Red de computadoras

Una red de computadoras, tambin llamada red de ordenadores, red de comunicaciones de datos o red informtica, es un conjunto de equipos informticos y software conectados entre s por medio de dispositivos fsicos que envan y reciben impulsos elctricos, ondas electromagnticas o cualquier otro medio para el transporte de datos, con la finalidad de compartir informacin, recursos y ofrecer servicios.1

Como en todo proceso de comunicacin se requiere de un emisor, un mensaje, un medio y un receptor. La finalidad principal para la creacin de una red de computadoras es compartir los recursos y la informacin en la distancia, asegurar la confiabilidad y la disponibilidad de la informacin, aumentar la velocidad de transmisin de los datos y reducir el costo general de estas acciones.2 Un ejemplo es Internet, la cual es una gran red de millones de computadoras ubicadas en distintos puntos del planeta interconectadas bsicamente para compartir informacin y recursos.

La estructura y el modo de funcionamiento de las redes informticas actuales estn definidos en varios estndares, siendo el ms importante y extendido de todos ellos el modelo TCP/IP basado en el modelo de referencia OSI. Este ltimo, estructura cada red en siete capas con funciones concretas pero relacionadas entre s; en TCP/IP se reducen a cuatro capas. Existen multitud de protocolos repartidos por cada capa, los cuales tambin estn regidos por sus respectivos estndares.

Historia

El primer indicio de redes de comunicacin fue de tecnologa telefnica y telegrfica. En 1940 se transmitieron datos desde la Universidad de Darmouth, en Nuevo Hampshire, a Nueva York. A finales de la dcada de 1960 y en los posteriores 70 fueron creadas las minicomputadoras. En 1976, Apple introduce el Apple I, uno de los primeros ordenadores personales. En 1981, IBM introduce su primera PC. A mitad de la dcada de 1980 las PC comienzan a usar los mdems para compartir archivos con otras computadoras, en un rango de velocidades que comenz en 1200 bps y lleg a los 56 kbps (comunicacin punto a punto o dial-up), cuando empezaron a ser sustituidos por sistema de mayor velocidad, especialmente ADSL.

Componentes bsicos de las redes

Para poder formar una red se requieren elementos: hardware, software y protocolos. Los elementos fsicos se clasifican en dos grandes grupos: dispositivos de usuario final (hosts) y dispositivos de red. Los dispositivos de usuario final incluyen los computadores, impresoras, escneres, y dems elementos que brindan servicios directamente al usuario y los segundos son todos aquellos que conectan entre s a los dispositivos de usuario final, posibilitando su intercomunicacin.

El fin de una red es la de interconectar los componentes hardware de una red , y por tanto, principalmente, las computadoras individuales, tambin denominados hosts, a los equipos que ponen los servicios en la red, los servidores, utilizando el cableado o tecnologa inalmbrica soportada por la electrnica de red y unidos por cableado o radiofrecuencia. En todos los casos la tarjeta de red se puede considerar el elemento primordial, sea sta parte de un ordenador, de un conmutador, de una impresora, etc. y sea de la tecnologa que sea (ethernet, Wi-Fi, Bluetooth, etc.)

Software

Sistema operativo de red: permite la interconexin de ordenadores para poder acceder a los servicios y recursos. Al igual que un equipo no puede trabajar sin un sistema operativo, una red de equipos no puede funcionar sin un sistema operativo de red. En muchos casos el sistema operativo de red es parte del sistema operativo de los servidores y de los clientes, por ejemplo en Linux y Microsoft Windows.

Software de aplicacin: en ltima instancia, todos los elementos se utilizan para que el usuario de cada estacin, pueda utilizar sus programas y archivos especficos. Este software puede ser tan amplio como se necesite ya que puede incluir procesadores de texto, paquetes integrados, sistemas administrativos de contabilidad y reas afines, sistemas especializados, correos electrnico, etc. El software adecuado en el sistema operativo de red elegido y con los protocolos necesarios permiten crear servidores para aquellos servicios que se necesiten.

Hardware

Tarjeta de red

Para lograr el enlace entre las computadoras y los medios de transmisin (cables de red o medios fsicos para redes almbricas e infrarrojos o radiofrecuencias para redes inalmbricas), es necesaria la intervencin de una tarjeta de red, o NIC (Network Card Interface), con la cual se puedan enviar y recibir paquetes de datos desde y hacia otras computadoras, empleando un protocolo para su comunicacin y convirtiendo a esos datos a un formato que pueda ser transmitido por el medio (bits, ceros y unos). Cabe sealar que a cada tarjeta de red le es asignado un identificador nico por su fabricante, conocido como direccin MAC (Media Access Control), que consta de 48 bits (6 bytes). Dicho identificador permite direccionar el trfico de datos de la red del emisor al receptor adecuado.

El trabajo del adaptador de red es el de convertir las seales elctricas que viajan por el cable (ej: red Ethernet) o las ondas de radio (ej: red Wi-Fi) en una seal que pueda interpretar el ordenador.

Estos adaptadores son unas tarjetas PCI que se conectan en las ranuras de expansin del ordenador. En el caso de ordenadores porttiles, estas tarjetas vienen en formato PCMCIA o similares. En los ordenadores del siglo XXI, tanto de sobremesa como porttiles, estas tarjetas ya vienen integradas en la placa base.

Adaptador de red es el nombre genrico que reciben los dispositivos encargados de realizar dicha conversin. Esto significa que estos adaptadores pueden ser tanto Ethernet, como wireless, as como de otros tipos como fibra ptica, coaxial, etc. Tambin las velocidades disponibles varan segn el tipo de adaptador; stas pueden ser, en Ethernet, de 10, 100, 1000 Mbps o 10000, y en los inalmbricos, principalmente, de 11, 54, 300 Mbps.

Dispositivos de usuario final

Computadoras personales: son los puestos de trabajo habituales de las redes. Dentro de la categora de computadoras, y ms concretamente computadoras personales, se engloban todos los que se utilizan para distintas funciones, segn el trabajo que realizan. Se incluyen desde las potentes estaciones de trabajo para la edicin de vdeo, por ejemplo, hasta los ligeros equipos porttiles, conocidos como netbooks, cuya funcin principal es la de navegar por Internet. Las tabletas se popularizaron al final de la primera dcada del siglo XXI, especialmente por el xito del iPad de Apple.

Terminal: muchas redes utilizan este tipo de equipo en lugar de puestos de trabajo para la entrada de datos. En estos slo se exhiben datos o se introducen. Este tipo de terminales, trabajan unido a un servidor, que es quien realmente procesa los datos y enva pantallas de datos a los terminales.

Electrnica del hogar: las tarjetas de red empezaron a integrarse, de forma habitual, desde la primera dcada del siglo XXI, en muchos elementos habituales de los hogares: televisores, equipos multimedia, proyectores, videoconsolas, telfonos celulares, libros electrnicos, etc. e incluso en electrodomsticos, como frigorficos, convirtindolos en partes de las redes junto a los tradiciones ordenadores.

Impresoras: muchos de estos dispositivos son capaces de actuar como parte de una red de ordenadores sin ningn otro elemento, tal como un print server, actuando como intermediario entre la impresora y el dispositivo que est solicitando un trabajo de impresin de ser terminado. Los medios de conectividad de estos dispositivos pueden ser alambricos o inalmbricos, dentro de este ltimo puede ser mediante: ethernet, Wi-Fi, infrarrojo o bluetooth. En algunos casos se integran dentro de la impresora y en otros por medio de convertidores externos.

Otros elementos: escneres, lectores de CD-ROM,

Servidores

Son los equipos que ponen a disposicin de los clientes los distintos servicios. En la siguiente lista hay algunos tipos comunes de servidores y sus propsitos:

Servidor de archivos: almacena varios tipos de archivo y los distribuye a otros clientes en la red. Pueden ser servidos en distinto formato segn el servicio que presten y el medio: FTP, SMB, etc.

Servidor de impresin: controla una o ms impresoras y acepta trabajos de impresin de otros clientes de la red, poniendo en cola los trabajos de impresin (aunque tambin puede cambiar la prioridad de las diferentes impresiones), y realizando la mayora o todas las otras funciones que en un sitio de trabajo se realizara para lograr una tarea de impresin si la impresora fuera conectada directamente con el puerto de impresora del sitio de trabajo.

Servidor de correo: almacena, enva, recibe, enruta y realiza otras operaciones relacionadas con el e-mail para los clientes de la red.

Servidor de fax: almacena, enva, recibe, enruta y realiza otras funciones necesarias para la transmisin, la recepcin y la distribucin apropiadas de los fax, con origen y/o destino una computadora o un dispositivo fsico de telefax.

Servidor de telefona: realiza funciones relacionadas con la telefona, como es la de contestador automtico, realizando las funciones de un sistema interactivo para la respuesta de la voz, almacenando los mensajes de voz, encaminando las llamadas y controlando tambin la red o Internet, etc. Pueden operan con telefona IP o analgica.

Servidor proxy: realiza un cierto tipo de funciones en nombre de otros clientes en la red para aumentar el funcionamiento de ciertas operaciones (p. ej., prefetching y depositar documentos u otros datos que se soliciten muy frecuentemente). Tambin sirve seguridad; esto es, tiene un firewall (cortafuegos). Permite administrar el acceso a Internet en una red de computadoras permitiendo o negando el acceso a diferentes sitios web, basndose en contenidos, origen/destino, usuario, horario, etc.

Servidor de acceso remoto (RAS, del ingls Remote Access Service): controla las lneas de mdems u otros canales de comunicacin de la red para que las peticiones conecten una posicin remota con la red, responden las llamadas telefnicas entrantes o reconocen la peticin de la red y realizan los chequeos necesarios de seguridad y otros procedimientos necesarios para registrar a un usuario en la red. Gestionan las entradas para establecer la redes virtuales privadas, VPN.

Servidor web: almacena documentos HTML, imgenes, archivos de texto, escrituras, y dems material web compuesto por datos (conocidos normalmente como contenido), y distribuye este contenido a clientes que la piden en la red.

Servidor de streaming: servidores que distribuyen multimedia de forma continua evitando al usuario esperar a la descarga completa del fichero. De esta forma se pueden distribuir contenidos tipo radio, vdeo, etc. en tiempo real y sin demoras.

