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APUNTES DE REDES
Conceptos básicos Qué es una red Una red es la unión de dos o más ordenadores de manera que sean capaces de compartir
recursos, ficheros, directorios, discos, impresoras ...
Para crear la red es necesario un hardware que una los dispositivos (tarjetas, cables) y
un software que implemente las reglas de comunicación entre ellos (protocolos y
servicios).
Tipos de redes
Se pueden distinguir cuatro tipos de redes generales:
LAN (Local Area Network)
Son redes de pequeña extensión, donde el usuario es el dueño de la red con velocidades
de 1 a 100 Mbps.
MAN (Metropolitan Area Network)
Son redes de mayor extensión, dan servicio a múltiples usuarios, se extiende dentro del
área metropolitana.
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WAN (Wide Area Network)
Son redes de gran extensión, dan servicio a múltiples usuarios, atraviesan incluso
países. Un ejemplo de red pública es Internet.
VPN (Virtual Private Network)
Conocidas como Intranet. Son redes de gran extensión, donde los usuarios aprovechan
los recursos de Internet. Utilizan medidas de seguridad para establecer conexiones
privadas. Por ejemplo la Intranet de una empresa con sedes en varias ciudades.
Topología de redes
Otra forma de clasificar las redes es según la disposición de las estaciones que la
componen. A esto se le llama topología de la red. Algunas de las topologías más
utilizadas son las siguientes.
Topología en Anillo
Consiste en conectar las estaciones una en serie con la otra formando un anillo cerrado.
La información debe pasar de una estación a otra hasta que llega al destinatario de la
misma, generalmente la información es de tipo unidireccional. Un inconveniente de esta
topología es que si una estación se avería la red deja de funcionar adecuadamente.
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Topología en Bus
Consiste en conectar todas las estaciones a un bus común.
La ventaja de esta topología es que no necesitan estar conectadas todas las estaciones a
la red.
Por otra parte es muy fácil incrementar o decrementar el número de estaciones de la red.
Los paquetes de la red llegan a todas las estaciones, y ellas deben recoger sólo los que
son para ellas.
Topología en Estrella
Consiste en conectar todas las estaciones a un nodo común, conocido con el nombre de
concentrador, Hub, Switch, Router, Gateway, etc. Esta topología es una variante de la
topología en bus, el concentrador se encarga de conmutar los datos entre las distintas
estaciones. Dependiendo del elemento utilizado como nodo (Hub, Router...) los datos
llegan a todas o sólo a la estación adecuada, con el consiguiente ahorro de ancho de
banda de datos para el resto de estaciones. En la actualidad es el sistema más extendido.
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Topología en Árbol
La topología en árbol aparece como desarrollo de la interconexión de varias topologías
en estrella.
Componentes de una red Describiremos a continuación los principales componentes de una red local.
SERVIDOR. La mayoría de las redes poseen al menos un ordenador llamado Servidor,
y todos los ordenadores de sobremesa conectados a él. Almacena los ficheros de datos y
los programas de software de aplicación a los que los usuarios acceden y comparte entre
sí.
Algunos sistemas operativos como Novell Netware requieren que exista una
computadora dedicada al papel de servidor y que otras funcionen solamente como
clientes.
Por otro lado existen sistemas operativos entre iguales dónde todos los equipos pueden
funcionar tanto en forma de cliente como de servidor.
CLIENTE. Un cliente es el ordenador de sobremesa o portátil de sobremesa. Los
clientes se conectan al servidor, y acceden a sus ficheros y aplicaciones.
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ADAPTADOR DE RED. Todo ordenador que forme parte de una red debe disponer de
un dispositivo que le permita transferir y recibir datos a otros componentes de la red. El
dispositivo más común es una tarjeta adaptadora conectada al bus de expansión de la
computadora y a un cable de red. El adaptador de red, en combinación con el
correspondiente controlador, implementa el protocolo del nivel de enlace de datos
utilizado por cada equipo que forma parte de la red.
PERIFÉRICOS COMPARTIDOS. En una red se pueden compartir cualquier número
de periféricos, como impresoras, escáneres, unidades CD-ROM, fotocopiadoras,
dispositivos de copia de seguridad.
