Introduccion A Las Redes

Introducción a las Redes

Pit Frank Alania Ricaldi

COMUNICACIONES I

Objetivos

Conexión a Internet

¿Qué es una Red deOrdenadores?

> Las redes (networks) son conjuntos de ordenadores quese conectan para compartir recursos.

> Estos recursos pueden ser dispositivos, tales comoimpresoras, o pueden ser datos tales como documentoscreados con un procesador de textos.

> La red de ordenadores más importante es Internet.

Redes de ordenadores

¿Qué es Internet?

> La Internet se compone de una gran cantidadde redes de ordenadores grandes y pequeñosinterconectados.

> El término Internet significal InterconnectedNetworks.

> Entre los servicios que provee el Internet seencuentran:- El World Wide Web: conjuntos de documentos multimedios enlazados por vínculos

(links)- Correo Electrónico (E-mail)- Transferencia de Archivos

Requisitos para Conexión aInternet

> La conexión a Internet se puede dividir en conexiónfísica, conexión lógica y aplicaciones.

> Físicamente un ordenador se conecta a Internetutilizando un adaptador.

> Si el ordenador se encuentra en el hogar dealguien, el adaptador que se usa es el módem.

> Si el ordenador se encuentra en lasproximidades de una organización, eladaptador que se utiliza es la tarjeta de interfazde red (network interface card o NIC).

> La conexión lógica aplica estándares denominadosprotocolos.

> Un protocolo es una descripción formal de un conjuntode reglas y convenciones que rigen la manera en que secomunican los dispositivos de una red.

> Estos protocolos definen aspectos tales como el formatode los datos, como se codifican en señales, cómo semanejan los errores, etc.

>La familia de protocolos TCP/IP es unestándar que define como los datos(mensajes) viajan de un punto en elInternet a otro punto.

>Los protocolos principales de esta familiason:- IP (Internet Protocol o Protocolo de Internet): define cómo se determina la

mejor ruta para que un mensaje llegue del origen al destino.- TCP (Transmission Control Protocol o Protocolo de Control de

Transmisión): define cómo los mensajes se dividen en segmentosmanejables en el origen y se encarga de que estos segmentos se reunan enel destino.

>Las aplicaciones trabajan junto con losprotocolos para enviar y recibir datos através de Internet.

>Entre las aplicaciones más importantesse encuentran:- Los navegadores Web (Web browsers) tales como Internet Explorer,

Netscape o Firefox.- Sistemas de correo electrónico tales como Hotmail o Gmail.- Sistema de transferencia de archivos que utilizan FTP para subir (upload)

y descargar (download) archivos y programas de Internet. FTP significaFile Transfer Protocol (protocolo para la transferencia de archivos).

Principios Básicos de los PC

> Como los ordenadores son importantes elementos en lasredes, es necesario poder reconocer y nombrar losprincipales componentes de un PC (Personal Computer oordenador personal).

> Muchos de los dispositivos usados para conectarsegmentos de redes son tipos especiales de ordenadoresy poseen varios de los mismos componentes que los PCnormales.

>Los PC contienen los siguientes tipos dedispositivos:- Dispositivos de entrada (input devices): permiten que el ordenador reciba

datos e instrucciones del mundo exterior. Ejemplos: el teclado (keyboard),el ratón (mouse) y el scanner.

- Dispositivos de salida (output devices): permiten que el ordenadorcomunique información al mundo exterior. Ejemplos: la pantalla (monitor)y la impresora (printer).

>Las PC contienen los siguientes tipos dedispositivos (cont.):- Unidad Central de Procesamiento (CPU, Central Processing Unit): La

parte de un ordenador que controla la operación de todas las otras partes.- El CPU obtiene instrucciones de la memoria, las decodifica (interpreta) y

las ejecuta.- Los CPU se fabrican usando microprocesadores.

Principios Básicos de los PC> El siguiente es un CPU de la

compañía Intel:

Principios Básicos de los PC>Las PC contienen los siguientes tipos de

dispositivos (cont.):- Dispositivos de almacenamiento o memoria (storage devices, memory):

almacenan los datos e instrucciones.- Los dos tipos de dispositivos de almacenamiento son la memoria principal

y la memoria secundaria.

>La memoria principal (main memory)está directamente conectada al CPU yse clasifica con RAM o ROM.- RAM (Random Access Memory o memoria de acceso aleatorio): se conoce

como memoria de lectura/escritura. Requiere energía eléctrica paramantener el almacenamiento de datos (es volátil).

- ROM (Read-Only Memory o memoria de sólo lectura): los datos einstrucciones han sido pregrabados por el manufacturero y no es volátil.