Servidor de reserva, o standby server: tiene el software de reserva de la red instalado y tiene cantidades grandes de almacenamiento de la red en discos duros u otras formas del almacenamiento disponibles para que se utilice con el fin de asegurarse de que la prdida de un servidor principal no afecte a la red. El servidor de reserva lo puede ser de cualquiera de los otros tipos de servidor, siendo muy habituales en los servidores de aplicaciones y bases de datos.

Servidor de autenticacin: es el encargado de verificar que un usuario pueda conectarse a la red en cualquier punto de acceso, ya sea inalmbrico o por cable, basndose en el estndar 802.1x y puede ser un servidor de tipo RADIUS.

Servidores para los servicios de red: estos equipos gestionan aquellos servicios necesarios propios de la red y sin los cuales no se podran interconectar, al menos de forma sencilla. Algunos de esos servicios son: servicio de directorio para la gestin d elos usuarios y los recursos compartidos, Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) para la asignacin de las direcciones IP en redes TCP/IP, Domain Name System (DNS) para poder nombrar los equipos sin tener que recurrir a su direccin IP numrica, etc.

Servidor de base de datos: permite almacenar la informacin que utilizan las aplicaciones de todo tipo, guardndola ordenada y clasificada y que puede ser recuperada en cualquier momento y en base a una consulta concreta. Estos servidores suelen utilizar lenguajes estandarzados para hacer ms fcil y reutilizable la programacin de aplicaciones, uno de los ms populares es SQL.

Servidor de aplicaciones: ejecuta ciertas aplicaciones. Usualmente se trata de un dispositivo de software que proporciona servicios de aplicacin a las computadoras cliente. Un servidor de aplicaciones gestiona la mayor parte (o la totalidad) de las funciones de lgica de negocio y de acceso a los datos de la aplicacin. Los principales beneficios de la aplicacin de la tecnologa de servidores de aplicacin son la centralizacin y la disminucin de la complejidad en el desarrollo de aplicaciones.

Servidores de monitorizacin y gestin: ayudan a simplificar las tareas de control, monitorizacin, bsqueda de averas, resolucin de incidencias, etc. Permiten, por ejemplo, centralizar la recepcin de mensajes de aviso, alarma e informacin que emiten los distintos elementos de red (no solo los propios servidores). El SNMP es un de los protocolos ms difundidos y que permite comunicar elementos de distintos fabricantes y de distinta naturaleza.

Y otros muchos dedicados a mltiples tareas, desde muy generales a aquellos de una especificad enorme.

Almacenamiento en red

En la redes medianas y grandes el almacenamiento de datos principal no se produce en los propios servidores sino que se utilizan dispositivos externos, conocidos como disk arrays (matrices de discos) interconectados, normalmente por redes tipo SAN, o NAS. Estos medios permiten centralizar la informacin, una mejor gestin del espacio, sistemas redundantes y de alta disponibilidad.

Los medios de copia de seguridad suelen incluirse en la misma red donde se alojan los medios de almacenamiento mencionados ms arriba, de esta forma el traslado de datos entre ambos, tanto al hacer la copia como las posibles restauraciones, se producen dentro de esta red sin afectar al trfico de los clientes con los servidores o entre ellos.

Dispositivos de red

Los equipos informticos descritos necesitan de una determinada tecnologa que forme la red en cuestin. Segn las necesidades se deben seleccionar los elementos adecuados para poder completar el sistema. Por ejemplo, si queremos unir los equipos de una oficina entre ellos debemos conectarlos por medio de un conmutador o un concentrador, si adems hay un varios porttiles con tarjetas de red Wi-Fi debemos conectar un punto de acceso inalmbrico para que recoja sus seales y pueda enviarles las que les correspondan, a su vez el punto de acceso estar conectado al conmutador por un cable. Si todos ellos deben disponer de acceso a Internet, se interconectaran por medio de un router, que podra ser ADSL, ethernet sobre fibra ptica, broadband, etc.

Los elementos de la electrnica de red ms habituales son:

Conmutador, o switch, Enrutador, o router, Puente de red, o bridge, Puente de red y enrutador, o brouter, Punto de acceso inalmbrico, o WAP (Wireless Access Point),

Protocolos de redes

Existen diversos protocolos, estndares y modelos que determinan el funcionamiento general de las redes. Destacan el modelo OSI y el TCP/IP. Cada modelo estructura el funcionamiento de una red de manera distinta. El modelo OSI cuenta con siete capas muy definidas y con funciones diferenciadas y el TCP/IP con cuatro capas diferenciadas pero que combinan las funciones existentes en las siete capas del modelo OSI.4 Los protocolos estn repartidos por las diferentes capas pero no estn definidos como parte del modelo en s sino como entidades diferentes de normativas internacionales, de modo que el modelo OSI no puede ser considerado una arquitectura de red.5

Modelo OSI

El modelo OSI (Open Systems Interconnection) fue creado por la ISO y se encarga de la conexin entre sistemas abiertos, esto es, sistemas abiertos a la comunicacin con otros sistemas. Los principios en los que bas su creacin eran: una mayor definicin de las funciones de cada capa, evitar agrupar funciones diferentes en la misma capa y una mayor simplificacin en el funcionamiento del modelo en general.4

Este modelo divide las funciones de red en siete capas diferenciadas:

Modelo TCP/IP

Este modelo es el implantado actualmente a nivel mundial: fue utilizado primeramente en ARPANET y es utilizado actualmente a nivel global en Internet y redes locales. Su nombre deriva de la unin del los nombres

de los dos principales protocolos que lo conforman: TCP en la capa de transporte e IP en la capa de red.6 Se compone de cuatro capas:

Otros estndares

Existen otros estndares, ms concretos, que definen el modo de funcionamiento de diversas tecnologas de transmisin de datos:

Clasificacin de las redes

Una red puede recibir distintos calificativos de clasificacin en base a distintas taxonomas: alcance, tipo de conexin, tecnologa, etc.

Por alcance

Red de rea personal, o PAN (Personal Area Network) en ingls, es una red de ordenadores usada para la comunicacin entre los dispositivos de la computadora cerca de una persona.

Red inalmbrica de rea personal, o WPAN (Wireless Personal Area Network), es una red de computadoras inalmbrica para la comunicacin entre distintos dispositivos (tanto computadoras, puntos de acceso a internet, telfonos celulares, PDA, dispositivos de audio, impresoras) cercanos al punto de acceso. Estas redes normalmente son de unos pocos metros y para uso personal, as como fuera de ella. El medio de transporte puede ser cualqueira de los habituales en las redes inalmbricas pero las que reciben esta denominacin son habituales en Bluetooth.

Red de rea local, o LAN (Local Area Network), es una red que se limita a un rea especial relativamente pequea tal como un cuarto, un solo edificio, una nave, o un avin. Las redes de rea local a veces se llaman una sola red de localizacin. No utilizan medios o redes de interconexin pblicos.

Red de rea local inalmbrica, o WLAN (Wireless Local Area Network), es un sistema de comunicacin de datos inalmbrico flexible, muy utilizado como alternativa a las redes de rea local cableadas o como extensin de estas.

Red de rea de campus, o CAN (Campus Area Network), es una red de computadoras de alta velocidad que conecta redes de rea local a travs de un rea geogrfica limitada, como un campus universitario, una base militar, hospital, etc. Tampoco utiliza medios pblicos para la interconexin.

Red de rea metropolitana (metropolitan area network o MAN, en ingls) es una red de alta velocidad (banda ancha) que da cobertura en un rea geogrfica ms extensa que un campus, pero aun as limitado. Por ejemplo, un red que interconecte los edificios pblicos de un municipio dentro de la localidad por medio de fibra ptica.

Redes de rea amplia, o WAN (Wide Area Network), son redes informticas que se extienden sobre un rea geogrfica extensa utilizando medios como: satlites, cables interocenicos, Internet, fibras pticas pblicas, etc.

Red de rea de almacenamiento, en ingls SAN (Storage Area Network), es una red concebida para conectar servidores, matrices (arrays) de discos y libreras de soporte, permitiendo el trnsito de datos sin afectar a las redes por las que acceden los usuarios.

Red de rea local virtual, o VLAN (Virtual LAN), es un grupo de computadoras con un conjunto comn de recursos a compartir y de requerimientos, que se comunican como si estuvieran adjuntos a una divisin lgica de redes de computadoras en la cul todos los nodos pueden alcanzar a los otros por medio de broadcast (dominio de broadcast) en la capa de enlace de datos, a pesar de su diversa localizacin fsica. Este tipo surgi como respuesta a la necesidad de poder estructurar las conexiones de equipos de un edificio por medio de software,11 permitiendo dividir un conmutador en varios virtuales.

Por tipo de conexin

Medios guiados

El cable coaxial se utiliza para transportar seales electromagnticas de alta frecuencia que posee dos conductores concntricos, uno central, llamado vivo y uno exterior denominado malla o blindaje, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes; los cuales estn separados por un material dielctrico que, en realidad, transporta la seal de informacin.

El cable de par trenzado es una forma de conexin en la que dos conductores elctricos aislados son entrelazados para tener menores interferencias y aumentar la potencia y disminuir la diafona de los cables adyacentes. Dependiento de la red se pueden utilizar, uno, dos, cuatro o ms pares.

La fibra ptica es un medio de transmisin empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plsticos, por el que se envan pulsos de luz que representan los datos a transmitir.

Medios no guiados

Red por radio es aquella que emplea la radiofrecuencia como medio de unin de las diversas estaciones de la red.

Red por infrarrojos, permiten la comunicacin entre dos nodos, usando una serie de leds infrarrojos para ello. Se trata de emisores/receptores de ondas infrarrojas entre ambos dispositivos, cada dispositivo necesita al otro para realizar la comunicacin por ello es escasa su utilizacin a gran escala. No disponen de gran alcacen y necesitan de visibilidad entre los dispositivos.

Red por microondas, es un tipo de red inalmbrica que utiliza microondas como medio de transmisin. Los protocolos ms frecuentes son: el IEEE 802.11b y transmite a 2,4 GHz, alcanzando velocidades de 11 Mbps (Megabits por segundo); el rango de 5,4 a 5,7 GHz para el protocolo IEEE 802.11a; el IEEE 802.11n que permite velocidades de hasta 600 Mbps; etc.

Por relacin funcional

Cliente-servidor es la arquitectura que consiste bsicamente en un cliente que realiza peticiones a otro programa (el servidor) que le da respuesta.