HUBS O CONCENTRADORES. Dispositivo que funciona como centro de cableado
para una red con topología en estrella. Su función es la de propagar la información que
reciba por cualquiera de sus puertos a los demás puertos.
SWITCH. Se trata de un Hub “inteligente” en el que la información recibida por un
puerto es transmitida al puerto en el que se encuentro conectado el equipo de destino de
dicha información, de manera que pueden existir dos o más parejas de ordenadores en
conversación en un determinado momento.
ROUTER. Conecta dos redes de área local completamente independientes en el nivel de
red.
Medios de transmisión Debemos entender los medios de transmisión como el canal por el que irá la
información que nosotros deseamos enviar de un sitio a otro; por tanto, la capa física
será la que se encargará de hacer llegar la información a su destino mediante algún
soporte físico. Aunque en una transmisión, los medios por los que pueden “correr” los
bits pueden ser varios, intentaremos ir uno a uno para entender su funcionamiento y sus
características.
Cable coaxial
Se divide en cuatro partes:
� El núcleo es un alambre de cobre duro que va recubierto por un material aislante que
constituye la segunda parte del cable.
� A su vez el aislante está dentro de un conductor exterior que es de forma cilíndrica y
normalmente tiene una forma de malla trenzada.
� La cuarta y última parte del cable está formada por una cubierta de plástico, que
protege todo su interior de las condiciones adversas.
Las redes de cable coaxial se instalan usando una topología de bus, en la que el cable
forma un segmento, limitado por dos extremos, con los ordenadores conectados a lo
largo de su longitud. Los conectores de estos cables son básicamente dos, el conector en
T y el conector tipo vampiro. El conector en T necesita que se corte el cable para poder
ser insertado provocando el corte en la red al añadir nuevos usuarios. En cambio, con el
conector, tipo vampiro, basta con perforar en el cable para que este quede insertado en
el núcleo, pero una mala conexión puede hacer que tengamos errores en toda la red.
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Par trenzado
Actualmente el par trenzado es el tipo estándar de cable para las comunicaciones de
LAN. Es un cable adecuado para muchas aplicaciones, y comparado con el coaxial,
resulta más fácil de instalar y proporciona mucho mejor rendimiento. Quizás la mayor
ventaja del par trenzado es que se utiliza en innumerables líneas telefónicas por todo el
mundo.
A diferencia del cable coaxial, que sólo tiene un cable portador de la señal y otro de
tierra, el cable de par trenzado utilizado en la mayoría de las redes tiene cuatro pares de
hilos de cobre aislados dentro de una funda común. Cada par de hilos está trenzado con
un número diferente de vueltas por pulgada para evitar interferencias electromagnéticas
de los otros pares y de fuentes externas.
Cada par de hilos de un cable de par trenzado está marcado con un color, siendo el hilo
de color liso el portador de las señales, mientras que el hilo rayado es el de tierra:
• Azul liso y rayas blancas y azules.
• Naranja liso y rayas blancas y naranjas.
• Verde liso y rayas blancas y verdes.
• Marrón liso y rayas blancas y marrones.
Patillaje de los conectores
Los cables de par trenzado utilizan conectores modulares RJ-45 en ambos extremos.
En las siguientes figuras se muestra, por un lado la misión de cada una de las patillas del
conector, por otro la conexión de los cables al conector según distintos estándares.
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Cable de fibra óptica
El cable de fibra óptica utiliza pulsos de luz para transmitir las señales binarias
generadas por los ordenadores. Como el cable de fibra óptica utiliza la luz en lugar de
electricidad, elimina completamente casi todos los problemas propios del cable de
cobre, como las interferencias electromagnéticas, la interferencia entre cables y la
necesidad de conexión a tierra. Además, se reduce enormemente la atenuación,
permitiendo que los enlaces de fibra óptica alcancen distancias muchos mayores que los
de cobre, hasta 120 kilómetros en algunos casos.
Cable de par trenzado y cable
coaxial
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El modelo de referencia OSI Las comunicaciones de red tienen muchos niveles y pueden ser difíciles de entender. El
modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (Open Systems
Interconnection, OSI) es un concepto teórico que separa las comunicaciones de red en
siete niveles diferentes, tal y como se muestra en la siguiente figura.
