Conceptos
Básicos de Redes.
La definición de redes que
comúnmente damos de forma general cuando alguien nos pregunta ¿Qué es una red?
es más o menos la siguiente: “Conjunto de computadoras y/o dispositivos electrónicos conectados
entre sí con el propósito de compartir tanto
recursos como información”. La cual es correcta pero ahora que he estado
estudiando los conceptos básicos de redes me he dado cuenta que esa definición
no deja ver la cantidad tan grande de conceptos, protocolos, modelos, etc. que
están involucrados en las redes, todos interrelacionados. Por lo cual a veces
es difícil saber con cuál empezar el estudio.
En mi caso empezaré a comentar sobre algunos de estos conceptos,
eso sí de una manera sencilla, ya que el propósito de estas notas es el de
escribir lo que a mí me ha quedado claro sobre este tema.
Medios
de Transmisión.
Podemos decir en su concepción
más general que una red tiene como función transmitir datos de un dispositivo a
otro. Eso nos lleva a pensar que existe un medio por donde viajan esos datos, a
estos medios se les conoce como medios de transmisión y por su naturaleza se
clasifican en alámbricos e inalámbricos. Los primeros se llaman así por el
concepto hoy ya erróneo que necesitan un alambre por donde viaje la información
entre los dispositivos y gracias a la aparición de la fibra óptica esto ya no
es cierto, es por eso que el término Medios de Transmisión Guiados es más
apropiado . Entonces ¿Cuáles son los medios de transmisión guiados? Básicamente existen tres medios de transmisión guiados y
estos son el cable coaxial, el cable par trenzado y la fibra óptica. En la
figura 1 podemos ver un dibujo de los medios guiados.
Figura 1. Medios de Transmisión
Guiados.
Por supuesto que existen los
medios de transmisión no guiados los cuales también se les llama medios de
transmisión inalámbricos y utilizan el espacio por el cual viajan ondas de
radiofrecuencia u ondas de luz, en las
cuales llevan los datos en forma modulada. Los medios que utilizan
radiofrecuencia son: Microondas, WiFi y Bluetooth y por medio de las luz se
transfieren por luz infrarroja y por láser.
CONCENTRADORES.
Un concentrador es un dispositivo
electrónico diseñado para ser el punto de unión de los nodos de una red. También
conocido como HUB y hay de dos tipos. Los Pasivos que reciben una señal a ser
transmitida y sin hacer ninguna restauración o acción similar a la señal, la
replican a todos los elementos conectados a él. Los Activos sí efectúan una
restauración de la señal antes de enviarla a los demás componentes conectados a
él.
Figura 2. a).
Red de computadoras con un Hub. b). Vista de un Hub.
Un Hub tiene prestaciones limitadas debido a que solo replica los
datos que recibe. Han aparecido nuevos elementos que realizan una tarea similar
a la del Hub y además proporcionan características adicionales. El Switch es un
dispositivo que ya no replica la información a todos los elementos de la red,
más bien determina por medio de direcciones MAC a qué dispositivo de la red se
requiere transmitir un dato. Otro dispositivo que destaca en el desarrollo de
las redes es el Router y es utilizado para interconectar entre sí a dos o más redes,
siendo las direcciones IP las que ahora sirven para identificar a la red
destino y en particular a qué dispositivo de la red será transmitido el dato.
Definitivamente el estandarizar las conexiones entre los dispositivos
que constituyen una red guiada hace independiente la transmisión de los dispositivos.
Esta conectividad está garantizada si hacen conexiones y se usan dispositivos que cumplan con la norma
de estándares EIA/TIA 568 A y 568 B.
Esta norma define estándares que permitirán el diseño e implementación
de sistemas de cableado estructurado para edificios comerciales y entre
edificios en entornos de campus. Define por ejemplo: Los tipos de cables,
distancias, conectores, arquitecturas, terminaciones de cables y
características de rendimiento, requisitos de instalación de cable y métodos de
pruebas de los cables instalados. Referente a la norma EIA/TIA 568 A y 568 B. El
estándar principal, el TIA/EIA-568-B.1 define los requisitos generales,
mientras que TIA/EIA-568-B.2 se centra en componentes de sistemas de cable de
pares balanceados y el TIA/EIA-568-B.3 aborda componentes de sistemas de cable
de fibra óptica.
Uno de los puntos más importantes de estas normas es el referente a
las disposiciones T568A y T568B. Las cuales especifican como deben ser los
cables y en particular los conectores, especificando un código de colores para
los estos, con la finalidad de hacer independiente los cables de los
dispositivos que interconectaran.
En la figura 3 podemos ver el código de colores para los conectores RJ45
en las especificaciones T568A y T568B. Ahí podemos observar que los pares de
colores (blanco-verde, verde) y (blanco-naranja y naranja) conmutan su posición
en los conectores. El propósito de esta conmutación de pares es para que al
desarrollar los cables de conexión logremos formar los cables directos y
cruzados.