Peer-to-peer, o red entre iguales, es aquella red de computadoras en la que todos o algunos aspectos funcionan sin clientes ni servidores fijos, sino una serie de nodos que se comportan como iguales entre s.

Por tecnologa

Red Point-To-Point es aquella en la que existe multitud de conexiones entre parejas individuales de mquinas. Este tipo de red requiere, en algunos casos, mquinas intermedias que establezcan rutas para que puedan transmitirse paquetes de datos. El medio electrnico habitual para la interconexin es el conmutador, o switch.

Red broadcast se caracteriza por transmitir datos por un slo canal de comunicacin que comparten todas las mquinas de la red. En este caso, el paquete enviado es recibido por todas las mquinas de la red pero nicamente la destinataria puede procesarlo. Las equipos unidos por un concentrador, o hub, forman redes de este tipo.

Topologas fsicas de red:

La red en bus se caracteriza por tener un nico canal de comunicaciones (denominado bus, troncal o backbone) al cual se conectan los diferentes dispositivos.

En una red en anillo cada estacin est conectada a la siguiente y la ltima est conectada a la primera.

En una red en estrella las estaciones estn conectadas directamente a un punto central y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente a travs de ste.

En una red en malla cada nodo est conectado a todos los otros. En una red en rbol los nodos estn colocados en forma de rbol. Desde una visin topolgica, la

conexin en rbol es parecida a una serie de redes en estrella interconectadas salvo en que no tiene un nodo central.

En una red mixta se da cualquier combinacin de las anteriores.

Por la direccionalidad de los datos

Simplex o unidireccional: un equipo terminal de datos transmite y otro recibe. Half-duplex, en castellano semidplex: el mtodo o protocolo de envo de informacin es

bidireccional pero no simultneobidireccional, slo un equipo transmite a la vez.

Full-duplex, o dplex,: los dos equipos involucrados en la comunicacin lo pueden hacer de forma simultnea, transmitir y recibir.

Por grado de autentificacin

'Red privada: una red privada se definira como una red que puede usarla solo algunas personas y que estn configuradas con clave de acceso personal.[cita requerida]

Red de acceso pblico: una red pblica se define como una red que puede usar cualquier persona y no como las redes que estn configuradas con clave de acceso personal. Es una red de computadoras interconectados, capaz de compartir informacin y que permite comunicar a usuarios sin importar su ubicacin geogrfica.[cita requerida]

Por grado de difusin

Una intranet es una red de ordenadores privados que utiliza tecnologa Internet para compartir dentro de una organizacin parte de sus sistemas de informacin y sistemas operacionales.

Internet es un conjunto descentralizado de redes de comunicacin interconectadas que utilizan la familia de protocolos TCP/IP, garantizando que las redes fsicas heterogneas que la componen funcionen como una red lgica nica, de alcance mundial.

Por servicio o funcin

Una red comercial proporciona soporte e informacin para una empresa u organizacin con nimo de lucro.

Una red educativa proporciona soporte e informacin para una organizacin educativa dentro del mbito del aprendizaje.

Una red para el proceso de datos proporciona una interfaz para intercomunicar equipos que vayan a realizar una funcin de cmputo conjunta.

Modelo OSI

El modelo de interconexin de sistemas abiertos (ISO/IEC 7498-1), tambin llamado OSI (en ingls open system interconnection) es el modelo de red descriptivo creado por la Organizacin Internacional para la Estandarizacin (ISO) en el ao 1984. Es decir, es un marco de referencia para la definicin de arquitecturas de interconexin de sistemas de comunicaciones.

Historia

A principios de 1980 el desarrollo de redes surgi con desorden en muchos sentidos. Se produjo un enorme crecimiento en la cantidad y tamao de las redes. A medida que las empresas tomaron conciencia de las ventajas de usar tecnologas de conexin, las redes se agregaban o expandan a casi la misma velocidad a la que se introducan las nuevas tecnologas de red.

Para mediados de 1980, estas empresas comenzaron a sufrir las consecuencias de la rpida expansin. De la misma forma en que las personas que no hablan un mismo idioma tienen dificultades para comunicarse, las redes que utilizaban diferentes especificaciones e implementaciones tenan dificultades para intercambiar informacin. El mismo problema surga con las empresas que desarrollaban tecnologas de conexiones privadas o propietarias. "Propietario" significa que una sola empresa o un pequeo grupo de empresas controlan todo uso de la tecnologa. Las tecnologas de conexin que respetaban reglas propietarias en forma estricta no podan comunicarse con tecnologas que usaban reglas propietarias diferentes.

Para enfrentar el problema de incompatibilidad de redes, la Organizacin Internacional para la Estandarizacin (ISO) investig modelos de conexin como la red de Digital Equipment Corporation (DECnet), la Arquitectura de Sistemas de Red (Systems Network Architecture) y TCP/IP a fin de encontrar un conjunto de reglas aplicables de forma general a todas las redes. Con base en esta investigacin, la ISO desarroll un modelo de red que ayuda a los fabricantes a crear redes que sean compatibles con otras redes.

Modelo de referencia OSI

Fue desarrollado en 1984 por la Organizacin Internacional de Estndares (ISO), una federacin global de organizaciones que representa aproximadamente a 130 pases. El ncleo de este estndar es el modelo de referencia OSI, una normativa formada por siete capas que define las diferentes fases por las que deben pasar los datos para viajar de un dispositivo a otro sobre una red de comunicaciones.

Siguiendo el esquema de este modelo se crearon numerosos protocolos. El advenimiento de protocolos ms flexibles donde las capas no estn tan desmarcadas y la correspondencia con los niveles no era tan clara puso a este esquema en un segundo plano. Sin embargo es muy usado en la enseanza como una manera de mostrar cmo puede estructurarse una "pila" de protocolos de comunicaciones.

El modelo especifica el protocolo que debe ser usado en cada capa, y suele hablarse de modelo de referencia ya que es usado como una gran herramienta para la enseanza de comunicacin de redes.

Se trata de una normativa estandarizada til debido a la existencia de muchas tecnologas, fabricantes y compaas dentro del mundo de las comunicaciones, y al estar en continua expansin, se tuvo que crear un mtodo para que todos pudieran entenderse de algn modo, incluso cuando las tecnologas no coincidieran. De este modo, no importa la localizacin geogrfica o el lenguaje utilizado. Todo el mundo debe atenerse a unas normas mnimas para poder comunicarse entre s. Esto es sobre todo importante cuando hablamos de la red de redes, es decir, Internet.

Este modelo est dividido en siete capas:

Capa fsica

Es la que se encarga de las conexiones globales de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio fsico como a la forma en la que se transmite la informacin.

Sus principales funciones se pueden resumir como:

Definir el medio o medios fsicos por los que va a viajar la comunicacin: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232), coaxial, guas de onda, aire, fibra ptica.

Definir las caractersticas materiales (componentes y conectores mecnicos) y elctricas (niveles de tensin) que se van a usar en la transmisin de los datos por los medios fsicos.

Definir las caractersticas funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberacin del enlace fsico).

Transmitir el flujo de bits a travs del medio. Manejar las seales elctricas del medio de transmisin, polos en un enchufe, etc. Garantizar la conexin (aunque no la fiabilidad de dicha conexin)

Capa de enlace de datos

Esta capa se ocupa del direccionamiento fsico, de la topologa de la red, del acceso al medio, de la deteccin de errores, de la distribucin ordenada de tramas y del control del flujo.

Por lo cual es uno de los aspectos ms importantes a revisar en el momento de conectar dos ordenadores, ya que est entre la capa 1 y 3 como parte esencial para la creacin de sus protocolos bsicos (MAC, IP), para regular la forma de la conexin entre computadoras as determinando el paso de tramas (trama = unidad de medida de la informacin en esta capa, que no es ms que la segmentacin de los datos trasladndolos por medio de paquetes), verificando su integridad, y corrigiendo errores, por lo cual es importante mantener una excelente adecuacin al medio fsico (los ms usados son el cable UTP, par trenzado o de 8 hilos), con el medio de red que redirecciona las conexiones mediante un router. Dadas estas situaciones cabe recalcar que el dispositivo que usa la capa de enlace es el Switch que se encarga de recibir los datos del router y enviar cada uno de estos a sus respectivos destinatarios (servidor -> computador cliente o algn otro dispositivo que reciba informacin como celulares, tabletas y diferentes dispositivos con acceso a la red, etc.), dada esta situacin se determina como el medio que se encarga de la correccin de errores, manejo de tramas, protocolizacin de datos (se llaman protocolos a las reglas que debe seguir cualquier capa del modelo OSI ).

Capa de red

Se encarga de identificar el enrutamiento existente entre una o ms redes. Las unidades de informacin se denominan paquetes, y se pueden clasificar en protocolos enrutables y protocolos de enrutamiento.

Enrutables: viajan con los paquetes (IP, IPX, APPLETALK) Enrutamiento: permiten seleccionar las rutas (RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, BGP)

El objetivo de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, an cuando ambos no estn conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan encaminadores, aunque es ms frecuente encontrarlo con el nombre en ingls routers. Los routers trabajan en esta capa, aunque pueden actuar como switch de nivel 2 en determinados casos, dependiendo de la funcin que se le asigne. Los firewalls actan sobre esta capa principalmente, para descartar direcciones de mquinas.

En este nivel se realiza el direccionamiento lgico y la determinacin de la ruta de los datos hasta su receptor final.

Capa de transporte

Capa encargada de efectuar el transporte de los datos (que se encuentran dentro del paquete) de la mquina origen a la de destino, independizndolo del tipo de red fsica que se est utilizando. La PDU de la capa 4 se llama Segmento o Datagrama, dependiendo de si corresponde a TCP o UDP. Sus protocolos son TCP y UDP; el primero orientado a conexin y el otro sin conexin. Trabajan, por lo tanto, con puertos lgicos y junto con la capa red dan forma a los conocidos como Sockets IP:Puerto (191.16.200.54:80).

Capa de sesin

Esta capa es la que se encarga de mantener y controlar el enlace establecido entre dos computadores que estn transmitiendo datos de cualquier ndole. Por lo tanto, el servicio provisto por esta capa es la capacidad de asegurar que, dada una sesin establecida entre dos mquinas, la misma se pueda efectuar para las operaciones definidas de principio a fin, reanudndolas en caso de interrupcin. En muchos casos, los servicios de la capa de sesin son parcial o totalmente prescindibles.