> La memoria secundaria (secondary memory)provee almacenamiento permanente para datos einstrucciones.- Unidad de disco duro: usa un conjunto discos rotatorios con cubierta magnética

para almacenar datos o programas.- Unidad de disquete: lee y escribe información a una pieza circular con un disco

plástico cubierto de metal de 3.5 pulgadas.- Unidad de CD-ROM o CD-RW: maneja discos compactos. (CD-ROM – sólo

lectura; CD-RW – lectura y escritura). Existen unidades semejantes paraDVD.

- USB flash drive (también conocido como pen drive o jump drive): se conecta aun puerto USB y usa memoria tipo flash, la cual puede ser borrada y reescritapor medios electrónicos.

>Otros componentes (cont.):- Unidad del sistema: es la caja que incluye los componentes electrónicos del

ordenador usados para procesar los datos.- La unidad del sistema incluye el armazón, la tarjeta madre, tarjetas de

sonido, vídeo y red, la mayoría de los dispositivos de almacenamientosecundario, los puertos y ranuras de espansión (expansion slots) y la fuentede alimentación (power supply).

>Otros componentes:- Tarjeta o placa madre (Motherboard): contiene el bus, el microprocesador

y los circuitos integrados usados para controlar cualquier dispositivo. Esun tipo de placa de circuito impreso (PCB, Printed Circuit Board).

- Bus: conjunto de pistas eléctricas en la tarjeta madre a través del cual setransmiten señales de datos y temporización (sincronización) de una partedel ordenador a otra.

- Existen buses para transferir señales entre la memoria principal y el CPU yentre la memoria principal y los dispositivos de entrada/salida o dealmacenamiento secundario.

Principios Básicos de los PC> El siguiente es un ejemplo de una tarjeta madre:

Principios Básicos de los PC> La parte tracera de la unidad del sistema (backplane)

contiene las ranuras de expansión y los puertos.> Ranura de expansión (expansion slot): un receptáculo

en la placa madre donde se puede insertar una placa decircuito impreso (tarjeta) para agregar capacidades alordenador.

> Ejemplos de tarjetas: tarjeta de interfaz de red, tarjetade vídeo y tarjeta de sonido.

> Los puertos son puntos que permiten conectar undispositivo externo a la unidad de sistema.

> Algunos de los principales puertos son:- Puertos de ratón, de teclado y de pantalla.- Puerto serial: transmite un bit a la vez. Permite conectar un módem externo oun enrutador al PC. Los puertos COM (de comunicación) son seriales.- Puerto paralelo: puede transferir más de un bit simultáneamente. Permiteconectar impresoras.- Puerto USB (Universal Serial Bus): conecta rápida y fácilmente dispositivostales como ratones inalámbricos, impresoras modernas.- Puerto FireWire: Una interfaz de bus serial que ofrece comunicaciones másrápidas que USB. Usado a menudo para dispositivos tales como cámaras devídeo digitales y VCRs.

Principios Básicos de los PC> Piense en los componentes

internos de un PC como una redde dispositivos, todos los cualesse conectan al bus del sistema.En cierto sentido, un PC es unpequeña red informática.

Tarjeta de Interfaz de Red> Una tarjeta de interfaz de red (Network Interface Card o NIC)

permite conectar una PC a una red local.> Los NIC también se conocen como adaptadores LAN y puede

ser tarjetas insertadas en una ranura de expansión o unatarjeta integrada a la tarjeta madre.

> En los ordenadores portátiles, está comunmente integrado enlos sistemas o está disponible como una pequeña tarjetaPCMCIA (tarjeta PC), del tamaño de una tarjeta de crédito.

Tarjeta de Interfaz de Red

PCMCIA es el acrónimo para Personal Computer Memory CardInternational Association (Asociación Internacional de Tarjetasde Memoria de ordenadores Personales).

Tarjeta de Interfaz de Red

> La NIC se comunica con la red a través de unaconexión serial y con el ordenador a través deuna conexión paralela.

> La NIC utiliza una petición de interrupción(IRQ, Interrupt Request) para enviarle al CPUseñales acerca de su operación.

> Al seleccionar una NIC, hay que tener encuenta los siguientes factores:- Protocolos: Ethernet (más común), Token Ring o FDDI- Tipos de medios: Cable de par trenzado, cable coaxial, inalámbrico o fibra óptica- Tipo de bus de sistema: PCI (mucho más común) o ISA

Módems> Un módem es un dispositivo que ofrece al ordenador

conectividad a una línea telefónica.> El módem permite que el ordenador en un hogar tenga acceso

al Internet.> La palabra módem se compone de los términos modulador y

demodulador.> El módem en el extremo emisor convierte (modula) los datos

de una señal digital a una señal analógica compatible con unalínea telefónica estándar. El módem en el extremo receptordemodula la señal, convirtiéndola nuevamente en una señaldigital.

