Planificación y administración de redes
Introducción a la comunicación de datos
Introducción a la comunicación de datos 1. Conceptos básicos. En 1982 aparecen los ordenadores personales, siendo hoy una herramienta común de trabajo. Esta difusión del ordenador ha impuesto la necesidad de compartir información, programas, recursos, acceder a otros sistemas informáticos dentro de la empresa y conectarse con bases de datos situadas físicamente en otros ordenadores, etc. En la actualidad, una adecuada interconexión entre los usuarios y procesos de una empresa u organización, puede constituir una clara ventaja competitiva. La reducción de costes de periféricos, o la facilidad para compartir y transmitir información son los puntos claves en que se apoya la creciente utilización de redes de transmisión tr ansmisión de datos. Una red de transmisión de datos es un conjunto de ordenadores conectados entre sí, que pueden comunicarse compartiendo datos y recursos sin importar la localización física de los distintos dispositivos. A través de una red se pueden ejecutar procesos en otro ordenador o acceder a sus ficheros, enviar mensajes, compartir programas, etc. Los ordenadores suelen estar conectados entre sí por cables. Pero si la red abarca una región extensa, las conexiones pueden realizarse a través de líneas telefónicas, microondas, líneas de fibra óptica e incluso satélites. Cada dispositivo activo conectado a la red se denomina nodo. Un dispositivo activo (nodo) es aquel que interviene en la comunicación de forma autónoma, sin estar controlado por otro dispositivo. Por ejemplo, determinadas impresoras son autónomas y pueden dar servicio en una red sin conectarse a un ordenador que las maneje; estas impresoras son nodos de la red.
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Si deseamos permitir la comunicación entre varios ordenadores, necesitamos conectarlos a una red de transmisión de datos. Esta red está formada por tres partes fundamentales: a)
Nodos o terminales : son los equipos que se comunican, como ordenadores, teléfonos, impresoras de red, etc. Estos determinan la naturaleza de la información que va a tener que manejar la red (voz, datos, etc.).
b)
Dispositivos de red : se corresponde con el conjunto de elementos físicos que hacen posible la comunicación entre el nodo emisor y el nodo receptor. Estos dispositivos son: i.
Canal de comunicación: es el medio por el que circula la información.
ii.
Elementos de interconexión: son los encargados de interconectar todos los terminales de la red y también trabajan para seleccionar el mejor camino por el que circulará la información (en caso de que exista más de un camino, que será lo normal).
iii. Adaptadores de red : son los encargados de convertir el formato de información de los nodos (normalmente en forma de señales eléctricas) en el formato utilizado por la red de comunicación (señales eléctricas, ondas de radio, pulsos de luz, etc.). c)
Programas de red : son todos los programas que permiten controlar el funcionamiento de la red, para hacerla más fiable, cómoda de usar, etc.
2. Servicios y protocolos. Las redes están orientadas a la transmisión de la información entre determinas zonas geográficas. Esta idea tan general se convierte en la práctica en muchos kilómetros de cableado conectados a centralitas y otros dispositivos, todo ello destinado a ofrecer un conjunto de servicios al usuario. Los servicios de comunicaciones proporcionados por una red de transmisión de datos siguen unos protocolos bien establecidos y estandarizados. Si a una red en particular se le desea añadir una funcionalidad concreta, se deberá comprobar si posee el protocolo adecuado o hay que añadírselo. Un protocolo de red define unas normas a seguir a la hora de transmitir la información, normas que pueden ser: velocidad de transmisión, tipo de información, formato de los mensajes, etc.
3. Clasificación de las redes. Las redes se clasifican en diferentes tipos atendiendo a distintos criterios. A continuación se relacionan varias clasificaciones según los criterios más importantes.
3.1. Según la titularidad de la red. Esta clasificación atiende a la propiedad de la red, por lo que se puede hacer una división en dos tipos de redes:
Redes dedicadas: son aquellas en la que sus líneas de comunicación son instaladas por el usuario, o bien, alquiladas a las compañías de comunicaciones para uso exclusivo del cliente. Un ejemplo de este tipo de redes es la red local de un instituto.
Redes compartidas : son aquellas en las que las líneas de comunicación soportan información de diferentes usuarios. Se trata en todos los casos de redes de servicio público ofertadas por las compañías de telecomunicaciones bajo cuotas de alquiler en función de tiempo de conexión,
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velocidad de transmisión, cantidad de información, etc. Ejemplo de este tipo son la red de telefonía fija, la red de telefonía móvil, etc.