Capa de presentacin

El objetivo es encargarse de la representacin de la informacin, de manera que aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres los datos lleguen de manera reconocible.

Esta capa es la primera en trabajar ms el contenido de la comunicacin que el cmo se establece la misma. En ella se tratan aspectos tales como la semntica y la sintaxis de los datos transmitidos, ya que distintas computadoras pueden tener diferentes formas de manejarlas.

Esta capa tambin permite cifrar los datos y comprimirlos. Por lo tanto, podra decirse que esta capa acta como un traductor.

Capa de aplicacin

Ofrece a las aplicaciones la posibilidad de acceder a los servicios de las dems capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos, como correo electrnico (Post Office Protocol y SMTP), gestores de bases de datos y servidor de ficheros (FTP), por UDP pueden viajar (DNS y Routing Information Protocol). Hay tantos protocolos como aplicaciones distintas y puesto que continuamente se desarrollan nuevas aplicaciones el nmero de protocolos crece sin parar.

Cabe aclarar que el usuario normalmente no interacta directamente con el nivel de aplicacin. Suele interactuar con programas que a su vez interactan con el nivel de aplicacin pero ocultando la complejidad subyacente.

Unidades de datos

El intercambio de informacin entre dos capas OSI consiste en que cada capa en el sistema fuente le agrega informacin de control a los datos, y cada capa en el sistema de destino analiza y quita la informacin de control de los datos como sigue:

Si un ordenador (A) desea enviar datos a otro (B), en primer trmino los datos deben empaquetarse a travs de un proceso denominado encapsulamiento, es decir, a medida que los datos se desplazan a travs de las capas del modelo OSI, reciben encabezados, informacin final y otros tipos de informacin.

N-PDU (Unidad de datos de protocolo)

Es la informacin intercambiada entre entidades pares, es decir, dos entidades pertenecientes a la misma capa pero en dos sistemas diferentes, utilizando una conexin (N-1).

Est compuesta por:

N-SDU (Unidad de datos del servicio)

Son los datos que necesitan las entidades (N)) para realizar funciones del servicio pedido por la entidad (N+1).

N-PCI (Informacin de control del protocolo)

Informacin intercambiada entre entidades (N) utilizando una conexin (N-1) para coordinar su operacin conjunta.

N-IDU (Unidad de datos de interface)

Es la informacin transferida entre dos niveles adyacentes, es decir, dos capas contiguas.

Est compuesta por:

N-ICI (Informacin de control del interface)

Informacin intercambiada entre una entidad (N+1) y una entidad (N) para coordinar su operacin conjunta.

Datos de Interface-(N)

Informacin transferida entre una entidad-(N+1) y una entidad-(N) y que normalmente coincide con la (N+1)-PDU.

Transmisin de los datos

La capa de aplicacin recibe el mensaje del usuario y le aade una cabecera constituyendo as la PDU de la capa de aplicacin. La PDU se transfiere a la capa de aplicacin del nodo destino, este elimina la cabecera y entrega el mensaje al usuario.

Para ello ha sido necesario todo este proceso:

1. Ahora hay que entregar la PDU a la capa de presentacin para ello hay que aadirle la correspondiente cabecera ICI y transformarla as en una IDU, la cual se transmite a dicha capa.

2. La capa de presentacin recibe la IDU, le quita la cabecera y extrae la informacin, es decir, la SDU, a esta le aade su propia cabecera (PCI) constituyendo as la PDU de la capa de presentacin.

3. Esta PDU es transferida a su vez a la capa de sesin mediante el mismo proceso, repitindose as para todas las capas.

4. Al llegar al nivel fsico se envan los datos que son recibidos por la capa fsica del receptor. 5. Cada capa del receptor se ocupa de extraer la cabecera, que anteriormente haba aadido su capa

homloga, interpretarla y entregar la PDU a la capa superior. 6. Finalmente llegar a la capa de aplicacin la cual entregar el mensaje al usuario.

Formato de los datos Otros datos reciben una serie de nombres y formatos especficos en funcin de la capa en la que se encuentren, debido a como se describi anteriormente la adhesin de una serie de encabezados e informacin final. Los formatos de informacin son los que muestra el grfico:

APDU

Unidad de datos en capa de aplicacin (capa 7).

PPDU

Unidad de datos en la capa de presentacin (capa 6).

SPDU

Unidad de datos en la capa de sesin (capa 5).

capa de transporte (capa 4).

Paquete

Unidad de datos en el nivel de red (capa 3).

Trama

Unidad de datos en la capa de enlace (capa 2).

Bits

Unidad de datos en la capa fsica (capa 1).

Operaciones sobre los datos

En determinadas situaciones es necesario realizar una serie de operaciones sobre las PDU para facilitar su transporte, debido a que son demasiado grandes o bien porque son demasiado pequeas y estaramos desaprovechando la capacidad del enlace.

Bloqueo y desbloqueo

El bloqueo hace corresponder varias (N)-SDUs en una (N)-PDU.

El desbloqueo identifica varias (N)-SDUs que estn contenidas en una (N)-PDU.

Concatenacin y separacin

La concatenacin es una funcin-(N) que realiza el nivel-(N) y que hace corresponder varias (N)-PDUs en una sola (N-1)-SDU.

La separacin identifica varias (N)-PDUs que estn contenidas en una sola (N-1)-SDU.

Familia de protocolos de Internet

La familia de protocolos de Internet es un conjunto de protocolos de red en los que se basa Internet y que permiten la transmisin de datos entre computadoras. En ocasiones se le denomina conjunto de protocolos TCP/IP, en referencia a los dos protocolos ms importantes que la componen: Protocolo de Control de Transmisin (TCP) y Protocolo de Internet (IP), que fueron dos de los primeros en definirse, y que son los ms utilizados de la familia. Existen tantos protocolos en este conjunto que llegan a ser ms de 100 diferentes, entre ellos se encuentra el popular HTTP (HyperText Transfer Protocol), que es el que se utiliza para acceder a las pginas web, adems de otros como el ARP (Address Resolution Protocol) para la resolucin de direcciones, el FTP (File Transfer Protocol) para transferencia de archivos, y el SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) y el POP (Post Office Protocol) para correo electrnico, TELNET para acceder a equipos remotos, entre otros.

El TCP/IP es la base de Internet, y sirve para enlazar computadoras que utilizan diferentes sistemas operativos, incluyendo PC, minicomputadoras y computadoras centrales sobre redes de rea local (LAN) y rea extensa (WAN).

TCP/IP fue desarrollado y demostrado por primera vez en 1972 por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, ejecutndolo en ARPANET, una red de rea extensa de dicho departamento.

La familia de protocolos de Internet puede describirse por analoga con el modelo OSI (Open System Interconnection), que describe los niveles o capas de la pila de protocolos, aunque en la prctica no corresponde exactamente con el modelo en Internet. En una pila de protocolos, cada nivel resuelve una serie de tareas relacionadas con la transmisin de datos, y proporciona un servicio bien definido a los niveles ms altos. Los niveles superiores son los ms cercanos al usuario y tratan con datos ms abstractos, dejando a los niveles ms bajos la labor de traducir los datos de forma que sean fsicamente manipulables.

El modelo de Internet fue diseado como la solucin a un problema prctico de ingeniera.

El modelo OSI, en cambio, fue propuesto como una aproximacin terica y tambin como una primera fase en la evolucin de las redes de ordenadores. Por lo tanto, el modelo OSI es ms fcil de entender, pero el modelo TCP/IP es el que realmente se usa. Sirve de ayuda entender el modelo OSI antes de conocer TCP/IP, ya que se aplican los mismos principios, pero son ms fciles de entender en el modelo OSI.

El protocolo TCP/IP es el sucesor del NCP, con el que inici la operacin de ARPANET, y fue presentado por primera vez con los RFCs 791,1 7922 y 7933 en septiembre de 1981. Para noviembre del mismo ao se present el plan definitivo de transicin en el RFC 8014 , y se marc el 1 de enero de 1983 como el Da Bandera para completar la migracin.

Historia del Protocolo TCP/IP

La Familia de Protocolos de Internet fueron el resultado del trabajo llevado a cabo por la Agencia de Investigacin de Proyectos Avanzados de Defensa (DARPA por sus siglas en ingls) a principios de los 70. Despus de la construccin de la pionera ARPANET en 1969 DARPA comenz a trabajar en un gran nmero de tecnologas de transmisin de datos. En 1972, Robert E. Kahn fue contratado por la Oficina de Tcnicas de Procesamiento de Informacin de DARPA, donde trabaj en la comunicacin de paquetes por satlite y por ondas de radio, reconoci el importante valor de la comunicacin de estas dos formas. En la primavera de 1973, Vint Cerf, desarrollador del protocolo de ARPANET, Network Control Program(NPC) se uni a Kahn con el objetivo de crear una arquitectura abierta de interconexin y disear as la nueva generacin de protocolos de ARPANET.

Para el verano de 1973, Kahn y Cerf haban conseguido una remodelacin fundamental, donde las diferencias entre los protocolos de red se ocultaban usando un Protocolo de comunicaciones y adems, la red dejaba de ser responsable de la fiabilidad de la comunicacin, como pasaba en ARPANET, era el host el responsable. Cerf reconoci el mrito de Hubert Zimmerman y Louis Pouzin, creadores de la red CYCLADES, ya que su trabajo estuvo muy influenciado por el diseo de esta red.

Con el papel que realizaban las redes en el proceso de comunicacin reducido al mnimo, se convirti en una posibilidad real comunicar redes diferentes, sin importar las caractersticas que stas tuvieran. Hay un dicho popular sobre el protocolo TCP/IP, que fue el producto final desarrollado por Cerf y Kahn, que dice que este protocolo acabar funcionando incluso entre "dos latas unidas por un cordn". De hecho hay hasta una implementacin usando palomas mensajeras, IP sobre palomas mensajeras, que est documentado en RFC 1149. 5 6

Un ordenador denominado router (un nombre que fue despus cambiado a gateway, puerta de enlace, para evitar confusiones con otros tipos de Puerta de enlace) est dotado con una interfaz para cada red, y enva Datagramas de ida y vuelta entre ellos. Los requisitos para estos routers estn definidos en el RFC 1812. 7

Esta idea fue llevada a la prctica de una forma ms detallada por el grupo de investigacin que Cerf tena en Stanford durante el periodo de 1973 a 1974, dando como resultado la primera especificacin TCP (Request for Comments 675,) 8 Entonces DARPA fue contratada por BBN Technologies, la Universidad de Stanford, y la University College de Londres para desarrollar versiones operacionales del protocolo en diferentes plataformas de hardware. Se desarrollaron as cuatro versiones diferentes: TCP v1, TCP v2, una tercera dividida en dos TCP v3 y IP v3 en la primavera de 1978, y despus se estabiliz la versin TCP/IP v4 el protocolo estndar que todava se emplea en Internet.

