Es un conjunto de maquinas, las
cuales están interconectadas y cuya función primordial son el compartir
recursos tales como unidades de almacenamiento, periféricos costosos y la
información misma. Sistema de comunicación que permite la transferencia de
información entre computadoras. Antes todos los sistemas de computación eran
altamente centralizados. Debido al rápido progreso tecnológico la forma como se
recolecta, transporta, almacena y procesa la información ha cambiado. La unión
entre computadores y comunicaciones tiene una profunda influencia en la forma
como los sistemas computacionales están organizados. El antiguo modelo de un
sólo computador sirviendo a todas las necesidades computacionales de la
organización ha sido reemplazado por otro en el cual un gran número de
computadores independientes, pero interconectados hacen el trabajo. Estos
sistemas son llamados "redes de computadores". Cuando se utiliza el
término " redes de computadores" se refiere una colección de
computadores autónomos interconectados. Dos computadores se dice que están
interconectados si ellos están en la posibilidad de intercambiar información.
La conexión puede hacerse por cualquier medio, sea cobre, fibra óptica,
microondas, satélite, etc. Al requerir que los computadores sean autónomos, se
desea excluir de la definición aquellos sistemas en los cuales se presenta
claramente una relación maestro/esclavo. Un sistema con una unidad de control y
muchos esclavos no es una red, es simplemente un computador muy grande con
terminales e impresoras remotas.
QUE ES RED?
Existen varias definiciones acerca de que es
una red, algunas de las cuales son:
Conjunto
de operaciones centralizadas o distribuidas, con el fin de compartir recursos
"hardware y software".
Sistema
de transmisión de datos que permite el intercambio de información entre
ordenadores.
Conjunto
de nodos "computador" conectados entre sí.
TIPOS DE REDES
Existen varios tipos de redes, los cuales se clasifican de acuerdo a su
tamaño y distribución lógica.
Clasificación segun su tamaño
Las redes PAN (red de administración personal)
son redes pequeñas, las cuales están conformadas por no más de 8 equipos, por
ejemplo: café Internet.
CAN: Campus Area Network, Red de Area Campus.
Una CAN es una colección de LANs dispersadas geográficamente dentro de un
campus (universitario, oficinas de gobierno, maquilas o industrias)
pertenecientes a una misma entidad en una área delimitada en kilometros. Una
CAN utiliza comúnmente tecnologías tales como FDDI y Gigabit Ethernet para
conectividad a través de medios de comunicación tales como fibra óptica y
espectro disperso.
Las redes LAN (Local Area Network, redes de
área local) son las redes que todos conocemos, es decir, aquellas que se
utilizan en nuestra empresa. Son redes pequeñas, entendiendo como pequeñas las
redes de una oficina, de un edificio. Debido a sus limitadas dimensiones, son
redes muy rápidas en las cuales cada estación se puede comunicar con el resto.
Están restringidas en tamaño, lo cual significa que el tiempo de transmisión,
en el peor de los casos, se conoce. Además, simplifica la administración de la
red.
Suelen
emplear tecnología de difusión mediante un cable sencillo (coaxial o UTP) al
que están conectadas todas las máquinas. Operan a velocidades entre 10 y 100
Mbps.
Características preponderantes:
Los
canales son propios de los usuarios o empresas.
Los
enlaces son líneas de alta velocidad.
Las
estaciones están cercas entre sí.
Incrementan
la eficiencia y productividad de los trabajos de oficinas al poder compartir
información.
Las
tasas de error son menores que en las redes WAN.
La
arquitectura permite compartir recursos.
LANs mucha veces usa una tecnología de
transmisión, dada por un simple cable, donde todas las computadoras están
conectadas. Existen varias topologías posibles en la comunicación sobre LANs,
las cuales se verán mas adelante.
Las redes WAN (Wide Area Network, redes de
área extensa) son redes punto a punto que interconectan países y continentes.
