RED DE COMPUTADORAS

        I.            Definición:

Una red de computadoras es una interconexión de computadoras para compartir información, aplicaciones o servicios. Esta interconexión puede ser a través de un enlace físico (alambrado) o inalámbrico.

      II.            Objetivos:

El objetivo básico es compartir recursos, es decir hacer que todos los programas, datos y equipos estén disponibles para cualquiera de la red que lo solicite, sin importar la localización del recurso y del usuario.

Un segundo objetivo es proporcionar una alta fiabilidad, al contar con fuentes alternativas de suministro.

Todos los archivos podrían duplicarse en dos o tres máquinas, de tal manera que si una no se encuentra disponibles, podría utilizarse algunas de las copias.

La presencia de múltiples CPU, significa que si una de ellas deja de funcionar, las otras pueden ser capaces de encargarse de su trabajo, aunque se tenga un rendimiento global menor.

    III.            ELEMENTOS DE UNA RED:

Al seleccionar una red es importante conocer los elementos que la componen, entre estos elementos contamos con: el equipo de cómputo que se estará utilizando (Servidor y Estación de Trabajo), las tarjetas de Interface, el Cableado para interconectar los equipos y finalmente el Sistema Operativo. No existe una regla específica sobre cuál de todos los elementos hay que escoger como el primero. Son nuestros requerimientos lo que nos guiara en tal decisión.

                                  i.            SERVIDOR:

Es la computadora central que nos permite compartir recursos y es donde se encuentra alojado el sistema operativo de red.

                                ii.            ESTACION DE TRABAJO:

Son microcomputadoras interconectadas por una tarjeta de Interface. Ellas compartirán recursos del Servidor y realizarán un proceso distribuido.

                               iii.            TARJETA INTERFAZ:

Las tarjetas de interfaz de red (NICs - Network Interface Cards) son adaptadores instalados en un dispositivo, conectándolo de esta forma en red. Es el pilar en el que sustenta toda red local, y el único elemento imprescindible para enlazar dos computadoras a buena velocidad.

                              iv.            CABLEADO:

Puede considerarse como parte del Hardware, puesto que es el medio físico a través del cual viajan las señales que llevan datos entre las Estaciones de la Red.

                                v.            SISTEMA OPERATIVO:

Los sistemas operativos de red, además de incorporar herramientas propias de un sistema operativo como son por ejemplo las herramientas para manejo de archivos y directorios, incluyen otras para el uso, gestión y mantenimiento de la red, así como herramientas destinadas a correo electrónico, envío de mensajes, copia de archivos entre nodos, ejecución de aplicaciones contenidas en otras máquinas, compartición de recursos hardware etc.

    IV.            Clasificación de las redes:

Por extensión las redes pueden ser:

i.                     Área de red local (LAN):

LAN son las siglas de Local Area Network, Red de área local. Una LAN es una red que conecta los ordenadores en un área relativamente pequeña y predeterminada (como una habitación, un edificio, o un conjunto de edificios).

Cada nodo (ordenador individual) en un LAN tiene su propia CPU con la cual ejecuta programas, pero también puede tener acceso a los datos y a los dispositivos en cualquier parte en la LAN. Esto significa que muchos usuarios pueden compartir dispositivos, así como datos.

Características principales de LAN:

-          Capacidad de transmisión comprendida entre 1 Mbps y 1 Gbps.

-          Extensión máxima no superior a 3 km (Una FDDI puede llegar a 200 km)

-          Uso de un medio de comunicación privado.

-          La simplicidad del medio de transmisión que utiliza (cable coaxial, cables telefónicos y fibra óptica).

-          La facilidad con que se pueden efectuar cambios en el hardware y el software.

-          Gran variedad y número de dispositivos conectados.

-          Posibilidad de conexión con otras redes.

ii.                    Área de Red Metropolitana (MAN):

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.

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 Kmts. Son redes con dos buses unidireccionales, cada uno de ellos es independiente del otro en cuanto a la transferencia de datos.

Características Principales de ÁREA DE Red METROPOLITANA (MAN):

·         Son redes que se extienden sobre áreas geográficas de tipo urbano, como una ciudad, aunque en la práctica dichas redes pueden abarcar un área de varias ciudades.

