NOMBRE TIPO DE TRASMISIÓN VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN DISTANCIA MÁXIMA Pares trenzados Señales eléctricas Hasta 1Gb/s <100m FÍSICO Fibra óptica Haz de luz Hasta 1Tb/s <2 Km Wi-Fi Ondas electromagnéticas Hasta 100 Mb/s <100m SIN CABLE Bluetooth Ondas electromagnéticas Hasta 3 Mb/s <100m @tl 7
2. Las redes de área local 2.1 Elementos de una LAN La tarjeta de red Dispositivos electrónicos de interconexión El enrutador El cableado estructurado 2.2 Protocolos de red El protocolo TCP/IP La dirección IP @tl 8
2.1 Estructura de una LAN Los tipologías más utilizadas en la tipología de una LAN son las siguientes: RED EN ESTRELLA Las estaciones están conectadas directamente a un punto central y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente a través de este. RED EN ÁRBOL Tiene un nodo de enlace troncal, generalmente ocupado por un hub o switch, desde el que se ramifican los demás nodos. @tl 9
La tarjeta de red También denominada NIC (network interface card), es la interfaz que permite conectar nuestro equipo a la red. Normalmente se instala en las ranuras de expansión de nuestro equipo, o a través del puerto USB (en algunas tarjetas sin cable) Cada tarjeta tiene un identificador hexadecimal único de 6 bytes, denominado MAC (media acces control). Los tres primeros bytes, denominados OUI, son otorgados por el IEEE, y los otros 3 bytes, denominados NIC, son responsabilidad del fabricante, de manera que no puede haber dos tarjetas con el mismo identificador MAC. @tl 10
Dispositivos electrónicos de interconexión Centralizan todo el cableado de una red, en estrella o en árbol. De cada equipo sale un cable que se conecta a uno de ellos. Por tanto, tienen que tener, como mínimo, tantos puntos de conexión o puertos como equipos queramos conectar a nuestra red. Hay dos tipos de dispositivos, denominados: Concentrador (hub) Conmutador (switch) @tl 11
Concentrador o HUB Recibe un paquete de datos a través de un puerto y lo transmite al resto. Esto provoca que la información no la reciba sólo el equipo al cual va dirigida sino también los demás, lo que puede implicar un problema de saturación de la red cuando el número de paquetes de datos es elevado. @tl 12
Conmutador, SWITCH Almacena las direcciones MAC de todos los equipos que están conectados a cada uno de sus puertos. Cuando recibe un paquete a través de un puerto, revisa la dirección MAC a la que va dirigido y reenvía el paquete por el puerto que corresponde a esa dirección, dejando los demás libres de tránsito. Esta gestión más avanzada de la red permite mayor tránsito de datos sin saturarla. @tl 13
Diferencias entre un concentrador (hub) y un conmutador (switch) @tl 14
El enrutador También denominado router, es un dispositivo destinado a interconectar diferentes redes entre sí. Por ejemplo, una LAN con una WAN o con Internet. Si por ejemplo utilizamos un enrutador para conectarnos a Internet a través de la tecnología ADSL, aparte de conectar dos redes (la nuestra con Internet), el router también tendrá que traducir los paquetes de información de nuestra red al protocolo de comunicaciones que utiliza la tecnologia ADSL. @tl 15
Hub, switch y router Animación que muestra el funcionamiento de un Hub, Switch y Router http://reparesupc.com/redes.aspx @tl 16
El cableado estructurado Es el medio físico por el que viaja la información de los equipos hasta los concentradores o conmutadores. Esta información se puede transmitir a través de señales eléctricas, utilizando cables de pares trenzados, o a través de haces de luz, utilizando cables de fibra óptica. @tl 17
El cable de pares trenzados Es el cable más utilizado actualmente para redes locales. Está formado por cuatro pares de hilos. Cada par está trenzado para evitar interferencias radioeléctricas. La cantidad de veces que gira sobre sí mismo al trenzarse se denomina categoría y determina sus prestaciones. Los problemas que presenta son la atenuación, que es la pérdida de señal producida en su propagación a través del cable, y las perturbaciones electromagnéticas producidas por los aparatos eléctricos que afectan a las señales transmitidas. En los extremos del cable es necesario un conector, RJ-45, capaz de conectar el cableado con los equipos. @tl 18