Al tener que recorrer una gran distancia sus velocidades son menores que en las
LAN aunque son capaces de transportar una mayor cantidad de datos. El alcance
es una gran área geográfica, como por ejemplo: una ciudad o un continente. Está
formada por una vasta cantidad de computadoras interconectadas (llamadas
hosts), por medio de subredes de comunicación o subredes pequeñas, con el fin
de ejecutar aplicaciones, programas, etc.
Una red de área extensa WAN es un sistema de
interconexión de equipos informáticos geográficamente dispersos, incluso en
continentes distintos. Las líneas utilizadas para realizar esta interconexión
suelen ser parte de las redes públicas de transmisión de datos.
Las
redes LAN comúnmente, se conectan a redes WAN, con el objetivo de tener acceso
a mejores servicios, como por ejemplo a Internet. Las redes WAN son mucho más
complejas, porque deben enrutar correctamente toda la información proveniente
de las redes conectadas a ésta.
Una subred está formada por dos componentes:
Líneas de transmisión: quienes son las
encargadas de llevar los bits entre los hosts.
Elementos
interruptores (routers): son computadoras especializadas usadas por dos o más
líneas de transmisión. Para que un paquete llegue de un router a otro,
generalmente debe pasar por routers intermedios, cada uno de estos lo recibe
por una línea de entrada, lo almacena y cuando una línea de salida está libre,
lo retransmite.
INTERNET WORKS: Es una colección de redes
interconectadas, cada una de ellas puede estar desallorrada sobre diferentes
software y hardware. Una forma típica de Internet Works es un grupo de redes
LANs conectadas con WANs. Si una subred le sumamos los host obtenemos una red.
El
conjunto de redes mundiales es lo que conocemos como Internet.
Las redes MAN (Metropolitan Area Network,
redes de área metropolitana) , comprenden una ubicación geográfica determinada
"ciudad, municipio", y su distancia de cobertura es mayor de 4 Kmts.
Son redes con dos buses unidireccionales, cada uno de ellos es independiente
del otro en cuanto a la transferencia de datos. Es básicamente una gran versión
de LAN y usa una tecnología similar. Puede cubrir un grupo de oficinas de una
misma corporación o ciudad, esta puede ser pública o privada. El mecanismo para
la resolución de conflictos en la transmisión de datos que usan las MANs, es
DQDB.
DQDB consiste en dos buses unidireccionales,
en los cuales todas las estaciones están conectadas, cada bus tiene una
cabecera y un fin. Cuando una computadora quiere transmitir a otra, si esta
está ubicada a la izquierda usa el bus de arriba, caso contrario el de abajo.
Redes Punto a Punto. En una red punto a punto
cada computadora puede actuar como cliente y como servidor. Las redes punto a
punto hacen que el compartir datos y periféricos sea fácil para un pequeño
grupo de gente. En una ambiente punto a punto, la seguridad es difícil, porque
la administración no está centralizada.
Redes Basadas en servidor. Las redes basadas
en servidor son mejores para compartir gran cantidad de recursos y datos. Un
administrador supervisa la operación de la red, y vela que la seguridad sea
mantenida. Este tipo de red puede tener uno o mas servidores, dependiendo del
volumen de tráfico, número de periféricos etc. Por ejemplo, puede haber un
servidor de impresión, un servidor de comunicaciones, y un servidor de base de
datos, todos en una misma red.
Clasificación según su distribución lógica
Todos los ordenadores tienen un lado cliente y
otro servidor: una máquina puede ser servidora de un determinado servicio pero
cliente de otro servicio.
Servidor. Máquina que ofrece información o
servicios al resto de los puestos de la red. La clase de información o
servicios que ofrezca determina el tipo de servidor que es: servidor de
impresión, de archivos, de páginas web, de correo, de usuarios, de IRC (charlas
en Internet), de base de datos...