Cada equipo de la red utiliza una serie de protocolos para realizar las funciones
asignadas a cada nivel.
En la parte más alta está la aplicación que demanda un recurso localizado en cualquier
otro sitio de la red y en la parte más baja, medios de transmisión, como los cables, que
conectan las computadoras entre sí y forman la red.
Comunicación entre niveles
Las redes funcionan enviando mensajes de un sitio a otro, y el modelo OSI define los
componentes básicos necesarios para transmitir estos mensajes a sus destinos. Los
protocolos de red deben asegurarse de que las transmisiones alcanzan los destinos
correctos y a su debido tiempo. Al igual que para enviar una carta se procede a
introducirla en un sobre en el que se escribe una dirección, los protocolos de red sirven
para empaquetar los datos generados por un aplicación, adjuntarle una dirección y
enviarlo a otro equipo de la red.
Los protocolos que operan en los diversos niveles funcionan conjuntamente para
proporcionar una calidad de servicio unificada. El tráfico saliente va adquiriendo, por
etapas, la información de control necesaria para hacer el viaje hasta su destino,
comenzando por protocolos más altos y bajando por la pila hasta el medio de
transmisión. Esta información de control toma la forma de encabezados, y en algún caso
de cola, que envuelven los datos recibidos del nivel inmediatamente superior, en un
proceso llamada encapsulación de datos.
Los encabezados y la cola están compuestos por campos individuales que contienen la
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información de control necesaria para lograr que el paquete llegue a su destino. En una
transacción típica, como la que se muestra en la figura, envuelve el paquete que recibe
del protocolo anterior creando uno nuevo que es transferido al nivel inferior.
Una vez encapsulado el protocolo del nivel de enlace de datos, el paquete completo, que
ahora se denomina trama, está preparado para convertirse en el tipo de señal apropiado
para su transmisión por el medio.
De este modo, el paquete final que se transmite por la red consiste en los datos
originales del nivel de aplicación más varios encabezados que han añadido los
protocolos de niveles sucesivos, tal y como se muestra en la figura.
Protocolos de red El protocolo TCP/IP:
TCP/IP (Protocolo de Control de la Transmisión / Protocolo de Internet) se ha
convertido en el grupo de protocolos preferido en la mayoría de redes de datos; una de
las principales razones es que son los protocolos utilizados en Internet, además de ser
realmente universal en su interoperatividad entre plataformas, admitidos por todas y
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dominado por ninguna.
A todo dispositivo de una red TCP/IP se le asigna una dirección de IP (a veces más de
una), que lo identifica de forma única frente a los otros sistemas.
Direccionamiento de IP:
La dirección IP es un identificador absoluto de la máquina individual y de la red en que
reside. Todo paquete de datagramas IP transmitido por una red TCP/IP contiene la
dirección de IP del sistema origen que lo ha generado y del sistema destino al que va
dirigido en su cabecera IP.
Las direcciones de IP tienen una longitud de 32 bits y su notación consta de cuatro
números decimales de 8 bits separados por puntos, como 192.168.2.45. El intervalo
completo de direcciones IP posibles va de 0.0.0.0 a 255.255.255.255.
Toda dirección de IP contiene bits que identifican una red y bits que identifican un
adaptador, denominado host, de dicha red.
Máscaras de subred:
La máscara de subred aplicada sobre la dirección IP de un adaptador de red, establece
donde termina la dirección de la red externa, y donde comienza la dirección de la red
local o segmento al que se encuentra conectado dicho adaptador. Así pues las máscaras
dividen redes en subredes, y esas subredes por medio de otras máscaras pueden
dividirse igualmente en redes de menor tamaño.
A partir de una máscara de red resulta muy sencillo calcular el número de nodos que
pertenecen al mismo segmento. Si partimos de la siguiente máscara de red
255.255.255.0, representada en binario:
11111111.11111111.11111111.00000000, ahora sencillamente hemos de asociar
mentalmente los 1 con la parte de la red externa y los 0 con la red local. El número total
de nodos por segmento en esta red será el máximo número que podamos representar con
un número binario de tantas cifras como ceros (de red local), tengamos.
En este caso tenemos 8 ceros, luego son 28 nodos, o lo que es lo mismo: 256 (aunque
habría que excluir aquellos nodos con direcciones IP no permitidas).