Módems

>Existen tres tipos de módems:-Módem estándar (también conocido como dial-up): provee una conexióntemporal usando la línea telefónica analógica estándar.

- Módem DSL – provee una conexión permanente usando líneas telefónicasdigitales.

- Módem de cable - provee una conexión digital permanente usando la redde Cable TV.

Conectividad Mediante AccesoTelefónico

300 bps (bits por segundo)à 9600 bpsà 56 kbps (dial-upmodem)à 256 kbps (DSL modem)à 4-10 Mbps (Cablemodem)

Descripción y ConfiguraciónTCP/IP

> Para habilitar TCP/IP en laestación de trabajo, ésta debeconfigurarse utilizando lasherramientas del sistemaoperativo, principalmenteipconfig.

> Ya sea que se utilice un sistemaoperativo Windows, Mac o UNIXel proceso es muy similar.

Descripción y ConfiguraciónTCP/IP

Probando la Conectividad conping

> Ping es un programa básico que verifica que una dirección IPparticular existe y puede aceptar solicitudes.

> El comando ping funciona enviando paquetes IP especialesusando el protocolo de mensajes de control de Internet (ICMP)a un destino específico.

> Cada paquete que se envía es una petición de respuesta.> La pantalla de respuesta de un ping contiene la proporción de

éxito y el tiempo de ida y vuelta del envío hasta llegar a sudestino. A partir de esta información, es posible determinar siexiste conectividad a un destino.

> El comando ping se utiliza para probar la funciónde transmisión/recepción de la NIC, laconfiguración TCP/IP y la conectividad de red.

> Se pueden ejecutar los siguientes tipos decomando ping:

- ping 127.0.0.1: Este es un tipo especial de ping que se conoce como pruebainterna de loopback. Se usa para verificar la configuración de red TCP/IP.- ping dirección IP de gateway por defecto: Un ping al gateway por defectoverifica si se puede alcanzar el enrutador (router) que conecta la red local a lasdemás redes.- ping dirección IP de destino remoto: Un ping a un destino remoto verifica laconectividad a un host remoto.

Navegadores Web y Plug-ins

Navegadores Web y Plug-ins> Las páginas Web son documentos multimedia (texto, gráficos,

sonido, vídeo).> Estos documentos se enlazan usando vínculos (links) y se

almacenan en ordenadores conocidos como servidores Web (Webservers).

> Los navegadores Web (Web browsers) se comunican con losservidores Web y solicitan páginas Web.

> Los servidores Web responden a esta solicitud enviandoinformación codificada usando HTML.

> El HTML es el lenguaje en el que se codifican las páginasWeb.

> En HTML (Hypertext Markup Language) el contenido deuna página Web se indica usando texto y etiquetas quedescriben cómo presentar el texto.

> El navegador Web se encarga de interpretar el códigoHTML y presentar la página en la pantalla.

> Un navegador de Web realiza las siguientesfunciones:- Inicia contacto con servidores Web- Solicita información- Recibe información como código HTML- Muestra la información como una página Web

> Los navegadores Web de mayor popularidad sonInternet Explorer (IE) y Firefox.

Navegadores Web y plug-ins

> Muchas páginas Web presentan archivosespeciales, o propietarios, que no se puedenvisualizar con los navegadores de Webestándar.

> Para ver estos archivos, el navegador debeconfigurarse para utilizar aplicacionesdenominadas plug-in. Por ejemplo:

- Flash: Reproduce archivos multimediales, creados con Macromedia Flash- Quicktime: Reproduce archivos de video; creado por Apple- Real Player: Reproduce archivos de audio

Matemáticas de Redes

Representación Binaria deDatos

> La memoria del ordenador sólo reconoce datos representadosen forma binaria.

> El sistema numérico binario representa los datos como unasecuencias de ceros (0) y unos (1).

> Los unos y los ceros se usan para representar los dos estadosposibles de un componente electrónico de un ordenador y sedenominan dígitos binarios o bits.

> Los 1 representan el estado encendido (5 voltios), y los 0representan el estado apagado (0 voltios).

> En esta lección veremos cómo se representan los datosalfanuméricos y los datos numéricos usando el sistemabinario.

> Los datos alfanuméricos incluyen cualquier símbolo quese pueda escribir con el teclado.

> Estos símbolos (caracteres) incluyen letras, símboloscomo “#” y “&”, y dígitos que no se usen en cálculosmatemáticos.