En 1975, se realiz la primera prueba de comunicacin entre dos redes con protocolos TCP/IP entre la Universidad de Stanford y la University College de Londres (UCL). En 1977, se realiz otra prueba de comunicacin con un protocolo TCP/IP entre tres redes distintas con ubicaciones en Estados Unidos, Reino Unido y Noruega. Varios prototipos diferentes de protocolos TCP/IP se desarrollaron en mltiples centros de

investigacin entre los aos 1978 y 1983. La migracin completa de la red ARPANET al protocolo TCP/IP concluy oficialmente el da 1 de enero de 1983 cuando los protocolos fueron activados permanentemente.9

En marzo de 1982, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos declar al protocolo TCP/IP el estndar para las comunicaciones entre redes militares.10 En 1985, el Centro de Administracin de Internet (Internet Architecture Board IAB por sus siglas en ingls) organiz un Taller de Trabajo de tres das de duracin, al que asistieron 250 comerciales promocionando as el protocolo lo que contribuy a un incremento de su uso comercial.

Kahn y Cerf fueron premiados con la Medalla Presidencial de la Libertad el 10 de noviembre de 2005 por su contribucin a la cultura Americana.11

Ventajas e inconvenientes

El conjunto TCP/IP est diseado para enrutar y tiene un grado muy elevado de fiabilidad, es adecuado para redes grandes y medianas, as como en redes empresariales. Se utiliza a nivel mundial para conectarse a Internet y a los servidores web. Es compatible con las herramientas estndar para analizar el funcionamiento de la red.

Un inconveniente de TCP/IP es que es ms difcil de configurar y de mantener que NetBEUI o IPX/SPX; adems es algo ms lento en redes con un volumen de trfico medio bajo. Sin embargo, puede ser ms rpido en redes con un volumen de trfico grande donde haya que enrutar un gran nmero de tramas.

El conjunto TCP/IP se utiliza tanto en campus universitarios como en complejos empresariales, en donde utilizan muchos enrutadores y conexiones a mainframe o a ordenadores UNIX, as como tambin en redes pequeas o domsticas, en telfonos mviles y en domtica.

Gracias a que el conjunto de protocolos TCP/IP no perteneca a una empresa en concreto y permitir el Departamento de Defensa de los EE.UU. su uso por parte de cualquier fabricante, fue lo que permiti el nacimiento de Internet como lo conocemos hoy. Los fabricantes fueron abandonando poco a poco sus protocolos propios de comunicaciones y adoptando TCP/IP.

Medio de transmisin

Un medio de transmisin es el canal que permite la transmisin de informacin entre dos terminales de un sistema de transmisin. La transmisin se realiza habitualmente empleando ondas electromagnticas que se propagan a travs del canal. A veces el canal es un medio fsico y otras veces no, ya que las ondas electromagnticas son susceptibles de ser transmitidas por el vaco.

Dependiendo de la forma de conducir la seal a travs del medio, los medios de transmisin se pueden clasificar en dos grandes grupos: medios de transmisin guiados y medios de transmisin no guiados. Segn el sentido de la transmisin podemos encontrarnos con tres tipos diferentes: simplex, half-duplex y full-duplex. Tambin los medios de transmisin se caracterizan por utilizarse en rangos de frecuencia de trabajo diferentes.

Medios de transmisin guiados

Los medios de transmisin guiados estn constituidos por un cable que se encarga de la conduccin (o guiado) de las seales desde un extremo al otro.Las principales caractersticas de los medios guiados son el tipo de conductor utilizado, la velocidad mxima de transmisin, las distancias mximas que puede ofrecer entre repetidores, la inmunidad frente a interferencias electromagnticas, la facilidad de instalacin y la capacidad de soportar diferentes tecnologas de nivel de enlace.

La velocidad de transmisin depende directamente de la distancia entre los terminales, y de si el medio se utiliza para realizar un enlace punto a punto o un enlace multipunto. Debido a esto los diferentes medios de transmisin tendrn diferentes velocidades de conexin que se adaptarn a utilizaciones dispares.

Dentro de los medios de transmisin guiados, los ms utilizados en el campo de las comunicaciones y la interconexin de ordenadores son:

El par trenzado: consiste en un par de hilos de cobre conductores cruzados entre s, con el objetivo de reducir el ruido de diafona. A mayor nmero de cruces por unidad de longitud, mejor comportamiento ante el problema de diafona. Existen dos tipos de par trenzado:

o Protegido: Shielded Twisted Pair (STP) o No protegido: Unshielded Twisted Pair (UTP): es un cable de pares trenzado y sin

recubrimiento metlico externo, de modo que es sensible a las interferencias. Es importante guardar la numeracin de los pares, ya que de lo contrario el efecto del trenzado no ser eficaz, disminuyendo sensiblemente o incluso impidiendo la capacidad de transmisin. Es un cable barato, flexible y sencillo de instalar. Las aplicaciones principales en las que se hace uso de cables de par trenzado son: Bucle de abonado: es el ltimo tramo de cable existente entre el telfono de un

abonado y la central a la que se encuentra conectado. Este cable suele ser UTP Cat.3 y en la actualidad es uno de los medios ms utilizados para transporte de banda ancha, debido a que es una infraestructura que esta implantada en el 100% de las ciudades.

Redes LAN: en este caso se emplea UTP Cat.5 o Cat.6 para transmisin de datos, consiguiendo velocidades de varios centenares de Mbps. Un ejemplo de este uso lo constituyen las redes 10/100/1000BASE-T.

El cable coaxial: se compone de un hilo conductor, llamado ncleo, y un mallazo externo separados por un dielctrico o aislante.

La fibra ptica.

Medios de transmisin no guiados

En este tipo de medios tanto la transmisin como la recepcin de informacin se lleva a cabo mediante antenas. A la hora de transmitir, la antena irradia energa electromagntica en el medio. Por el contrario, en la recepcin la antena capta las ondas electromagnticas del medio que la rodea.

La configuracin para las transmisiones no guiadas puede ser direccional y omnidireccional. En la direccional, la antena transmisora emite la energa electromagntica concentrndola en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben estar alineadas. En la omnidireccional, la radiacin se hace de manera dispersa, emitiendo en todas direcciones, pudiendo la seal ser recibida por varias antenas. Generalmente, cuanto mayor es la frecuencia de la seal transmitida es ms factible confinar la energa en un haz direccional.

La transmisin de datos a travs de medios no guiados aade problemas adicionales, provocados por la reflexin que sufre la seal en los distintos obstculos existentes en el medio. Resultando ms importante el espectro de frecuencias de la seal transmitida que el propio medio de transmisin en s mismo.

Segn el rango de frecuencias de trabajo, las transmisiones no guiadas se pueden clasificar en tres tipos: radio, microondas y luz (infrarrojos/lser).

Medio de transmisin segn su sentido

Simplex

Este modo de transmisin permite que la informacin discurra en un solo sentido y de forma permanente. Con esta frmula es difcil la correccin de errores causados por deficiencias de lnea (por ejemplo, la seal de TV).

Half-duplex

En este modo la transmisin fluye en los dos sentidos, pero no simultnemnete, solo una de las dos estaciones del enlace punto a punto puede transmitir. Este mtodo tambin se denomina en dos sentidos alternos (p. ej., el walkie-talkie).

Full-duplex

Es el mtodo de comunicacin ms aconsejable puesto que en todo momento la comunicacin puede ser en dos sentidos posibles, es decir, que las dos estaciones simultneamente pueden enviar y recibir datos y as pueden corregir los errores de manera instantnea y permanente.

En el diseo de sistemas de transmisin es deseable que tanto la distancia como la velocidad de transmisin sean lo mas grandes posible. Hay una serie de factores relacionados con el medio de transmisin y con la seal que determinan tanto la distancia como la velocidad de transmisin: Dificultades en la transmisin: Las dificultades, como por ejemplo, la atenuacin, limitan la distancia. En los medios guiados, el par trenzado

sufre de mayores adversidades que el cable coaxial, que a su vez, es ms vulnerable que la fibra ptica. Interferencias: Las interferencias resultantes de la presencia de seales en bandas de frecuencias prximas pueden distorsionar o destruir completamente la seal. Las interferencias son especialmente relevantes en lo medios de transmisin no guiados, pero a la vez son un problema a considerar en los medios guiados. Por ejemplo, frecuentemente mltiples cables de pares trenzados se embuten dentro de una misma cubierta, provocando posibles interferencias, no obstante, este problema se puede reducir utilizando un blindaje adecuando. Nmero de receptores: En un medio guiado, se puede usar tanto para un enlace punto a punto como para un enlace compartido, mediante el uso de mltiples conectores. En este ultimo caso, cada uno de los conectores utilizados puede atenuar y distorsionar la seal por lo que la distancia y/o velocidad de transmisin disminuirn. El ancho de banda: Si todos los otros factores se mantienen constantes, al aumentar el ancho de banda de la seal, la velocidad de transmisin se puede incrementar.

Cmo se clasifican las redes?

Las redes de computadoras se clasifican por su tamao, es decir la extensin fsica en que se ubican sus componentes, desde un aula hasta una ciudad, un pas o incluso el planeta.

Dicha clasificacin determinar los medios fsicos y protocolos requeridos para su operacin, por ello se han definido tres tipos:

Redes de Area Amplia o WAN (Wide Area Network):

Esta cubre reas de trabajo dispersas en un pas o varios pases o continentes. Para lograr esto se necesitan distintos tipos de medios: satlites, cables interocenicos, radio, etc.. As como la infraestructura telefnica de larga distancias existen en ciudades y pases, tanto de carcter pblico como privado.

Redes de Area Metropolitana o MAN (Metropolitan Area Network):

Tiene cubrimiento en ciudades enteras o partes de las mismas. Su uso se encuentra concentrado en entidades de servicios pblicos como bancos.