Cliente. Máquina que accede a la información
de los servidores o utiliza sus servicios. Ejemplos: Cada vez que estamos
viendo una página web (almacenada en un servidor remoto) nos estamos
comportando como clientes. También seremos clientes si utilizamos el servicio
de impresión de un ordenador remoto en la red (el servidor que tiene la
impresora conectada).
Todas estas redes deben de cumplir con las
siguientes características:
Confiabilidad
"transportar datos".
Transportabilidad
"dispositivos".
Gran
procesamiento de información.
y de acuerdo estas, tienen diferentes usos,
dependiendo de la necesidad del usuario, como son:
Compañías
- centralizar datos.
Compartir
recursos "periféricos, archivos, etc".
Confiabilidad
"transporte de datos".
aumentar
la disponibilidad de la información.
Comunicación
entre personal de las mismas áreas.
Ahorro
de dinero.
Home
Banking.
Aportes
a la investigación "vídeo demanda,line T.V,Game Interactive".
TOPOLOGIAS
Bus: esta topología permite que todas las
estaciones reciban la información que se transmite, una estación trasmite y
todas las restantes escuchan.
Ventajas: La
topologia Bus requiere de menor cantidad de cables para una mayor topologia;
otra de las ventajas de esta topologia es que una falla en una estación en
particular no incapacitara el resto de la red.
Desventajas: al
existir un solo canal de comunicación entre las estaciones de la red, si falla
el canal o una estación, las restantes quedan incomunicadas. Algunos
fabricantes resuelven este problema poniendo un bus pararelo alternativo, para
casos de fallos o usando algoritmos para aislar las componentes defectuosas.
Existen dos mecanismos para la resolución de
conflictos en la transmisión de datos:
CSMA/CD:
son redes con escucha de colisiones. Todas las estaciones son consideradas
igual, por ello compiten por el uso del canal, cada vez que una de ellas desea
transmitir debe escuchar el canal, si alguien está transmitiendo espera a que
termine, caso contrario transmite y se queda escuchando posibles colisiones, en
este último espera un intervalo de tiempo y reintenta nuevamente.
Token Bus: Se usa un token (una trama de
datos) que pasa de estación en estación en forma cíclica, es decir forma un
anillo lógico. Cuando una estación tiene el token, tiene el derecho exclusivo
del bus para transmitir o recibir datos por un tiempo determinado y luego pasa
el token a otra estación, previamente designada. Las otras estaciones no pueden
transmitir sin el token, sólo pueden escuchar y esperar su turno. Esto
soluciona el problema de colisiones que tiene el mecanismo anterior.
Redes en Estrella
Es
otra de las tres principales topologías. La red se une en un único punto,
normalmente con control centralizado, como un concentrador de cableado.
Redes Bus en Estrella
Esta
topología se utiliza con el fin de facilitar la administración de la red. En
este caso la red es un bus que se cablea físicamente como una estrella por
medio de concentradores.
Redes
en Estrella Jerárquica
Esta
estructura de cableado se utiliza en la mayor parte de las redes locales
actuales, por medio de concentradores dispuestos en cascada para formar una red
jerárquica.
Redes
en Anillo
Es una
de las tres principales topologías. Las estaciones están unidas una con otra
formando un círculo por medio de un cable común. Las señales circulan en un
solo sentido alrededor del círculo, regenerándose en cada nodo.
Ventajas: los
cuellos de botellas son muy pocos frecuentes
Desventajas:
al
existir un solo canal de comunicación entre las estaciones de la red, si falla
el canal o una estación, las restantes quedan incomunicadas. Algunos
fabricantes resuelven este problema poniendo un canal alternativo para casos de
fallos, si uno de los canales es viable la red está activa, o usando algoritmos
para aislar las componentes defectuosas. Es muy compleja su administración, ya
que hay que definir una estación para que controle el token.
Existe un mecanismo para la resolución de
conflictos en la transmisión de datos:
Token Ring: La estación se conecta al anillo
por una unidad de interfaz (RIU), cada RIU es responsable de controlar el paso
de los datos por ella, así como de regenerar la transmisión y pasarla a la
estación siguiente. Si la dirección de cabecera de una determinada transmisión
indica que los datos son para una estación en concreto, la unidad de interfaz
los copia y pasa la información a la estación de trabajo conectada a la misma.