3.2. Según su topología. Por topología de una red habitualmente se entiende la forma de la red, es decir, la forma en que se lleva a cabo la conexión de todos sus nodos. Las topologías más habituales son las siguientes:
Malla: Una red tiene una topología de malla o es una red de malla cuando cada nodo está conectado a uno o más de los otros nodos. De esta manera es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos. Este tipo de redes tiene la ventaja de que, si una ruta falla, se puede seleccionar otra alternativa, pero con el inconveniente de que son redes de coste de construcción alto.
Bus: La topología en bus es un diseño sencillo en el que un solo cable, que es conocido como “bus”, es compartido por todos los dispositivos de la red. El cable va recorriendo cada uno de los ordenadores y se utiliza una terminación en cada uno de los dos extremos. Los nodos se conectan al bus utilizando generalmente un conector en T.
La topología de bus permite que todos los nodos de la red puedan ver todas las señales los demás, lo que puede ser ventajoso si desea que todos los nodos obtengan esta información. Sin embargo, puede representar una desventaja, ya que es común que se produzcan problemas de colisiones, que se pueden paliar segmentando la red en varias partes. Las ventajas de las redes en bus son su sencillez y economía. Un inconveniente, a parte de las colisiones, es que si el cable falla en cualquier punto, toda la red deja de funcionar.
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Anillo: Topología de red en la que las estaciones se conectan formando un anillo. Cada estación está conectada a la siguiente y la última está conectada a la primera. Cada estación tiene un receptor y un transmisor que hace la función de repetidor, pasando la señal a la siguiente estación del anillo. El anillo es unidireccional, de tal manera que los paquetes de información que transportan datos circulan por el anillo en un solo sentido. En este tipo de red la comunicación se da por el paso de un token o testigo, el cual va pasando de un ordenador al siguiente en el anillo, el ordenador que posee el testigo es el único que podrá transmitir, y si no tiene nada que enviar, pasa el testigo al siguiente nodo, de esta manera se evita perdida de información debido a colisiones. Cabe mencionar que si algún nodo de la red se cae (termino informático para decir que esta en mal funcionamiento o no funciona para nada) la comunicación en todo el anillo se pierde.
Estrella: Los nodos de la red se conectan con cables dedicados a un nodo central que es una caja de conexiones (hub, switch o router). En una topología en estrella cada estación de trabajo tiene su propio cable dedicado, por lo que habitualmente se utilizan mayores longitudes de cable. La detección de problemas de cableado en este sistema es muy simple al tener cada estación de trabajo su propio cable. Por la misma razón, la resistencia a fallos es muy alta ya que un problema en un cable afectará sólo al nodo que se conecta a la red a través de él.
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Árbol: La topología en árbol es parecida a una serie de redes en estrella interconectadas entre sí.
3.3. Según la forma de transferir la información desde el origen al destino.
Redes conmutadas : En este tipo de redes el nodo emisor envía información al nodo receptor y es la red la encargada de habilitar un camino de conexión entre los dos nodos. Existe tres formas de hacer esto: −
Conmutación de circuitos : en este tipo de comunicación se establece un camino único dedicado. La ruta que sigue la información se establece durante todo el proceso de comunicación. Una vez finalizada la comunicación se libera la ruta de conexión. Este método es el empleado en las llamadas telefónicas.
−
Conmutación de mensajes : la información completa del mensaje junto con la dirección de destino la envía el emisor al siguiente nodo de la red según un criterio de ruta para llegar al destino. Cuando toda la información llega al primer nodo, éste utilizando otro criterio de ruta envía todo el mensaje al siguiente nodo y así sucesivamente hasta llegar al nodo destinatario.
−
Conmutación de paquetes : en este caso el mensaje a enviar se divide en fragmentos o paquetes, cada uno de los cuales es enviado a la red y circulan por ésta hasta llegar a su destino. Todos los paquetes no tienen que ir por el mismo camino, cuando un paquete llega a un nodo, éste lo reenvía al siguiente nodo según un criterio de ruta, y es en el nodo destino donde se ensamblarán los paquetes en orden para mostrar el mensaje.
Redes de difusión: en este caso, un equipo o nodo envía la información a todos los nodos a los que está conectado y es el destinatario el encargado de seleccionar y captar esa información. Esta forma de transmisión de la información está condicionada por la topología de la red, ya que ésta se caracteriza por disponer de un único camino de comunicación que debe ser compartido por todos los nodos. Esto quiere decir que debe tener una topología de bus o anillo, o debe estar basada en enlaces por ondas de radio. Aunque a primera vista este tipo de redes pueda resultar poco
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eficiente, en la práctica es muy utilizado en redes de tamaño reducido, pues no requieren del uso de complicados dispositivos de conmutación para seleccionar rutas ya que sólo hay una, que es compartida por todos.