> Para representar un caracter normalmente se le asignaun código numérico de ocho (8) bits.

> Este código se conoce como ASCII (American StandardCode for Information Interchange o código estándaramericano para el intercambio de la información).

> En el código ASCII el caracter “A” tiene asociado elnúmero 65 que se representa binariamente como01000001.

> Cada caracter tiene un patrón exclusivo de ocho dígitosbinarios asignados para representar al caracter.

> Los ordenadores están diseñados para usar agrupaciones deocho bits. Esta agrupación de ocho bits se denomina byte.

> Estas ubicaciones de almacenamiento representan un valor oun solo carácter de datos como, por ejemplo, un código ASCII.

> El intérvalo de valores de un byte es de 0 a 255.> Los bytes se agrupan en kilobytes, megabytes, gigabytes y

terabytes.

Representación Binaria deDatos Numéricos

> Además de datos alfanuméricos, los ordenadores puedenalmacenar datos numéricos usando la representaciónbinaria.

> Los datos numéricos corresponden a números que sepueden usar en cálculos matemáticos.

> Los seres humanos escribimos los números usando elsistema numérico decimal.

> El sistema numérico decimal es un sistema que utilizalos dígitos del 0 al 9 y coloca estos dígitos en posicionesque representan potencias de 10.

> Por ejemplo, 2134 = (2 x 103) + (1 x 102) + (3 x 101) +(4 x 100) = 2000 + 100 + 30 + 4

> La siguiente tabla muestra las características principalesdel sistema numérico decimal:

> El sistema numérico binario es un sistema que utiliza losdígitos 0 y 1, y coloca estos dígitos en posiciones querepresentan potencias de 2.

> Por ejemplo, 01012 = (0 x 23) + (1 x 22) + (0 x 21) + (1x 20) = 0 + 4 + 0 + 1 = 5

> Otro ejemplo, 101102 = (1 x 24) + (0 x 23) + (1 x 22) +(1 x 21) + (0 x 20) = 16 + 0 + 4 + 2 + 0 = 22

> La siguiente tabla muestra las características principalesdel sistema numérico binario:

> Conocer las potencias de 2 es también útil para poderconvertir a binario numéros escritos usando el sistemadecimal.

> Por ejemplo, para convertir el 67 a binario0 1 0 0 0 0 1 1

128 64 32 16 8 4 2 127 26 25 24 23 22 21 20

> Fíjese que el 67 = 64 + 2 + 1 = (1 x 26) + (1 x 21) + (1x 20)

> Existen varios métodos para convertir númerosdecimales en números binarios.

> Un método es consiste en determinar cuál es la suma depotencias de 2 que produce el número decimal. Laspotencias usadas corresponden a los 1, las potencias nousadas corresponden a los 0.

> Este fue el método que se uso en la transparenciaanterior.

> Por ejemplo, para convertir el 146 a binario1 0 0 1 0 0 1 0

128 64 32 16 8 4 2 127 26 25 24 23 22 21 20

> Fíjese que el 146 = 128 + 16 + 2 = (1 x 27) + (1 x 24)+ (1 x 21)

> Utilice el ejemplo siguiente para convertir el númerodecimal 168 en un número binario.

a. 128 entra en 168. De modo que el bit que se ubica más a la izquierda del númerobinario es un 1. 168 - 128 es igual a 40.b. 64 no entra en 40. De modo que el segundo bit desde la izquierda es un 0.c. 32 entra en 40. De modo que el tercer bit desde la izquierda es un 1. 40 - 32 es igual a8.d. 16 no entra en 8, de modo que el cuarto bit desde la izquierda es un 0.e. 8 entra en 8. De modo que el quinto bit desde la izquierda es un 1. 8 - 8 es igual a 0.De modo que, los bits restantes hacia la derecha son todos ceros.

> Resultado: Decimal 168 = 101010002

Formato de las Direcciones IP> En el protocolo IP las direcciones tienen 32 bits y se indican

usando cuatro (4) números de 8 bits separados por puntos.Estos números se llaman octetos.

> Ejemplo: 200.114.6.51 (hay 4 octetos)> Cada número está en el intérvalo de 0 a 255.> La dirección también podría indicarse usando números

binarios.> Ejemplo: El equivalente de la dirección anterior es 11001000

01110010 00000110 001100112 (los espacios están colocadospara facilitar la lectura).

Formato de las Direcciones IP

Representación Hexadecimal deDatos

> El sistema numérico hexadecimal (hex) se usa frecuentementecuando se trabaja con ordenadores porque se puede usar pararepresentar números binarios de manera más legible.