Se usa
en redes de área local con o sin prioridad, el token pasa de estación en
estación en forma cíclica, inicialmente en estado desocupado. Cada estación
cuando tiene el token (en este momento la estación controla el anillo), si quiere transmitir cambia su estado a
ocupado, agregando los datos atrás y lo pone en la red, caso contrario pasa el
token a la estación siguiente. Cuando el token pasa de nuevo por la estación
que transmitió, saca los datos, lo pone en desocupado y lo regresa a la
red.
PROTOCOLOS
Características
Un protocolo es el conjunto de normas para
comunicarse dos o más entidades ( objetos que se intercambian información ) .
Los elementos que definen un protocolo son :
Sintaxis
: formato , codificación y niveles de señal de datos .
Semántica
: información de control y gestión de errores .
Temporización
: coordinación entre la velocidad y orden secuencial de las señales .
Las características más importantes de un
protocolo son :
Directo/indirecto
: los enlaces punto a punto son directos pero los enlaces entre dos entidades
en diferentes redes son indirectos ya que intervienen elementos intermedios .
Monolítico/estructurado
: monolítico es aquel en que el emisor tiene el control en una sola capa de
todo el proceso de transferencia . En protocolos estructurados , hay varias
capas que se coordinan y que dividen la tarea de comunicación .
Simétrico/asimétrico
: los simétricos son aquellos en que las dos entidades que se comunican son
semejantes en cuanto a poder tanto emisores como consumidores de información .
Un protocolo es asimétrico si una de las entidades tiene funciones diferentes
de la otra ( por ejemplo en clientes y servidores ) .
Funciones
1.
Segmentación y ensamblado :generalmente es necesario dividir los bloques
de datos en unidades pequeñas e iguales en tamaño , y este proceso se le llama
segmentación . El bloque básico de segmento en una cierta capa de un protocolo
se le llama PDU ( Unidad de datos de protocolo ) . La necesidad de la
utilización de bloque es por :
La red
sólo admite la transmisión de bloques de un cierto tamaño .
El
control de errores es más eficiente para bloques pequeños .
Para
evitar monopolización de la red para una entidad , se emplean bloques pequeños
y así una compartición de la red .
Con
bloques pequeños las necesidades de almacenamiento temporal son menores .
Hay
ciertas desventajas en la utilización de segmentos :
La
información de control necesaria en cada bloque disminuye la eficiencia en la
transmisión .
Los
receptores pueden necesitar interrupciones para recibir cada bloque , con lo
que en bloques pequeños habrá más interrupciones .
Cuantas
más PDU , más tiempo de procesamiento .
2.
Encapsulado : se trata del proceso de adherir información de control al
segmento de datos . Esta información de control es el direccionamiento del
emisor/receptor , código de detección de errores y control de protocolo .
3.
Control de conexión : hay bloques de datos sólo de control y otros de
datos y control . Cuando se utilizan datagramas , todos los bloques incluyen
control y datos ya que cada PDU se trata como independiente . En circuitos
virtuales hay bloques de control que son los encargados de establecer la
conexión del circuito virtual . Hay protocolos más sencillos y otros más
complejos , por lo que los protocolos de los emisores y receptores deben de ser
compatibles al menos .Además de la fase de establecimiento de conexión ( en
circuitos virtuales ) está la fase de transferencia y la de corte de conexión .
Si se utilizan circuitos virtuales habrá que numerar los PDU y llevar un
control en el emisor y en el receptor de los números .
4.
Entrega ordenada : el envío de PDU puede acarrear el problema de que si
hay varios caminos posibles , lleguen al receptor PDU desordenados o repetidos
, por lo que el receptor debe de tener un mecanismo para reordenar los PDU .