3.4. Según su localización geográfica.
Redes de área local (LAN ): una LAN es una red cuya extensión no sobrepasa el mismo edificio donde está instalada.
Red campus: una red campus se extiende entre varios edificios dentro de un mismo polígono industrial, que se conectan generalmente a un tendido de cable principal.
Red de área metropolitana (MAN ): una red MAN está confinada dentro de una misma ciudad y se haya sujeta a regulaciones locales. Puede constar de varios recursos públicos o privados, como el sistema de telefonía local, sistemas de microondas locales o cables enterrados de fibra óptica. Una empresa local construye y mantiene la red, y la pone a disposición del público. Pueden ser utilizadas por empresas para conectar sus LAN que se encuentran distribuidas en distintas sedes de la misma ciudad.
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Red de área extensa (WAN) : estas redes abarcan varias ciudades, regiones o países. Los enlaces WAN son ofrecidos generalmente por empresas de telecomunicaciones públicas o privadas. Su función fundamental está orientada a la interconexión de redes o equipos terminales que se encuentran ubicados a grandes distancias entre sí.
4. Normalización y organismos. Las primeras redes de computadoras que se construyeron, tanto comerciales como militares, utilizaban sus propios protocolos. Esta situación llevó a que l as empresas mantuvieran redes de diferentes fabricantes. Cuando necesitaron comunicar esas redes, surgieron los problemas: los sistemas de transmisión no eran compatibles y, o bien había que deshacerse de todo lo instalado y montar redes nuevas, o bien había que desarrollar equipos adaptadores de redes, una alternativa de coste muy elevado. A partir de entonces se comprobó que era necesario definir un conjunto de normas, que permitiera coordinar a todos los fabricantes. Estas normas posibilitan la comunicación entre diferentes equipos y permiten que éstos tengan un menor coste y una mayor adaptación. Las normas de dividen en dos categorías: Estándares de facto: viene de la palabra que en latín significa de hecho y a este grupo pertenecen los estándares que simplemente aparecieron y se impusieron en el mercado por su extensa utilización. El sistema operativo UNIX se ha convertido en un estándar de facto pues ha sido copiado por otros fabricantes: SCO, Minix, Linux, etc. Estándares de jure: viene del latín que significa por ley y se trata de estándares formales y legales acordados por algún organismo de estandarización autorizado. Existen varias organizaciones dedicadas a tareas de normalización y estandarización. Entre ellas destacamos:
ISO (Internacional Standard Organization): es una organización de carácter voluntario que agrupa a 89 países. Ha desarrollado estándares para las naciones participantes. Uno de sus comités se ocupa de los sistemas de información, que ha desarrollado el modelo de referencia OSI y protocolos para varios niveles de este modelo. ISO también ha desarrollado otros estándares en otros campos, como el ISO 216 (para medidas de papel, como A4), ISO 9000 (sistemas de gestión de calidad), ISO 3166 (códigos de países), etc.
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ANSI (American Nacional Standards Institute): Asociación con fines no lucrativos, formada por fabricantes, usuarios, compañías que ofrecen servicios públicos de comunicaciones y otras organizaciones interesadas en temas de comunicación. Es el representante estadounidense de ISO, que adopta con frecuencia los estándares ANSI como normas i nternacionales.
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) : Es la mayor organización internacional sin ánimo de lucro formada por profesionales de las nuevas tecnologías. Crea estándares en las áreas de ingeniería eléctrica y computación , como el estándar IEEE 802 para redes de área local o el estándar POSIX para sistemas operativos.
IETF (Internet Engineering Task Force): Es una organización creada en Estados Unidos para desarrollar los estándares que funcionan en Internet. Los documentos que publica se denominan RFC y son la base de todas las tecnologías que funcioan en Internel (RFC 2616 para http, RFC 959 para FTP, RFC 854 para Telnet, etc.).
W3C (World Wide Web Consortium) : es un organismo cuyo objetivo es producir estándares para todas las tecnologías que engloba la Word Wide Web (WWW). Sus estándares son publicados de forma libre para que lo adopten los fabricantes. Algunas de sus recomentadaciones son XHTML, CSS, DOM, XML, etc., utilizados para el diseño de páginas web.
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