·         Son implementadas por los proveedores de servicio de Internet, que son normalmente los proveedores del servicio telefónico. Las MAN normalmente están basadas en estándares SONET/SDH o WDM, que son estándares de transporte por fibra óptica.

·         Estos estándares soportan tasas de transferencia de varios gigabits (hasta decenas de gigabits) y ofrecen la capacidad de soportar diferentes protocolos de capa 2. Es decir, pueden soportar tráfico ATM, Ethernet, Token Ring, Frame Relay o lo que se te ocurra.

·         Son redes de alto rendimiento.

·         Son utilizadas por los proveedores de servicio precisamente por soportar todas las tecnologías que se mencionan. Es normal que en una MAN un proveedor de servicios monte su red telefónica, su red de datos y los otros servicios que ofrezca.

iii.                ÁREA DE RED AMPLIA - WAN WIDE AREA (WAN):

Una WAN es una Red de Área Extensa que se extiende sobre un área geográfica amplia, a veces un país o un continente. Se conoce además como un sistema de comunicación que interconecta redes computacionales (LAN) que están en distintas ubicaciones geográficas. Los enlaces atraviesan áreas públicas locales, nacionales o internacionales, usando en general como medio de transporte la red pública telefónica.

Dichas redes contiene una colección de máquinas dedicadas a ejecutar programas de usuario. (Aplicaciones), estas máquinas se llaman Hosts. Los hosts están conectados por una subred de comunicación. El trabajo de una subred es conducir mensajes de un host a otro.

CARACTERISTICAS DE UNA RED AMPLIA (WAN):

-          Posee máquinas dedicadas a la ejecución de programas de usuario (hosts)

-          Una sub-red, donde conectan uno o varios hosts.

-          División entre líneas de transmisión y elementos de conmutación (enrutadores)

-          Usualmente los routers son computadoras de las subredes que componen la WAN.

iv.                 Red de área personal (PAN):

Una red de área personal (PAN) es una red de computadora utilizada para la comunicación entre los dispositivos de información de la computadora y diferentes tecnologías cerca de una persona.

Algunos ejemplos de dispositivos que se utilizan en un PAN son las computadoras personales, impresoras, máquinas de fax, teléfonos, PDA, escáneres y consolas de videojuegos.

Las PAN pueden incluir dispositivos alámbricos e inalámbricos.

El alcance de una PAN normalmente se extiende a 10 metros.

Un cable PAN se construye generalmente con conexiones USB y Firewire, mientras que las tecnologías tales como Bluetooth y la comunicación por infrarrojos forman típicamente una red inalámbrica PAN.

Por topología las redes pueden ser:

-          En estrella

-          Bus o árbol

-          Anillo

-          Entre otras

1.      Estrella:

Implica que una computadora host central, se conecta a otras, que por lo regular son más pequeñas. Esta unidad central puede ser una computadora anfitriona o un servidor de archivos. Una de las ventajas particulares de la modalidad en estrella es que puede servir para ofrecer un sistema de tiempo compartido, es decir, varios usuarios pueden compartir recursos “Tiempo” con una computadora central.

Ventajas:

-         Presenta buena flexibilidad para incrementar el número de equipos conectados a la red.

-         Si alguna de las computadoras falla el comportamiento de la red sigue sin problemas, sin embargo, si el problema se presenta en el controlador central se afecta toda la red.

-         El diagnóstico de problemas es simple, debido a que todos los equipos están conectados a un controlador central.

Desventajas:

-         No es adecuada para grandes instalaciones, debido a la cantidad de cable que deben agruparse en el controlador central.

-         Esta configuración es rápida para las comunicaciones entre las estaciones o nodos y el controlador, pero las comunicaciones entre estaciones es lenta.

2.      Bus o Árbol:

Esta permite la conexión de terminales, dispositivos periféricos y microcomputadoras a lo largo de un cable común llamado bus de red. En este caso no existe una computadora anfitriona.

Esta organización es común en sistemas de correo electrónico o compartimiento de datos almacenados en diferentes microcomputadoras. La red de bus no es demasiado eficiente como la de la estrella para la compartición de recursos comunes, sin embargo, su costo es menor y su uso se ha difundido considerablemente.

Ventajas:

-         Permite aumentar o disminuir fácilmente el número de estaciones.