> El sistema hex utiliza los 16 dígitos (del 0 al 9 y de la A a la F)y coloca estos dígitos en posiciones que representan potenciasde 16.

> La conversión de un número hexadecimal en binario, y de unnúmero binario en hexadecimal, es una tarea común cuandose trabaja con el registro de configuración de los routers deCisco.

> La conversion de binario a hexadecimal y viceversa noes tan complicada como podría parecer.

> Cada dígito hexadecimal corresponde a un único númerobinario de cuatro (4) bits.

> Para convertir un número binario a hexadecimal lo único quehay que hacer es dividir el número en grupos de 4 bits yescribir el dígito hexadecimal correspondiente a cada grupo.

> Ejemplo: 0010 0001 0000 00102 = 210216

> Otro ejemplo: 1001 1011 0111 11112 = 9B7F16

> Otra forma de escribir los hexadecimales es usando el prefijo“0x”. Por ejemplo: 0x2102 y 0x9B7F.

> Para realizar la conversión de números hexadecimales abinarios, simplemente se expande cada dígitohexadecimal a su equivalente binario de cuatro bits.

> Ejemplo: 9B7F16 = 1001 1011 0111 11112

Lógica Booleana

> En ocasiones cuando se trabaja con redes es necesarioaplicar operaciones de lógica booleana. Por ejemplocuando se crean subredes y cuando se crean listas decontrol de acceso.

> Las operaciones de lógica booleana trabajan con bits ygeneran un resultado basado en reglas.

> Existen tres operaciones booleanas: NOT, AND y OR.

Lógica Booleana

> La operación NOT toma cualquier valor que se lepresente, 0 ó 1, y lo invierte.

> La operación AND toma dos valores de entrada. Siambos valores son 1, el resultado será 1. De locontrario, el resultado será 0.

> La operación OR también toma dos valores de entrada.Si por lo menos uno de los valores de entrada es 1, elvalor del resultado es 1.

Lógica Booleana

> Cuando se aplican las reglas antes indicadas se producen tablasde la verdad para cada operación.

> Estas tablas muestran todos los valores posibles de una operaciónbooleana.

valor NOT valor

valor1 valor2 valor1 AND valor2

valor1 valor2 valor1 OR valor2

Lógica Booleana> La lógica booleana se basa en circuitos digitales que

aceptan uno o dos voltajes entrantes.

Direcciones IP y Máscaras deRed

> Cuando se asignan direcciones IP a los ordenadores,algunos de los bits del lado izquierdo del número IP de32 bits representan una red.

> La cantidad de bits designados depende de la clase dedirección.

> Los bits restantes en la dirección IP de 32 bits identificanun ordenador (host) de la red en particular.

>Hay tres clases principales dedirecciones:

-Clase A: El primer octeto representa la red y los restantes representan elordenador. La dirección binaria comienza con “0” y, por lo tanto el primerocteto va de 1 hasta 127. (De verdad es hasta 126; 127 es loopback).-Clase B: Los primeros dos octetos representan la red. La dirección binariacomienza con “10” y, por lo tanto el primer octeto va de 128 hasta 191.-Clase C: Los primeros tres octetos representan la red. La dirección binariacomienza con “110” y, por lo tanto el primer octeto va de 192 hasta 223.-Cuando el primer octeto va de 224 hasta 255 se trabaja con direcciones declases D y E.

> En ocasiones se toman bits prestados de la porción del hostpara crear subredes dentro de una red grande. Esto cambia laforma en que se divide la dirección IP en red y host.

> Para informarle al ordenador cómo se ha dividido la direcciónIP de 32 bits, se usa un segundo número de 32 bitsdenominado máscara de subred.

> Esta máscara es una guía que indica cómo se debe interpretarla dirección IP al identificar cuántos de los bits se utilizan paraidentificar la red.

> La ejecución de una operación AND a la dirección IP deun host y la máscara de red se usa para determinar cuáles la dirección de la red del host.

> Por ejemplo: la ejecución de una operación AND a ladirección IP 10.34.23.134 y la máscara de subred255.255.0.0 da como resultado la dirección de red deeste host.

> ¿Cuál es la dirección de la red del host 10.34.23.134 conuna máscara de subred 255.255.0.0?

> Solución (aplicar AND a direcciones binarias):00001010.00100010.00010111.10000110 AND11111111.11111111.00000000.0000000000001010.00100010.00000000.00000000

> La dirección de la red es 10.34.0.0

Resumen

Introduccion A Las Redes

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UNIDAD 1: INTRODUCCION A LAS REDES DE COMUNICACION

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