Redes de Area Local o LAN (Local Area Network):

Permiten la interconexin desde unas pocas hasta miles de computadoras en la misma rea de trabajo como por ejemplo un edificio. Son las redes ms pequeas que abarcan de unos pocos metros a unos pocos kilmetros.

Cmo es el funcionamiento de una red de rea local?

Este es un conjunto de computadoras ubicadas en un edificio o lugar cercano, adems consta de servidores, estaciones de trabajo, cables y tarjetas de red, tambin de programas de computacin instalados en los equipos inteligentes.

Esta red permite la comunicacin de las estaciones de trabajo entre s y el Servidor (y los recursos asociados a l); para dicho fin se utiliza un sistema operativo de red que se encarga de la administracin de los recursos como as tambin la seguridad y control de acceso al sistema interactuando con el sistema operacional de las estaciones de trabajo.

El usuario hace una peticin a una aplicacin especfica desde el sistema operacional de la estacin de trabajo, y si este a necesitar un recurso de la red transfiere control al software de la red.

La conexin de las computadoras y dispositivos de la red, se hace generalmente con cables de par trenzado o coaxial pudiendo obtener velocidades de transmisin entre 1, 10 y 100 Mb (megabit, no confundir con megabyte) por segundo.

Diferentes tipos de Dispositivos de Redes

Router

Dispositivo externo que me permite interconectar computadoras -la del imagen es un router inalambrico- y a al vez nos permite proteger a las mismas ya que en estos dispositivos -aclaro algunos- traen un software que sirve para proteger la red.

Switch

Este dispositivo externo que me permite interconectar computadoras y tambien nos sirve para expande la red, es decir en el ultimo conector -entrada- de este dispositivo nos permite conectar otra red que halla en el sitio, en pocas palabras sirve para interconectar computadoras y a su vez redes.

Modem

Dispositivo externo que nos permite convertir seales o pulsaciones -la imagen es un modem de cabl, que convierte seales en informacio- ya que con este dispositivo se puede comunicar con el ISP -siglas en ingles Internet Service Provider, en espaol Proveedor de Servicios de Internet-

Servidor

Estos dispositivos trabajan en conjunto ya que el servidor es un SW es decir componentes fisicos internos especificos y especiales para una tarea especifica como una computadora personal solo que con caracteristicas que no tendria una computadora personal y tambien es un SW ya que todos esos componentes necesitan un SW para manejar una red -estos programas los mas conocidos son el Server 2003 para sistemas operativos Windows y el Red Hat para sistemas operativos Linux-

Firewall

Dispositivo y a la vez software que me permite proteger una red de la entrada de virus o de algun archivo malicioso del Internet, pero no es 100% fiable ya que como todo programa-SW- y a la vez HW se tiene que configurar para tener una mejor proteccion.

HUB

Dispositivo externo que me permite interconectar redes de diferentes topologias -este tema se hablara en otra Noticia- ya que con este se podria realizar la interconexion de varias redes y de diferentes cantidades de computadoras cada una de las redes.

Repetidores.

Un repetidor es un dispositivo electrnico que opera slo en el nivel fsico del modelo OSI, las seales que transportan informacin pueden viajar a una distancia fija antes de que la atenuacin dae la integridad de los datos, el repetidor instalado en un enlace recibe la seal antes de que sea demasiado dbil o corrupta, regenera el patrn de bits original y coloca la copia refrescada de nuevo en el enlace

Un repetidor slo permite extender la longitud fsica de la red, el repetidor no cambia de ninguna forma la funcionalidad de la red.

El repetidor no es un amplificador puesto que lo que hace es regenerar la seal, es decir, eliminar el ruido y la atenuacin, y crea una copia bit a bit con la potencia original (sin ruido).

Puentes.

Los puentes actan en los niveles fsicos y de enlace de datos del modelo OSI. Los puentes pueden dividir dividir una red grande en segmentos ms pequeos. Tambin pueden retransmitir tramas entre dos redes originalmente separadas, y contienen lgica que permite separar el trfico de cada segmento, de forma que pueden filtrar el trfico por lo que son tiles para controlar y aislar enlaces con problemas, contribuyendo a la seguridad de la red.

Un puente acta en el nivel de enlace de datos dndole acceso a las direcciones fsicas de todos los dispositivos conectados a l. Cuando la trama entra en el puente, ste la regenera tal como lo hace el repetidor y comprueba la direccin de destino y manda la nueva copia al segmento donde se encuentra el destino, el puente comprueba la direccin destino de la trama entrante y la compara con un a tabla de direcciones de las estaciones en ambos segmentos para encaminarla al segmento adecuado.

Tipos de puentes.

Puente simple: el puente simple enlaza dos segmentos y contiene una tabla que almacena todas las direcciones en cada uno de ellos, pero las direcciones han de introducirse manualmente, por lo que, al aadir o eliminar una nueva estacin, hay que introducir su direccin o quitarla.

Puente multipuerto: este puente conecta ms de dos segmentos y la tabla aade a las direcciones el nmero del puerto del segmento en que estn.

Puente transparente: este puente construye su tabla automticamente, cuando se instala la tabla est vaca, al llegar un paquete analiza la direccin origen y destino, la direccin origen entra en la tabla junto con el segmento al que pertenece, as va llenando la tabla, si la direccin destino an no la tiene en la tabla, retransmite el paquete a todos los dispositivos. Esta funcin de autoaprendizaje sirve para actualizar la tabla si se aaden o quitan dispositivos e incluso si cambian de posicin.

Algoritmo del rbol de expansin y encaminadores desde el origen: los puentes normalmente se instalan de forma redundante, lo que significa que dos segmentos o dos redes pueden estar conectados por ms de un puente, por lo que dos puentes transparentes podran crear un bucle sin fin, el mecanismo del rbol de expansin evitan esta situacin, otra forma de evitarlo es el encaminamiento desde el origen, por el que la trama tiene las direcciones origen, destino y puentes que deben pasar.

Puentes conectados a redes diferentes.

Un puente que conecte dos redes debera ser capaz aunque utilizen protocolos diferentes en el nivel de enlace de datos, sin embargo hay otros problemas a considerar:

Formato de la trama: protocolos diferentes usan formatos diferentes.

Tamao de la carga: el tamao de los datos de la trama puede ser diferente.

Tasa de datos: los protocolos diferentes pueden usar tasas diferentes.

Orden de los bits de direccin: los bits de direccin pueden cambiar de un protocolo a otro.

Otros problemas: confirmaciones, colisiones, prioridades

Encaminadores.

Los escaminadores tienen acceso a las direcciones del nivel de red y contienen software que permite determinar cual de los posibles caminos entre esas direcciones es el mejor para cada transmisin determinada. Los encaminadores actan en los niveles fsico, de enlace de datos y de red del modelo OSI.

Los encaminadores retransmiten los paquetes entre mltiples redes interconectadas, encaminan paquetes de un dispositivo situado en una red a otro situado en otra red, para ello el paquete es enviado primero al encaminador que une las dos redes. Un encaminador acta como una estacin en la red pero, al pertenecer a dos o ms redes, tienen direcciones y enlaces a todas ellas. Cuando un encaminador recibe un paquete para una estacin de una red a la que no est conectado, el encaminador es capaz de determinar cul de las redes a que est conectado es la mejor para retransmitir el paquete.

Las colisiones en Ethernet

Vamos ahora a estudiar el modo en que se resuelven las colisiones. Cuando se produce una colisin las estaciones implicadas en ella interrumpen sus transmisiones, generan una seal de ruido para alertar al resto

de las estaciones de la red y esperarn un tiempo aleatorio para volver a retransmitir. El sistema de asignacin de tiempos de espera consiste en dividir el tiempo en ranuras temporales de valor 51,2 microsegundos. En este tiempo, la red hubiera podido transmitir 512 bits que se hubieran desplazado 2,5 km y que coincide con la distancia mxima permitida en la red.

Despus de la colisin las estaciones generan un nmero aleatorio que se resuelve como 0 o 1. Si el resultado es 0, se produce la retransmisin inmediatamente, mientras que si es 1 se espera una ranura para efectuar la retransmisin. Si ambas estaciones eligen el mismo nmero aleatorio, se producir de nuevo otra colisin. La probabilidad de colisin es 1/2. En ese caso se repite el proceso, pero ahora generando nmeros aleatorios con resultado 0, 1, 2 o 3, esperando ese nmero de ranuras para producir la transmisin. Pueden volver a colisionar, pero ahora la probabilidad de colisin es de 1/4. As se repite el proceso hasta que se consigue una retransmisin eficaz. Con cada colisin se retarda la transmisin, pero la probabilidad de nueva colisin se reduce en progresin geomtrica.

Dominios de colisin en Ethernet

Cuando Ethernet pone una trama en el bus de la red, esta trama viaja por todo el bus para alcanzar a todas las estaciones que estn conectadas a l porque cualquiera de ellas, algunas o todas pueden ser las destinatarias de la informacin que viaja en la trama. Sin embargo, una trama no puede saltar a otra red. Se dice que la trama se circunscribe a su dominio de colisin, es decir, una trama slo puede colisionar con otra dentro de su dominio de colisin pues no puede traspasar esta frontera.

Tres dominios de colisin definidos por tres buses Ethernet interconectados por un encaminador

Cuando un nodo necesita transmitir informacin a otro que est en un dominio de colisin distinto necesita acudir a los servicios de otros dispositivos de red intermedios como puentes o enrutadores (Figura 3.24). Estos dispositivos separan los dominios de colisin y son los encargados de ampliar la red de rea local con otros dominios de colisin, cada uno de los cuales se comporta como una red de rea local completa. Frecuentemente a estos dominios de colisin se les denomina segmentos de red.

Los protocolos de red que funcionan con direcciones de destino de tipo multidifusin, es decir, con ms de un destinatario pueden producir tormentas de difusin, en donde se generan avalanchas de tramas que pueden colapsar la red. En estos casos es muy importante que los dominios de colisin estn perfectamente acotados. As, si se produce una tormenta de difusin, quedar confinada a ese segmento de red y el problema no afectar a otros segmentos. Los dispositivos de red de alto nivel incorporan protocolos de gestin y encaminamiento de la multidifusin. Esto reviste especial importancia si el paso de un segmento a otros se hace a travs de una red de baja velocidad: si toda la multidifusin tuviera que pasar por esta red de baja velocidad, todas las comunicaciones quedaran probablemente colapsadas.