-         El fallo de cualquier nodo no impide que la red siga funcionando normalmente, lo que permite añadir o quitar nodos sin interrumpir su funcionamiento.

Desventajas:

-         Cualquier ruptura en el bus impide la operación normal de la red y la falla es muy difícil de detectar.

-         El control del flujo de información presenta inconvenientes debido a que varias estaciones intentan transmitir a la vez y existen un único bus, por lo que solo una estación logrará la transmisión.

3.      Anillo:

Esta red implica que cada dispositivo se conecta a otros dos formándose así un anillo. No hay computadora o servidor de archivos central.

Los mensajes recorren el anillo hasta llegar a su destino.

Las redes de anillo son útiles en organizaciones descentralizadas, porque hacen posible la formación de un sistema de procesamiento de datos distribuido. Esto es, las computadoras pueden llevar a cabo tareas de procesamiento en su propia ubicación, a pesar de que se hallen dispersas.

Ventajas:

-         Esta topología permite aumentar o disminuir el número de estaciones sin dificultad.

-         La velocidad dependerá del flujo de información, cuantas más estaciones intenten hacer uso de la red más lento será el flujo de información.

Desventajas:

-         Una falla en cualquier parte deja bloqueada a toda la red.

     V.            PROTOCOLOS DE REDES:

En informática, un protocolo es un conjunto de reglas usadas por computadoras para comunicarse unas con otras a través de una red. Un protocolo es una regla o estándar que controla o permite la comunicación en su forma más simple, un protocolo puede ser definido como las reglas que dominan la sintaxis, semántica y sincronización de la comunicación. Los protocolos pueden ser implementados por hardware, software, o una combinación de ambos. A su más bajo nivel, un protocolo define el comportamiento de una conexión de hardware.

a.    Modelo OSI

El modelo OSI (open systems interconnection) fue creado por la ISO y se encarga de la conexión entre sistemas abiertos, esto es, sistemas abiertos a la comunicación con otros sistemas. Los principios en los que basó su creación son, una mayor definición de las funciones de cada capa, evitar agrupar funciones diferentes en la misma capa y una mayor simplificación en el funcionamiento del modelo en general. Este modelo divide las funciones de red en 7 capas diferenciadas.

 

LA CAPA DE APLICACIÓN:

La capa de aplicación proporciona la interfaz y servicios que soportan las aplicaciones de usuario. También se encarga de ofrecer acceso general a la red.

LA CAPA DE PRESENTACIÓN:

La capa de presentación puede considerarse el traductor del modelo OSI. Esta capa toma los paquetes (la creación del paquete para la transmisión de los datos para la red empieza en la realidad en la capa de aplicación) de la capa de aplicación y los convierte a un formato genérico que pueden leer todas las computadoras.

LA CAPA DE SESIÓN

La capa de sesión es la encargada de establecer el enlace de comunicación o sesión entre las computadoras emisora y receptora. Esta capa también gestiona la sesión que se establece entre ambos nodos.

LA CAPA DE TRANSPORTE:

La capa de transporte es la encargada de controlar el flujo de datos entre los nodos que establecen una comunicación; los datos  no solo deben entregarse entre errores, sino además en la secuencia que proceda.

LA CAPA DE RED:

La capa de red encamina los paquetes además de ocuparse de entregarlos. La determinación de la ruta que deben seguir los datos se produce en esta capa, lo mismo que el intercambio efectivo de los mismos dentro de dicha ruta.

LA CAPA DE ENLACE DE DATOS:

Cuando los paquetes de datos llegan a la capa de enlace de datos, éstos pasan a ubicarse en tramas (unidades de datos), que vienen definidas por la arquitectura de red que se está utilizando (como Ethernet, Token Ring, etc.).

LA CAPA FÍSICA:

En la capa física las tramas procedentes de la capa de enlace de datos se convierten en una secuencia única de bits que puede transmitirse por el entorno físico de la red.

b.    Modelo TCP/IP

Este modelo es el implantado actualmente a nivel mundial: Fue utilizado en ARPANET y es utilizado actualmente a nivel global en Internet y redes locales. Su nombre deriva de los dos principales protocolos que lo conforman: TCP en la Capa de transporte e IP en la Capa de red. Se compone de 4 capas.