Hay sistemas que tienen un mecanismo de numeración con módulo algún número ; esto
hace que el módulo sean lo suficientemente alto como para que sea imposible que
haya dos segmentos en la red al mismo tiempo y con el mismo número .
5.
Control de flujo : hay controles de flujo de parada y espera o de
ventana deslizante . El control de flujo es necesario en varios protocolos o
capas , ya que el problema de saturación del receptor se puede producir en
cualquier capa del protocolo .
6. Control de errores : generalmente se utiliza
un temporizador para retransmitir una trama una vez que no se ha recibido
confirmación después de expirar el tiempo del temporizador . Cada capa de
protocolo debe de tener su propio control de errores .
7.
Direccionamiento : cada estación o dispositivo intermedio de
almacenamiento debe tener una dirección única . A su vez , en cada terminal o
sistema final puede haber varios agentes o programas que utilizan la red , por
lo que cada uno de ellos tiene asociado un puerto .
Además
de estas direcciones globales , cada estación o terminal de una subred debe de
tener una dirección de subred ( generalmente en el nivel MAC ) .
Hay
ocasiones en las que se usa un identificador de conexión ; esto se hace así
cuando dos estaciones establecen un circuito virtual y a esa conexión la
numeran ( con un identificador de conexión
conocido por ambas ) . La utilización de este identificador simplifica los
mecanismos de envío de datos ya que por ejemplo es más sencillo que el
direccionamiento global .
Algunas
veces se hace necesario que un emisor emita hacia varias entidades a la vez y
para eso se les asigna un direccionamiento similar a todas .
8.
Multiplexación : es posible multiplexar las conexiones de una capa hacia
otra , es decir que de una única conexión de una capa superior , se pueden
establecer varias conexiones en una capa inferior ( y al revés ) .
9.
Servicios de transmisión : los servicios que puede prestar un protocolo
son :
Prioridad
: hay mensajes ( los de control ) que deben tener prioridad respecto a otros .
Grado
de servicio : hay datos que deben de retardarse y otros acelerarse ( vídeo ) .
Seguridad
.
Protocolo CSMA/CD.
Carrier
Sense Mutiple Acces with Collision Detection. En este tipo de red cada estación
se encuentra conectada bajo un mismo bus de datos, es decir las computadoras se
conectan en la misma línea de comunicación (cablado), y por esta transmiten los
paquetes de información hacia el servidor y/o los otros nodos. Cada estacion se
encuentra monitoriando constantemente la línea de comunicación con el objeto de
transmitir o resibir sus mensajes.
Estándares para redes de la IEEE.
- IEEE 802.1
Estándar
que especifica la relación de los estándares IEEE y su interacción con los
modelos OSI de la ISO, así como las cuestiones de interconectividad y
administración de redes.
- IEEE 802.2
Control
lógico de enlace (LLC), que ofrece servicios de "conexión lógica" a
nivel de capa 2.
- IEEE 802.3
El
comité de la IEEE 802. 3 definió un estándar el cual incluye el formato del
paquete de datos para EtherNet, el cableado a usar y el máximo de distancia
alcanzable para este tipo de redes. Describe una LAN usando una topologia de
bus, con un metodo de acceso al medio llamado CSMA/CD y un cableado coaxial de
banda base de 50 ohms capaz de manejar datos a una velocidad de 10 Mbs.
- IEEE 802.3 10Base5.
El
estándar para bus IEEE 802.3 originalmente fue desarrollado para cable coaxial
de banda base tipo Thick como muna norma para EtherNet, especificación a la
cual se hace referencia como 10Base5 y describe un bus de red de compuesto por
un cable coaxial de banda base de tipo thick el cual puede transmitir datos a
una velocidad de 10Mbs. sobre un máximo de 500 mts.
- IEEE 802.3 10Base2.
Este
estándar describe un bus de red el cual puede transmitir datosa una velocidad
de 10 Mbs sobre un cable coaxial de banda base del tipo Thin en una distancia
máxima de 200 mts.