Dominio de colisin

Un dominio de colisin es un segmento fsico de una red de computadores donde es posible que los paquetes puedan "colisionar" (interferir) con otros. Estas colisiones se dan particularmente en el protocolo de red Ethernet.

A medida que aumenta el nmero de nodos que pueden transmitir en un segmento de red, aumentan las posibilidades de que dos de ellos transmitan a la vez. Esta transmisin simultnea ocasiona una interferencia entre las seales de ambos nodos, que se conoce como colisin. Conforme aumenta el nmero de colisiones disminuye el rendimiento de la red.

El rendimiento de una red puede ser expresado como:

Un dominio de colisin puede estar constituido por un solo segmento de cable Ethernet en una Ethernet de medio compartido, o todos los nodos que afluyen a un concentrador Ethernet en una Ethernet de par trenzado, o incluso todos los nodos que afluyen a una red de concentradores y repetidores.

Dispositivos con dominios de colisin

A partir de las capas del modelo OSI es posible determinar qu dispositivos extienden o componen los dominios de colisin.

Los dispositivos de la capa 1 OSI (como los concentradores y repetidores) reenvan todos los datos transmitidos en el medio y por lo tanto extienden los dominios de colisin.

Los dispositivos de la capa 2 y 3 OSI (como los conmutadores) segmentan los dominios de colisin. Los dispositivos de la capa 3 OSI (como los routers) segmentan los dominios de colisin y

difusin(broadcast).

Con Ethernet, si se tienen ms de cuatro concentradores en una red, entonces probablemente ya se ha extendido el dominio de colisin ms de lo deseado.

Capa fsica

El nivel fsico o capa fsica se refiere a las transformaciones que se hacen a la secuencia de bits para trasmitirlos de un lugar a otro. Siempre los bits se manejan dentro del PC como niveles elctricos. Por ejemplo, puede decirse que en un punto o cable existe un 1 cuando est en cantidad de volts y un cero cuando su nivel es de 0 volts. Cuando se trasmiten los bits siempre se transforman en otro tipo de seales de tal manera que en el punto receptor puede recuperarse la secuencia de bits originales. Esas transformaciones corresponden a los fsicos e ingenieros.

Definicin

La capa fsica es la capa de red ms bsica, proporcionando nicamente los medios para transmitir bit a bit sobre un enlace de datos fsico conectado a nodos de red. Consecuentemente, la capa fsica, no aade cabeceras de paquete ni triler a los datos. Las cadenas de bits pueden ser agrupadas en palabras codificadas o smbolos, y convertidas a seales fsicas, que son transmitidas sobre un medio de transmisin fsico. La capa fsica proporciona una interfaz elctrica, mecnica y procedimental para el medio de transmisin. Las caractersticas de los conectores elctricos, sobre qu frecuencias retransmitir, que esquema de modulacin usar y parmetros de bajo nivel similares son especificados aqu. Una analoga de esta capa en una red de correo fsica podran ser las carreteras a lo largo de las que las furgonetas llevan el correo.

La capa fsica determina el bit rate en bit/s, tambin conocido como capacidad del canal, ancho de banda digital, salida mxima o velocidad de conexin.

Base terica de la comunicacin de datos

Variando algunas propiedades fsicas, voltaje o corriente, se puede lograr el envio de datos mediante un cable. El comportamiento de la seal se puede representar matemticamente como se describir en las siguientes subsecciones.

Series de Fourier

Una serie de Fourier es una serie infinita que converge uniformemente a una funcin continua y peridica. Las series de Fourier constituyen la herramienta matemtica bsica del anlisis de Fourier empleado para analizar funciones peridicas a travs de la descomposicin de dicha funcin en una suma infinitesimal de funciones senoidales mucho ms simples (como combinacin de senos y cosenos con frecuencias enteras). El nombre se debe al matemtico francs Jean-Baptiste Joseph Fourier que desarroll la teora cuando estudiaba la ecuacin del calor. Fue el primero que estudi tales series sistemticamente, y publicando sus resultados inciales en 1807 y 1811. Esta rea de investigacin se llama algunas veces Anlisis armnico.

Es una aplicacin usada en muchas ramas de la ingeniera, adems de ser una herramienta sumamente til en la teora matemtica abstracta. reas de aplicacin incluyen anlisis vibratorio, acstica, ptica, procesamiento de imgenes y seales, y compresin de datos. En ingeniera, para el caso de los sistemas de telecomunicaciones, y a travs del uso de los componentes espectrales de frecuencia de una seal dada, se puede optimizar el diseo de un sistema para la seal portadora del mismo. Refirase al uso de un analizador de espectros.

Las series de Fourier tienen la forma:

Donde y se denominan coeficientes de Fourier de la serie de Fourier de la funcin

Definicin de la serie de Fourier

Si es una funcin (o seal) peridica y su perodo es , la serie de Fourier asociada a es:

Donde y son los coeficientes de Fourier que toman los valores:

Por la identidad de Euler, las frmulas de arriba pueden expresarse tambin en su forma compleja:

Los coeficientes ahora seran:

Limitacin en el ancho de banda de las seales

La relacin de lo presentado en la subseccin anterior se puede ejemplificar mediante la transmisin del carcter ASCII "b", se va a transmitir la cadena binaria 01100010. El anlisis de Fourier produce lo siguiente:

Al transmitir datos se pierde cierta potencia durante el proceso, ningn emisor lo puede evitar. Si todos los parmetros de Fourier disminuyeran en forma proporcional, la seal producida se reducira en amplitud pero no se distorsionara. La distorsin se provoca porque todas las plantas de transmisin disminuyen los componentes de la serie de Fourier en diferentes valores. Las amplitudes se emiten, en la mayora de los casos

sin ninguna atenuacin desde 0 hasta (Usando el ciclo/seg o Hertz como unidad de medida) y todos los

valores que superen este lmite sern atenuados. El rango de frecuencias que se emite sin necesidad de atenuarse se lo conoce como ancho de banda. Este corte no se produce en forma abrupta en la prctica, el ancho de banda vara desde 0 hasta la frecuencia en la que el valor de la amplitud es disminuido a la mitad de su valor original.

Tasa de datos mxima de un canal

En 1924, Harry Nyquist trabajando para la empresa AT&T lleg a la conclusin de que un canal incluso perfecto tiene una capacidad de transmisin limitada1 Logro una ecuacin que calcula la tasa mxima de un canal libre de ruido de ancho de banda finito. Shannon extendi en 1948 esta frmula a un canal termodinmico, que tiene ruido aleatorio.

Nyquist demostr que si se emite una seal a travs de un filtro que permita el paso de seales bajas de ancho de banda H, la seal puede ser recompuesta tomando 2H (exactas) muestras por segundo. Las seales que se pueden muestrear con una rapidez mayor a 2H veces por segundo ya han sido filtradas por lo que es intil hacerlo.

Si la seal se compone de V valores discretos, el teorema de Nyquist establece:

tasa de datos mxima = 2H

Un canal de 3KHz no puede transmitir seales binarias a una tasa mayor de 6000 bps, por ejemplo.

Para un canal con ruido la situacin se complica notoriamente, el ruido aleatorio causado por la temperatura siempre est presente a causa del movimiento de las molculas del sistema. La relacin seal a ruido es la cantidad de ruido trmico presente que se mide por la relacin existente entre la potencia de la seal y la potencia del ruido. Si S es la potencia de la seal y N la potencia del ruido, la relacin entre los valores es S/N

y por lo general se usa la relacin .Esta unidad se conoce como dB. La frmula principal de Shannon es:

nmero mximo de bits/seg=

Shannon dedujo su resultado aplicando argumentos de la Teora de la Informacin y es vlido para cualquier canal con ruido trmico.2 osamma douana

Medios de transmisin

El medio de transmisin constituye el canal que permite la transmisin de informacin entre dos terminales en un sistema de comunicacin.

Las transmisiones se realizan habitualmente empleando medios fsicos y ondas electromagnticas, las cuales se vuelven susceptibles al ser transmitidas por el vaco.

Entramado

La capa fsica le proporciona servicios a la capa de enlaces de datos con el objetivo que esta le proporcione servicios a la capa de red. La capa fsica recibe un flujo de bits e intenta enviarlo a destino, no siendo su responsabilidad entregarlos libre de errores. La capa de enlace de datos es la encargada de detectar y corregir los errores. Los errores pueden consistir en una mayor o menor cantidad de bits recibidos o diferencias en los valores que se emitieron y en los que se recibieron.

Un mtodo comn de deteccin de errores es que la capa de enlace de datos separe el flujo en tramas separadas y que realice la suma de verificacin de cada trama. Cuando una trama llega a su destino se recalcula la suma de verificacin. Si es distinta de la contenida en la trama es porque ha ocurrido un error y la capa de enlace debe solucionarlo.

Funciones y servicios de la capa

Las principales funciones y servicios realizados por la capa fsica son:

Envo bit a bit entre nodos Proporcionar una interfaz estandarizada para los medios de transmisin fsicos, incluyendo:

o Especificaciones mecnicas de los conectores elctricos y cables, por ejemplo longitud mxima del cable

o Especificacin elctrica de la lnea de transmisin, nivel de seal e impedancia o Interfaz radio, incluyendo el espectro electromagntico, asignacin de frecuencia y

especificacin de la potencia de seal, ancho de banda analgico, etc. o Especificaciones para IR sobre fibra ptica o una conexin de comunicacin wireless

mediante IR Modulacin Codificacin de lnea Sincronizacin de bits en comunicacin serie sncrona Delimitacin de inicio y final, y control de flujo en comunicacin serie asncrona Multiplexacin de Conmutacin de circuitos Deteccin de portadora y deteccin de colisin utilizada por algunos protocolos de acceso mltiple

del nivel 2 Ecualizacin, filtrado, secuencias de prueba, forma de onda y otros procesados de seales de las

seales fsicas

La capa fsica se ocupa tambin de:

Configuracin de la lnea punto a punto, multipunto o punto a multipunto Topologa fsica de la red, por ejemplo en bus, anillo, malla o estrella Comunicacin serie o paralela Modo de transmisin Simplex, half duplex o full duplex

Subcapa de sealizacin fsica

En una red de rea local (LAN) o en una red de rea metropolitana (MAN) que usa la arquitectura OSI, la subcapa de sealizacin fsica es la parte de la capa fsica que:

se relaciona con la subcapa MAC que es una parte de la capa de Enlace de Datos realiza la codificacin de caracteres, la transmisin, la recepcin y decodificacin

Fuente: Estndar Federal 1037C

Capa de enlace de datos

El nivel de enlace de datos (en ingls data link level) o capa de enlace de datos es la segunda capa del modelo OSI, el cual es responsable de la transferencia fiable de informacin a travs de un circuito de transmisin de datos. Recibe peticiones de la capa de red y utiliza los servicios de la capa fsica.

