*Tecnologa de Redes *Conceptos Generales

Conceptos generalesTopologasTipos de redes

INDICE

Conocer los principios bsicos de las redes Conocer los tipos de redes

Conocer las topologas de las redes Objetivos

HistoriaCada uno de los tres siglos pasados ha estado dominado por una sola tecnologa. El siglo XVIII fue la etapa de los grandes sistemas mecnicos que acompaaron a la Revolucin Industrial. El siglo XIX fue la poca de la mquina de vapor.

HistoriaDurante el siglo XX, la tecnologa clave ha sido la recoleccin, procesamiento y distribucin de informacin.Entre otros desarrollos:Instalacin de redes telefnicas en todo el mundo.

HistoriaDe la invencin de la radio y la televisin, al nacimiento y crecimiento sin precedente de:La industria de los computadoras. La puesta en orbita de los satlites de comunicacin.

HistoriaA medida que avanzamos en este siglo, se ha dado una rpida convergencia de estas reas:Las diferencias entre la captura.El transporteAlmacenamiento Procesamiento de informacin

HistoriaOrganizaciones con diversas oficinas dispersas en una amplia rea geogrfica esperan tener la posibilidad de por ejemplo:Examinar en forma habitual el estado actual de todas ellas, simplemente oprimiendo una tecla.

HistoriaY as a medida que crece nuestra habilidad para recolectar procesar y distribuir informacin, la demanda de mas sofisticados procesamientos de informacin crece todava con mayor rapidez. La industria de computadoras ha mostrado un progreso espectacular en muy corto tiempo

HistoriaEl viejo modelo de tener una sola computadora para satisfacer todas las necesidades de clculo de una organizacin.Se est reemplazando por : Nmero grande de computadoras separados, pero interconectados, que efectan el mismo trabajo.

Conceptos bsicos sobre redesQu es una red?

Sistema de interconexin de computadoras que permite compartir recursos e informacin.

Tambin se puede definir como estructura formada por un conjunto de elementos tanto fsicos como lgicos, con el fin de conseguir la interconexin de varias estaciones de teleproceso y poder as llevar la informacin de unas a otras.

Conceptos bsicos sobre redesPodemos entender entonces por una coleccin interconectada de computadoras autnomos. Se dice que los computadoras estn interconectados, si son capaces de intercambiar informacin

Conceptos bsicos sobre redesLa conexin puede realizarse :Hilo de cobreFibra pticaEl uso de lserMicroondas Satlites de comunicaciones.

EmisorReceptorMedioElementos de la comunicacin.

Una red de ordenadores est formada por diferentes elementos.

Adaptadores o tarjetas de red que capaciten al PC conectarse a la red. Un cable entre los adaptadores a travs del cual viajan los datos. Finalmente, una determinada topologa y una estructura de red. Elementos principales de una red

Comunicacin entre diferentes puestos de trabajo.- En una empresa los trabajadores deban comunicarse por telfono o desplazndose. Informacin oportuna donde se requiere.- Facilita el intercambio de informacin entre los distintos miembros de un grupo de forma rpida y sencilla.Racionalizacin del uso de recursos. Abaratamiento de costos:Comparticin de recursos software (programas, archivos)Hardware. (impresoras, modem, fax, unidades de respaldo)- Comparticin de bases de datos. Beneficios de las redes de comunicacin

Las redes en general, consisten en "compartir recursos.Uno de sus objetivo es hacer que todos los programas, datos y equipo estn disponibles para cualquiera de la red que as lo solicite, sin importar la localizacin fsica del recurso y del usuario. Beneficios de las redes de comunicacin

Beneficios de las redes de comunicacinEn otras palabras, el hecho de que el usuario se encuentre a 1000 km de distancia de los datos, no debe evitar que este los pueda utilizar como si fueran originados localmente.

Beneficios de las redes de comunicacinProporcionar una alta fiabilidad. Contar con fuentes alternativas de suministro.

Beneficios de las redes de comunicacinPor ejemplo :Todos los archivos podran duplicarse en dos o tres mquinas, de tal manera que si una de ellas no se encuentra disponible, podra utilizarse una de las otras copias.