Mediante la máscara de subred podemos dividir una red en subredes de menor tamaño.
Podemos crear subredes capaces de albergar cualquier número de puestos, aunque en la
medida de lo posible, deberán evitarse números que no sean potencia de 2. Siguiendo
esta recomendación, hallar la máscara de red es sencillo. Tan sencillo como construir un
número binario dividido en octetos, con tantos ceros al final como bits precisemos para
representar el número de puestos.
Ejemplo: si pretendemos dividir una red de 256 nodos en 8 redes de 32 puestos,
precisaríamos 5 bits para representar los 32 puestos (pues 25 = 32), luego la máscara en
binario de cada uno de los puestos sería: 11111111.11111111.11111111.11100000, o lo
que es lo mismo, 255.255.255.224 en decimal.
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Clases de direcciones de IP:
Las clases de direcciones vienen expresadas en la siguiente tabla:
Las direcciones de Clase D no están diseñadas para su asignación en bloques como en
las otras clases.
Esta parte del espacio de direcciones está destinada a direcciones multidifusión. Las
direcciones multidifusión representan grupos de sistemas que poseen un atributo en
común, peor que no se encuentran ubicadas, necesariamente, en el mismo lugar ni están
administradas por la misma administración. Por ejemplo, los paquetes que se envían a la
dirección de multidifusión 224.0.01 son procesados por todos los enrutadores de la
subred local. El bloque de direcciones diseñadas como Clase E está reservado para su
uso en el futuro.
Actores en internet: Operadores de Internet
- Grandes operadores de telecomunicaciones, tienen sus propios recursos de red, en el -
ámbito nacional e internacional.
- Dan acceso a Internet a otros nodos de la red, como proveedoresde servicios y
empresas. Telefónica, SurfNet
Proveedores de servicios de Internet
- Entidades de intermediación entre grandes redes y usuarios
- No tienen infraestructura propia. Contratan a los operadoresconexiones a Internet de
~ 2Mbits/s.
- Proporcionan alojamiento de páginas web, email, asistencia…
Nodos institucionales y administrativos
- Centros de investigación y universidades (sin ánimo de lucro)
- Administraciones públicas (Hacienda)
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Nodos empresariales
- Empresas que buscan tener presencia en Internet
Portales
- Lugares de la red muy conocidos, puerta de entrada a Internet
- Suministran gran cantidad de contenidos: CNN, El País Digital
- Grupo especial: buscadores, como Yahoo, AltaVista, Lycos.
Usuarios finales
Breve historia de internet: - Nace en EEUU, años sesenta. Proyecto ARPAnet
- Guerra fría: se pretende construir una red que esté preparada para sobrevivir a ataques
se asume una red con fallos.
- Se creó para que todo ordenador conectado pudiera comunicarse con cualquier otro.
- En principio se utilizó para transmisión de mensajes de correo electrónico.
- Poco a poco se conectan redes de centros académicos relacionados con el Dpto.
Defensa americano.
- Los centros académicos crean su propia red en 1986: National Science Foundation
(NSF).
- NSFnet se convierte en el backbone de Internet en 1990, la red a la cual están
conectadas todas las demás.
- Hacia principios de los 90 empiezan a incorporarse redes privadas (IBM, MCI)
- En Europa hay una red académica, llamada EBONE. Y EuropaNET es la red troncal
dedicada a la actividad comercial.
- España se incorporó a INTERNET en 1990.
Quién gobierna Internet: - No existe una dirección tipo gobierno o empresa.
- ISOC: Internet Society. Organización dedicada a promover las tecnologías asociadas a
Internet. Eligen al IAB.
- IAB: Internet Architecture Board. Consejo de sabios, acuerdan estándares de Internet.
- IETF: Internet Engineering Task Force. Realiza reuniones periódicas y crea Working
Groups (WGs).
- WGs: producen informes, que pueden enviarse al IAB para ser aceptados como
estándares.
Webgrafía:
- Apuntes de Internet de Antonio Bueno
- Apuntes de Rodrigo Rodríguez García
- Departamento de Ingeniería de la Información y las Comunicaciones Universidad de
Murcia.