- IEEE 802.3 STARLAN.
El
comité IEEE 802 desarrllo este estándar para una red con protocolo CSMA el cual
hace uso de una topología de estrella agrupada en la cual las estrellas se
enlazan con otra. También se le conoce con la especificación 10Base5 y describe
un red la cual puede transmitir datos a una velocidad de 1 Mbs hasta una
distancia de 500 mts. usando un cableado de dos pares trenzados calibres 24.
- IEEE 802.3 10BaseT.
Este
estándar describe un bus lógico 802.3 CSMA/CD sobre un cableado de 4 pares
trenzados el cual esta configurado físicamente como una estrella distribuida,
capas de transmitir datos a 10 Mbs en un máximo de distancia de 100 mts.
- IEEE 802.4
Define
una red de topología usando el método de acceso al medio de Token Paassing.
- IEEE 802.5 Token Ring.
Este
estándar define una red con topología de anillo la cual usa token (paquete de
datos) para transmitir información a otra. En una estación de trabajo la cual
envía un mensaje lo sitúa dentro de un token y lo direcciona especificamente a
un destino, la estacion destino copia el mensaje y lo envía a un token de
regreso a la estación origen la cual remueve el mensaje y pasa el token a la
siguiente estación.
- IEEE 802.6
Red de
área metropolitana (MAN), basada en la topologia popuesta por la University of
Western Australia, conocida como DQDB (Distribuited Queue Dual Bus) DQDB
utiliza un bus dual de fibra óptica como medio de transmisión. Ambos buses son
unidireccionales, y en contra-sentido. Con esta tecnologia el ancho de banda es
distribuido entre los usuarios , de acuerdo a la demanda que existe, en proceso
conocido como "inserción de ranuras temporales". Puesto que puede
llevar transmisión de datos síncronicos y asíncronicos, soporta aplicaciones de
video, voz y datos. IEEE 802.6 con su DQDB, es la alternativa de la IEEE para
ISDN.
- IEEE 802.12
Se
prevé la posibilidad de que el Fast EtherNet, adémdum de 802.3, se convierta en
el IEEE 802.12.
MODELO OSI
Definición
Modelo abierto para arquitecturas funcionales
de red, periféricos , archivos a compartir , utilidad de red.El sistema de
comunicaciones del modelo OSI estructura el proceso en varias capas que
interaccionan entre sí . Un capa proporciona servicios a la capa superior
siguiente y toma los servicios que le presta la siguiente capa inferior .De
esta manera , el problema se divide en subproblemas más pequeños y por tanto
más manejables .
Para
comunicarse dos sistemas , ambos tienen el mismo modelo de capas . La capa más
alta del sistema emisor se comunica con la capa más alta del sistema receptor ,
pero esta comunicación se realiza vía capas inferiores de cada sistema .La
única comunicación directa entre capas de ambos sistemas es en la capa inferior
( capa física ) .
Los
datos parten del emisor y cada capa le adjunta datos de control hasta que
llegan a la capa física . En esta capa son pasados a la red y recibidos por la
capa física del receptor . Luego irán siendo captados los datos de control de
cada capa y pasados a una capa superior . Al final , los datos llegan limpios a
la capa superior .
Cada
capa tiene la facultad de poder trocear los datos que le llegan en trozos más
pequeños para su propio manejo . Luego serán reensamblados en la capa paritaria
de la estación de destino .
Características
1.
Arquitectura:
Conocimiento
del trafico.
Trama
- división de la información.
Paquete
- todos los datos a ser enviados.
Segmento
- Conjunto de trama.
2.
Medio de Transmisión:
Nic -
red
Asociación
-router,bridge,gateway.
Tecnología
- red "lan, wan,man".
3.
Topología:
Distancia.
Distribución.
Enrutamiento
4.
Capacidad mucha de banda:
Proceso
estocastico.
Probabilidad
de llegada.
Distribución
"binomial- normal ".