Figura
3. Código de colores en los conectores RJ45 en las especificaciones T568A y T568B.
Los cables directos utilizan en ambos extremos conectores con código de
la misma especificación y se utilizan para conectar dispositivos diferentes.
Mientras, los cables cruzados tienen en un extremo un conector con una especificación
ya sea T568A o T568B y en el otro extremo un conector con especificación
diferente y sirven para la conexión entre dispositivos iguales. En la figura 4,
podemos ver un ejemplo de esquema que representa cómo se conectaría una PC con
un Hub usando un cable directo por ser dispositivos diferentes.
Figura 4.
Conexión con cable directo T568A-T568A.
ELEMENTOS DEL SISTEMA DE COMUNICACIÓN.
La comunicación es la transferencia de información de un lugar a otro,
para que sea de forma eficiente, debe ser confiable y segura.
Un sistema de comunicación está integrado por componentes que hacen
posible la transferencia y el intercambio de información. Este concepto lo
describió en 1948 el Ingeniero Electrónico y Matemático estadounidense Claude Elwood Shannon considerado como
“El padre de la Teoría Matemática de la Comunicación, llamada también Teoría de
la información”. Un año más tarde presentó en colaboración con Warren
Weaver, experto en el estudio de los Procesos Técnicos de la Comunicación un modelo
gráfico en el cual planteaban la transmisión eléctrica de los mensajes enviados
a través de los medios de comunicación.
En la figura 5 podemos observar el modelo gráfico que presentaron
Shannon y Weaver.
La fuente de información es
el punto de origen desde donde sale la información (mensaje) que se quiere
hacer llegar a su destino.
El transmisor modula el
mensaje de entrada en una señal eléctrica compatible con las características
del medio de trasmisión.
El canal es el medio de
transmisión por el cual el transmisor y el receptor hacen conexión. Hay que
tener en cuenta que el canal degrada la señal puesto que agrega ruido (interferencia).
El receptor reconstruye la
señal que recibe, es decir, la demodula, devolviendo la señal a su forma
original para entregársela al Destino
que es quien espera recibir la información.
Esta definición de los elementos del sistema de comunicación lo hago
de forma general puesto que tomé como base el Modelo de Shannon-Weaver, cabe
hacer mención que este modelo se refiere solo a las condiciones técnicas de la
transmisión de mensajes.
Entender cómo funciona una red desde el punto de vista de los datos es
complejo. Por eso, la Organización de Estándares Internacionales (ISO) en 1980
propuso el Modelo OSI, con la finalidad de enfrentar el problema de
incompatibilidad de redes. Es un modelo dividido
en 7 capas, las cuales se pueden observar en la figura 6.
Como podemos observar en la figura 6, las capas se apilan desde la
parte física hasta la correspondiente a los programas de usuario. A continuación
menciono la característica principal de cada una de ellas.
El objetivo de la capa física
es crear la señal óptica, eléctrica o de microondas que representa a los bits
en cada trama.
El objetivo de la capa de
enlace de datos es proporcionar un tránsito de datos confiable a través de
un enlace físico.
El objetivo de la capa de red
es proporcionar conectividad y selección de ruta entre dos sistemas de hosts
que pueden estar ubicados en redes geográficamente distintas.
El objetivo de la capa de
transporte es segmentar los datos originados en el host emisor y reensamblarlos
en una corriente de datos dentro del sistema del host receptor.
El objetivo de la capa de
sesión es establecer, administrar y finalizar las sesiones entre dos hosts
que se están comunicando.
El objetivo de la capa de
presentación es garantizar que la información que envía la capa de
aplicación de un sistema pueda ser leída por la capa de aplicación de otro.
El objetivo de la capa de
aplicación es suministrar servicios de red a las aplicaciones del usuario.
Los protocolos son reglas que permiten la comunicación entre procesos
así como el flujo de información entre equipos que manejan lenguajes distintos.
Hay que tener en cuenta que aunque dos computadoras estén conectadas en la
misma red pero tienen protocolos diferentes no podrán comunicarse jamás, para
ello, es necesario que ambas "hablen" el mismo idioma.
Otro aspecto importante en cuanto a los protocolos es la seguridad, pues
muy importante manejar los datos que se envían y se reciben desde la red, así
como mostrar estos datos, por lo que normalmente los protocolos de red trabajan
en conjunto encargándose de los aspectos parciales de la comunicación. Cada
protocolo de red instalado en el sistema operativo queda disponible para todos
los adaptadores de red existentes, por los que si los dispositivos de red no están
configurados de forma correcta se podría estar dando acceso no deseado a
nuestros recursos.
Existen muchos protocolos. A pesar de que cada protocolo facilita la
comunicación básica, cada uno tiene un propósito diferente y realiza distintas
tareas. Cada protocolo tiene sus propias ventajas y sus limitaciones. Algunos
protocolos sólo trabajan en ciertos niveles OSI. El nivel al que trabaja un
protocolo describe su función.
A continuación mencionaré algunos.
TPC/IP
Es un conjunto de
protocolos básicos para la comunicación de redes y es por medio de él que se
logra la transmisión de información entre computadoras pertenecientes a una
red. Gracias al protocolo TCP/IP los distintos ordenadores de una red se logran
comunicar con otros diferentes y así enlazar a las redes físicamente
independientes en Internet.