La fibra óptica Está formada por filamentos de vidrio transparentes (de cristal natural o de plástico), tan finos como un cabellos humano, y son capaces de transportar los paquetes de información como haces de luz producidos por un láser. Se pueden transmitir simultáneamente hasta cien haces de luz, con una transmisión de hasta 10 Gb/s por cada haz, con lo que se consigue una velocidad total de 10 Tb/s. @tl 19
2.2 Protocolos de red Son las reglas y especificaciones técnicas que siguen los dispositivos conectados. Si cada uno de ellos hablase de manera distinta, la comunicación se haría imposible. Símil con el lenguaje humano: para que dos individuos se puedan comunicar, tienen que hablar el mismo idioma, o dos lenguas que ambos comprendan. Si queremos comunicarnos con alguien que no habla nuestra lengua podemos buscar un traductor. En las redes, la función de traducción la realizan tanto las tarjetas de red como los enrutadores. El protocolo más utilizado actualmente, tanto en redes locales como en Internet, es el TCP/IP. @tl 20
El protocolo TCP/IP Formado por dos protocolos: TCP (Transmisión control protocol) IP (Internet protocol) Se encargan de controlar la comunicación entre los diferentes equipos conectados, independientemente del sistema operativo que utilicen y del equipo de que se trate. El IP es un protocolo de red que se encarga de la transmisión de paquetes de información. Cada paquete se comporta como un elemento independiente del resto y cada uno de ellos puede ir por caminos diferentes. Este protocolo no controla la recepción ni el orden correcto de los paquetes, pero debido a su sencillez y bajo coste es el que más se utiliza actualmente. @tl 21
Warriors of the net @tl 22
Funciones del protocolo TCP Funciones del protocolo TCP En el emisor En el receptor Divide la información en paquetes Agrega un código detector de errores para comprobar si el paquete llega correctamente a su destino Pasa el paquete al protocolo IP para que gestione su envío Recibir los paquetes que pasa el protocolo IP Ordena los paquetes, y comprueba que están todos y que son correctos. Extrae la información útil de los paquetes Si detecta un paquete que no ha llegado o que es incorrecto, genera un paquete para ser enviado al emisor, indicándole que lo ha de enviar de nuevo. @tl 23
La dirección IP Cada equipo que pertenece a la red dispone un identificador único para poder saber a quién va dirigido cada paquete en las transmisiones y quiénes son los remitentes. Como estos identificadores pertenecen al protocolo IP, se denominan direcciones IP. La dirección IP está formado por 4 bytes de la forma: 1 er byte 192 Dirección IP 192.168.0.1 2º byte 3 er byte 168 0 4º byte 1 @tl 24
La dirección IP Con esta dirección IP debemos identificar tanto la red en la que se encuentra el equipo como el equipo concreto. Por este motivo, la organización InterNic (Internet Network Information Center) ha definido tres tipos de redes en función del número de redes y de equipos que sea necesario implementar. En cada clase hay una serie de direcciones que no están asignadas para que puedan utilizarse en redes privadas, como la de nuestro instituto o la de casa. Dos o más redes privadas pueden utilizar las mismas direcciones, siempre que no estén conectadas directamente entre sí. Clase A B C Número de redes diferentes disponibles 2 7 (128) 2 14 (16384) 2 21 (2.097.152) Número de dispositivos para cada red 2 24 (16 777 216) 2 16 (65 536) 2 8 (255) @tl 25
La dirección IP Hay dos direcciones reservadas por el mismo protocolo IP: La dirección 127.0.0.1, que hace referencia al equipo local. Se puede usar para probar el funcionamiento de TCP/IP haciendo ping a 127.0.0.1, al recibir respuesta se puede asumir que los componentes asociados al protocolo están bien. La dirección 255.255.255.255, que sirve para enviar un paquete a todas las estaciones, como por ejemplo cuando nuestro ordenador quiere saber qué equipos están conectados en red. ping (Packet Internet Grouper) se trata de una utilidad que comprueba el estado de la conexión con uno o varios equipos remotos por medio de los paquetes de solicitud de eco y de respuesta de eco para determinar si un sistema IP específico es accesible en una red. Es útil para diagnosticar los errores en redes o enrutadores IP. Clase A B C Direcciones reservadas para redes privadas De 10.0.0.0 a 10.255.255.255 De 172.16.0.0 a 172.31.255.255 De 192.168.0.0 a 192.168.255.255 @tl 26