El objetivo de la capa de enlace es conseguir que la informacin fluya, libre de errores, entre dos mquinas que estn conectadas directamente (servicio orientado a conexin).

Para lograr este objetivo tiene que montar bloques de informacin (llamados tramas en esta capa), dotarles de una direccin de capa de enlace (Direccin MAC), gestionar la deteccin o correccin de errores, y ocuparse del control de flujo entre equipos (para evitar que un equipo ms rpido desborde a uno ms lento).

Cuando el medio de comunicacin est compartido entre ms de dos equipos es necesario arbitrar el uso del mismo. Esta tarea se realiza en la subcapa de control de acceso al medio.

Dentro del grupo de normas IEEE 802, la subcapa de enlace lgico se recoge en la norma IEEE 802.2 y es comn para todos los dems tipos de redes (Ethernet o IEEE 802.3, IEEE 802.11 o Wi-Fi, IEEE 802.16 o WiMAX, etc.); todas ellas especifican un subcapa de acceso al medio as como una capa fsica distinta.

Otro tipo de protocolos de la capa de enlace seran PPP (Point to point protocol o protocolo punto a punto), HDLC (High level data link control o protocolo de enlace de alto nivel), por citar dos.

En la prctica la subcapa de acceso al medio suele formar parte de la propia tarjeta de comunicaciones, mientras que la subcapa de enlace lgico estara en el programa adaptador de la tarjeta (driver en ingls).

Tramas

En la capa de enlace la facilidad de rea extensa por la que se pueden comunicar los sistemas mediante un protocolo de la capa de enlace de datos.

Funciones

La capa de enlace de datos es responsable de la transferencia fiable de informacin a travs de un Circuito elctrico de transmisin de datos. La transmisin de datos lo realiza mediante tramas que son las unidades de informacin con sentido lgico para el intercambio de datos en la capa de enlace. Tambin hay que tener en cuenta que en el modelo TCP/IP se corresponde a la segunda capa

Sus principales funciones son:

1. Iniciacin, terminacin e identificacin. 2. Segmentacin y bloqueo. 3. Sincronizacin de octeto y carcter. 4. Delimitacin de trama y transparencia. 5. Control de errores. 6. Control de flujo. 7. Recuperacin de fallos. 8. Gestin y coordinacin de la comunicacin.

Iniciacin, terminacin e identificacin

La funcin de iniciacin comprende los procesos necesarios para activar el enlace e implica el intercambio de tramas de control con el fin de establecer la disponibilidad de las estaciones para transmitir y recibir informacin.

Las funciones de terminacin son de liberar los recursos ocupados hasta la recepcin/envo de la ltima trama. Tambin de usar tramas de control. La identificacin es para saber a que terminal se debe de enviar una trama o para conocer quien enva la trama. Se lleva a cabo mediante la direccin de la capa de enlace.

Segmentacin y bloque

La segmentacin surge por la longitud de las tramas ya que si es muy extensa, se debe de realizar tramas ms pequeas con la informacin de esa trama excesivamente larga.

Si estas tramas son excesivamente cortas, se ha de implementar unas tcnicas de bloque que mejoran la eficiencia y que consiste en concatenar varios mensajes cortos de nivel superior en una nica trama de la capa de enlace ms larga.

Sincronizacin de octeto y carcter

En las transferencias de informacin en la capa de enlace es necesario identificar los bits y saber que posicin les corresponde en cada carcter u octeto dentro de una serie de bits recibidos.

Esta funcin de sincronizacin comprende los procesos necesarios para adquirir, mantener y recuperar la sincronizacin de carcter u octeto. Es decir, poner en fase los mecanismos de codificacin del emisor con los mecanismos de decodificacin del receptor.

Delimitacin de trama

La capa de enlace debe ocuparse de la delimitacin y sincronizacin de la trama. Para la sincronizacin puede usar 3 mtodos:

El primero de ellos es "Principio y fin" (caracteres especficos para identificar el principio o el fin de cada trama).

Tambin puede usar "Principio y cuenta" (Utiliza un carcter para indicar comienzo y seguido por un contador que indica su longitud).

Por ltimo puede usar el "Guion" (se emplea una agrupacin especifica de bits para identificar el principio y fin mediante banderas/flags).

La transparencia se realiza mediante la insercin de bits. Consta de ir contando los unos consecutivos y cuando se encuentra con 5 unos seguidos y consecutivos introduce el bit 0 despus del quinto uno. Ejemplo: Las banderas/flag suelen ser 01111110, y al aplicar la transparencia pasa a ser 011111010.

Control de errores

Proporciona deteccin y correccin de errores en el envo de tramas entre computadores, y provee el control de la capa fsica. Sus funciones, en general, son:

Identificar Trama de datos Cdigos detectores y correctores de error Control de flujo Gestin y coordinacin de la comunicacin.

Correctores de error: Es opcional en esta capa, la encargada de realizar esta funcin es la capa de transporte, en una WAN es muy probable que la verificacin, la realiza la capa de enlace.

Para la Identificacin de tramas puede usar distintas tcnicas como:

Contador de caracteres Caracteres de inicio y final con caracteres de relleno

Secuencia de bits indicadora de inicio y final, con bits de relleno

El control de flujo es necesario para no 'agobiar' al receptor. Se realiza normalmente en la capa de transporte, tambin a veces en la capa de enlace. Utiliza mecanismos de retroalimentacin. Suele ir unido a la correccin de errores y no debe limitar la eficiencia del canal.

Los mtodos de control de errores son bsicamente 2:

FEC o correccin de errores por anticipado y no tiene control de flujo. ARQ: Posee control de flujo mediante parada y espera, o/y ventana deslizante.

Las posibles implementaciones son:

Parada y espera simple: Emisor enva trama y espera una seal del receptor para enviar la siguiente o la que acaba de enviar en caso de error.

Envo continuo y rechazo simple: Emisor enva continuamente tramas y el receptor las va validando. Si encuentra una errnea, elimina todas las posteriores y pide al emisor que enve a partir de la trama errnea.

Envo continuo y rechazo selectivo: transmisin continua salvo que slo retransmite la trama defectuosa.

La deteccin de errores la realiza mediante diversos tipos de cdigos del que hay que resaltar:

CRC (control de redundancia cclica) Simple paridad Paridad cruzada (Paridad horizontal y vertical) Suma de verificacin

La correccin de errores estn basados en Cdigo Hamming, por repeticin, verificacin de paridad cruzada, Reed-Solomon y de goyle.

Control de flujo

El control de flujo es necesario para no saturar al receptor de uno a ms emisores. Se realiza normalmente en la capa de transporte, tambin a veces en la capa de enlace. Utiliza mecanismos de retroalimentacin. Suele ir unido a la correccin de errores y no debe limitar la eficiencia del canal. El control de flujo conlleva dos acciones importantsimas que son la deteccin de errores y la correccin de errores.

La deteccin de errores se utiliza para detectar errores a la hora de enviar tramas al receptor e intentar solucionarlos. Se realiza mediante diversos tipos de cdigos del que hay que resaltar el CRC (cdigos de redundancia cclica), simple paridad (puede ser par, nmeros de 1s par, o impar) paridad cruzada (Paridad horizontal y vertical) y Suma de verificacin).

La correccin de errores surge a partir de la deteccin para corregir errores detectados y necesitan aadir a la informacin til un nmero de bits redundantes bastante superior al necesario para detectar y retransmitir. Sus tcnicas son variadas. El Cdigo Hamming, Repeticin, que cada bit se repite 3 veces y en caso de fallo se toma el bit que ms se repite; Tambin puede hacerse mediante verificacin de paridad cruzada, Reed-Solomon y de goyle.

Tambin cabe destacar los protocolos HDLC que es un control de enlace de datos a alto nivel, orientado a bit y obedece a una ARQ de ventana deslizante o continuo. Tambin existen protocolos orientados a carcter.

Recuperacin de fallos

Se refiere a los procedimientos para detectar situaciones y recuperar al nivel de situaciones anmalas como la ausencia de respuesta, recepcin de tramas invlidas, etc. Las situaciones ms tpicas son la prdida de tramas, aparicin de tramas duplicadas y llegada de tramas fuera de secuencia.

Si no se tratasen correctamente estos eventos se perder informacin y se aceptarn datos errneos como si fuesen correctos. Generalmente se suelen utilizar contadores para limitar el nmero de errores o reintentos de los procesos y procedimientos. Tambin se pueden usar temporizadores para establecer plazos de espera (timeout) de los sucesos.

Gestin y coordinacin de la comunicacin

La gestin atiende a 2 tipos:

El primero de ellos es un sistema centralizado donde existe una mquina maestra y varias esclavas. Estas conexiones se pueden realizar punto a punto o multipunto.

El segundo de ellos es el distribuido, donde no existe mquina maestra y todas compiten por el control del sistema de comunicacin.

La coordinacin se puede realizar mediante seleccin o contienda:

La seleccin se puede implementar mediante sondeo/seleccin, donde el maestro recoge un mensaje de una secundaria y se la entrega a quien seleccione. Tambin es posible asignando un testigo a una mquina que es la que puede emitir mensajes/tramas. Son tpicas las configuraciones Token Ring y Token Bus.

La contienda se basa en que cada ordenador emite su trama/mensaje cuando le apetece. Todos los componentes de la red son tanto emisores como receptores. Son tpicos los sistemas ALOHA y CSMA/CD. Hay que tener cuidado con las colisiones.

Capa de enlace de datos Funciones

n Enva los paquetes de nodo a nodo, ya sea usando un circuito virtual o como datagramas.

n Controla la congestin de la red.

n Regula la velocidad de trfico de datos.

n Controla el flujo de tramas mediante protocolos que prohben que el remitente enve tramas sin la autorizacin explcita del receptor, sincronizando as su emisin y recepcin.

n Se encarga de la de secuencia, de enlace lgico y de acceso al medio (soportes fsicos de la red).

Subcapas de Enlace de Datos:

En la actual tecnologa TCP/IP, el estndar ms aceptado para la Capa de Enlace