HTTP
Es el Protocolo de Trasferencia de Hipertexto.
Cuando escribimos una dirección web, el navegador establece una
conexión con el servidor web a través del protocolo HTTP. Por lo tanto podemos decir
que una URL sería el nombre con el que se asocian a las direcciones web.
Cuando escribimos una URL, por ejemplo como ésta "http://www.uaeh.edu.mx/docencia.pdf",
el navegador interpreta tres partes:
- HTTP (protocolo)
- www. uaeh.edu.mx (nombre del servidor)
- docencia.pdf (nombre del archivo especificado)
Su funcionamiento básico es el siguiente: Un navegador manda una
solicitud para solicitar páginas al servidor (www. uaeh.edu.mx) y pide un
archivo (docencia.pdf), el servidor responde enviando al navegador el código de
ese archivo, que posteriormente es descifrado por el navegador.
FTP
El protocolo primario utilizado para transferir grandes cantidades de
datos de un sitio a otro a través del Internet es conocido como FTP. Éstas son
las siglas que equivalen a Protocolo de Transferencia de Archivos. Las computadoras conocidas
como servidores FTP son sitios en el Internet en donde los archivos son
almacenados y se accede a ellos mediante el Protocolo de Transferencia de
Archivos. Un usuario puede acceder a estos servidores utilizando un programa
cliente FTP. Un servidor FTP básicamente es utilizado como un disco duro remoto
por el usuario y navegar entre los archivos del servidor es similar a navegar
en el disco duro con un Administrador de Archivos.
TCP.
Es un protocolo
orientado a las comunicaciones y ofrece una transmisión de datos confiable. El
TCP es el encargado del ensamble de datos provenientes de las capas superiores
hacia paquetes estándares, asegurándose que la transferencia de datos se realice
correctamente.
SSH (Secure Shell).
Este fue desarrollado con el fin de mejorar la seguridad en las
comunicaciones de internet. Para lograr esto el SSH elimina el envío de
aquellas contraseñas que no son cifradas y codificando toda la información
transferida.
UDP.
El Protocolo de Datagrama
de Usuario está destinado a aquellas comunicaciones que se realizan sin
conexión y que no cuentan con mecanismos para transmitir datagramas. Esto se
contrapone con el TCP que está destinado a comunicaciones con conexión. Este
protocolo puede resultar poco confiable excepto si las aplicaciones utilizadas
cuentan con verificación de confiabilidad.
SNMP (Simple Network Management Protocol).
Este usa el Protocolo de Datagrama del Usuario (PDU) como mecanismo
para el transporte. Por otro lado, utiliza distintos términos de TCP/IP como
agentes y administradores en lugar de servidores y clientes. El administrador
se comunica por medio de la red, mientras que el agente aporta la información
sobre un determinado dispositivo.
TOPOLOGÍAS DE RED.
Las topologías de red describen la distribución física de la red. Es
el patrón de interconexión entre los nodos de una red de computadoras o
servidores, mediante la combinación de estándares y protocolos.
Existen diferentes topologías: de Árbol (Jerarquía), Bus, Anillo,
Estrella y Malla.
La topología de Árbol.
Tiene las siguientes características:
·
La computadora de mayor jerarquía controla la
red.
·
Las computadoras con jerarquía suelen ocasionar “cuellos
de botella”.
·
Si se estropea una computadora con jerarquía se corta
la comunicación que depende de ella.
·
Fácil agregar o quitar nuevos equipos de cómputo.
Esta topología se puede apreciar en la figura 7.
Figura 7. Topología de
Árbol (Jerarquía).
La topología Bus.
Tiene las siguientes características:
·
Existe un único canal físico que conecta a las computadoras.
·
Problemas: si hay un fallo en el canal (a veces
se duplica).
·
Todas las computadoras pueden escuchar lo que envía
cualquier ordenador conectado.
Esta topología se puede apreciar en la figura 8.
La topología Anillo.
Tiene las siguientes características:
·
Un único canal con repetidores de señal en cada
computadora (retardo).
·
La información viaja en un sentido del anillo.
·
Diferentes modos de conexión: escucha, trasmite,
cortocircuito.
Esta topología se puede apreciar en la figura 9.
Figura 9. Topología Anillo.
La topología Estrella.
Tiene las siguientes características:
·
Las computadoras se conectan a un HUB o concentrador.
·
El concentrador controla el acceso al medio
físico.
·
Es fácil agregar o quitar computadoras.
Esta topología se puede apreciar en la figura 10.
Figura 10. Topología Estrella.
La topología Malla.
Tiene las siguientes características:
·
Existen diferentes caminos para enviar la información
de una computadora a otra.
·
Fiable, inmunidad a fallos y a cuellos de
botella.
·
Si un componente falla o está ocupada se vuelve
a encaminar el tráfico.
Esta topología se puede apreciar en la figura 11.
Figura 11. Topología Malla.
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