Configuración del protocolo TCP/IP @tl 27
Configuración del protocolo TCP/IP @tl 28
PRÁCTICA 1 Análisis de una red existente Abre la consola o línea de comandos (Inicio, ejecutar, cmd) y ejecuta la instrucción ipconfig. Interpreta los resultados. a) Cuál es la dirección IP de tu equipo? b) Cuál es la dirección del router o switch? c) Cuántos equipos podemos conectar a esa red teóricamente? En el ejemplo: 192.168.0.13: dirección IP de mi equipo. 192.168.0.1: dirección de router o switch Podemos conectar hasta 254 equipos @tl 29
Análisis de una red existente PRÁCTICA 2 Abre la consola o línea de comandos (Inicio, ejecutar, cmd) y ejecuta la instrucción ping 127.0.0.1 Explica para qué se usa esta IP e interpreta los resultados Solución: se puede usar para probar el funcionamiento de TCP/IP. Haciendo ping a 127.0.0.1 y recibir respuesta, se puede asumir que los componentes asociados al protocolo están bien. @tl 30
Análisis de una red existente PRÁCTICA 3 Abre la consola o línea de comandos (Inicio, ejecutar, cmd) y realiza un ping a la puerta de enlace. En el ejemplo anterior sería: Explica cuál es su utilidad e interpreta los resultados Solución del ejemplo: se puede usar para probar el funcionamiento del router o switch y comprobar si está operativo, y el tiempo que transcurre desde el momento en que se hace la petición hasta que se recibe la respuesta. @tl 31
3. Relación entre los equipos de una red La finalidad de una red informática es compartir recursos entre los diferentes equipos que están conectados a ella. Hardware: impresoras, sistemas de almacenamiento, etc. Software: aplicaciones, archivos, datos, etc. Hay dos modelos básicos para gestionar los recursos compartidos: Red igualitaria: permite que todos los equipos de la red puedan compartir recursos sin que ninguno de ellos tenga el control de la red ni de los recursos. Red cliente-servidor: un ordenador (o un grupo reducido de ordenadores) especializado, denominado servidor, se encarga del control de la red y de los recursos. @tl 32
Red igualitaria y red cliente-servidor Cada uno de los ordenadores puede hacer de cliente y de servidor indistintamente; puede compartir recursos y al mismo tiempo utilizar recursos de otros equipos de la red. El usuario puede utilizar todos los recursos propios sin restricción Ventajas Sencillas de instalar y configurar Bajo coste En caso de fallo de un equipo, solo afecta a sus recursos compartidos. En el caso de que fuese un servidor el que dejase de funcionar, no se podría usar ningún recurso de la red. Menor tránsito de información por la red, porque las peticiones de información no se concentran en un solo ordenador. Red igualitaria Inconvenientes Pensadas para un nº reducido de ordenadores Difíciles de administrar y controlar Los permisos para acceder a cada recurso compartido se habrán de definir en cada equipo independientemente de los demás El nivel de seguridad es bajo Ventajas El tiempo de respuesta de un servidor a una petición de recurso compartido es mucho menor. Tanto los permisos como los recursos son fáciles de administrar, ya que sólo se ha de gestionar el servidor. Hacer copias de los datos es muy sencillo porque están agrupados en el servidor. Gracias al sistema de usuarios y permisos, hay más seguridad en el momento de acceder a los recursos o de prevenir la manipulación indebida. Red cliente-servidor Un equipo o un grupo reducido de equipos, realizan la función de servidor y el resto son clientes. Inconvenientes Coste más elevado. La red es muy dependiente del servidor o servidores instalados. El tránsito es muy intenso hacia el servidor, porque todas las peticiones de recursos se dirigen a él. @tl 33
Los grupos de trabajo Normalmente, nunca trabajamos con todos los quipos que están conectados, sino con un número reducido de ellos. Para facilitar su localización, podemos definir grupos de trabajo, por ejemplo, Sala de informática, casa, de manera que sólo nosotros veamos los equipos que forman parte de nuestro grupo de trabajo y los otros grupos que haya en la red. Cuando hay muchos equipos conectados, para poderlos identificar fácilmente, en lugar de utilizar la dirección IP, utilizamos el nombre del equipo. @tl 34
Los dominios Como podemos tener más de un conjunto de equipos servidor-cliente en una red local, a cada uno de ellos lo llamaremos dominio. Un dominio es el conjunto de equipos que confían en un servidor determinado, denominado servidor de dominio. Éste servidor es el encargado de la administración de los usuarios, privilegios y recursos dentro de su dominio. @tl 35
Equipos sin Microsoft Windows Los conceptos de grupo de trabajo y dominio son propios de los sistemas operativos Microsoft. Se ha desarrollado un software libre, Samba, para sistemas bajo sistemas operativos Linux, UNIX y Mac OS. @tl 36
CUESTIONES DE REDES 1. Qué es una red de ordenadores? 2. Qué tipos de redes existen? 3. Qué elementos necesitamos para formar una red? 4. Cómo se pueden conectar los dispositivos de una red (medios de conexión)? 5. Características de una red de área local. Con qué otro nombre se le conoce? 6. Elementos de una LAN 7. Diferencias entre un concentrador (hub). Conmutador (switch) y enrutador (router) 8. Qué es el protocolo TCP/IP @tl 37
ANÁLISIS DE REDES 1. Qué es una red de ordenadores? 2. Explica las diferencias entre una red de área local y una red de área amplia. Pon un ejemplo de cada una. 3. Podemos saber qué OUI tiene asignado un determinado fabricante a través de la página Web http://standards.ieee.org/regauth/oui/index.shtml.averigua los OUI de los fabricantes Adlink, 3Com e Intel. 4. Ejecuta la instrucción getmac en la línea de comandos para averiguar la dirección MAC de la tarjeta de red de tu ordenador del tipo 00-13-E8-2A-AF-73. Con los tres primeros bytes (en el ejemplo, 00-13-E8) averigua quién es el fabricante de tu tarjeta, como en el ejercicio anterior. Busca el sitio web del faricante a través de un buscador Por qué crees que no pueden haber dos tarjetas con el mismo MAC? Razona tu respuesta. 5. Explica las diferencias entre un concentrador y un enrutador. 6. Por qué hay dos dispositivos diferentes, hub y switch, para hacer las mismas tareas? 7. Supón que en casa tienes un enrutador-conmutador ADSL al que se pueden conectar hasta cuatro ordenadores. Dibuja un esquema de bloques que explique el funcionamiento de este aparato. 8. Por qué no podemos utilizar cables car5e de más de 100 m de longitud? Razona tu respuesta 9. Examina la fotografía del cable y contesta: De qué tipo de cable se trata y para qué se utiliza? Cuántos pares de hilos tiene? Anota el color de cada par. @tl 38
ANÁLISIS DE REDES 10. Qué velocidad se consigue con un cable de fibra óptica? 11. Queremos saludar a un ciudadano ruso y, como no dominamos su idioma, nos serviremos de dos traductores. Ve a la página www.google.com/translate_t y traduce, primero, la palabra hola al inglés y después haz la traducción del inglés al ruso. Haz lo mismo con la pregunta Cómo estás? Anota las palabras traducidas al inglés y al ruso. Por qué debemos utilizar tres protocolos diferentes? Qué soluciones alternativas propones? Qué similitudes hay con los protocolos de red? Razona la respuesta. 12. Explica las diferencias entre los protocolos TCP e IP 13. Qué utilidad tiene un código detector de errores? Razónalo. 14. Busca en Wikipedia los protocolos Telnet y SMTP, y responde: Para qué se usan cada uno de estos protocolos? Cuál utilizas habitualmente? 15. Determina a qué clase pertenecen estas direcciones y si son privadas o no. Si quieres, puedes ayudarte consultando la página web http://www.aprendaredes.com/cgi-bin/ipcalc/ipcalc_cgi a) 172.31.1 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 16. Escribe las direcciones del ejercicio anterior en sistema binario 17. Calcula cuántos valores se pueden representar con 4, 6, 12 y 18 bits. 18. Haz una lista de todos los recursos que se pueden compartir en red y pon ejemplos. 19. Imagina que en tu casa tienes una red igualitaria instalada con tres ordenadores. Indica las ventajas y los inconvenientes que más influirían en tu red. 20. Indica las ventajas y los inconvenientes que supone trabajar en red. 21. Explica qué es un grupo de trabajo y un dominio 22. Qué tipo de red es mejor para tu instituto? Razona la respuesta. @tl 39