Un ejemplo de red muy sencilla se ve en la figura:

Datos Grficos Voz Audio VdeoInformacin transmitida en las redes

Tipos o clases de redesLas redes se pueden catalogar segn las formas siguientes:

De acuerdo al espacio fsico que ocupa. Segn la topologa que tiene implementada. Segn el software que la sostiene. Segn su finalidad, etc.

Tipos o clases de redesDe acuerdo al espacio fsico que ocupa. Redes de rea extensa WAN (Wide Area Network):- Abarca diferentes ciudades e incluso diferentes pases.- 100 Km a 1000 Km. Redes de rea metropolitana MAN (Metropolitan Area Network):- Se extiende por varios edificios dentro de una misma ciudad.- 10 Km a 100 Km Redes de rea local LAN (Local Area Network):- Ambito geogrfico muy limitado (uno o varios edificios muy prximos). - 1 Km a 10 Km.

Tipos o clases de redesInternet:- Red de redes vinculada por gateways (ordenadores que pueden traducir entre formatos incompatibles.- Red a nivel mundial.

Dimetro:

Tasa:

Informacin:

Pertenencia:< 10 km.

4 - 1024 Mbps

Datos, grficos,voz*, audio*, vdeo*

El usuario10 - 100 km.

50 - 622 Mbps

Datos, grficos,voz, audio, vdeo

Servicio pblico< 100,000 km.

< 2 Mbps

Datos, grficos,voz, audio, vdeo

Servicio pblicoLANMANWANNota * : En algunas redes locales no se pueden transmitir adecuadamente estos tipos de informacinComparacin de los tipos de red

Grfica de los tipos de red

Cubren un edificio o un campus Altas tasas de transmisin La infraestructura es propia de la empresa usuariaRedes de rea local (LAN)

Interfaces (fibra ptica) Cubren una ciudad y su rea metropolitana Altas tasas de transmisin Infraestructura de una empresa de servicios pblicosRedes de rea metropolitana (MAN)

Pueden cubrir todo el planeta Usualmente bajas tasas de transmisin Infraestructura de una empresa de servicios pblicos Redes de rea amplia (WAN)

Atendiendo a las dimensiones de estas se suelen clasificar en: Redes dedicadas:- Son aquellas en las que las lneas de comunicacin son diseadas e instaladas por el propio usuario para su uso particular, o bien alquiladas a compaas de telecomunicaciones, pero con la particularidad de un uso exclusivo.Ventajas:- Adaptabilidad a los requerimientos de las necesidades del usuario.- Rapidez y confidencialidad.Inconvenientes: Economa (es caro).

Redes compartidas:- Son las redes en las que las lneas de comunicacin estn diseadas para dar servicio a varios usuarios. Normalmente son de uso pblico ofrecidas por servicio de telecomunicaciones, a las que se les paga un canon por su uso.Redes de rea extensa (WAN)

Redes de rea amplia (WAN)Ventajas:- Son ms baratas.- Las mejoras tcnicas que se realizan estn soportadas por todos los usuarios.- Incorporan los ltimos adelantos.- Ofrecen gran cantidad de servicios.Inconvenientes:- No tiene fcil adaptabilidad a los requerimientos del usuario.- Menor rapidez por saturacin de lneas.- Necesidad de incorporacin de sistemas de proteccin para garantizar la confidencialidad de datos.

Sistemas operativos de red Los sistemas operativos de red, incorporan herramientas propias de un sistema operativo como son las herramientas de manejo de ficheros y directorios. Incorporan tambin herramientas de gestin y mantenimiento de red, correo electrnico, envo de mensajes, copia de ficheros entre nodos, comparticin de recursos hardware, etc. Cada sistema ofrece una forma diferente de manejar la red y utiliza diferentes protocolos para la comunicacin.Existen muchos sistemas operativos capaces de gestionar una red, entre los cuales podemos citar:- Novell- Lantastic- Windows 3.11 para trabajo en grupo- Windows 95, 98, 2000- Unix- Windows NT- Linus- OS/2

Topologas de las redes La Topologa es la forma que se interconectan los dispositivos de una red, es decir, define nicamente la distribucin del cable que conecta los diferentes ordenadores.

Topologas de las redesFactores a tener en cuenta:- Distribucin de los equipos a interconectar.Tipo de ampliaciones que se van a ejecutar.Inversin que se requiere realizar.-Coste que se quiere invertir en el mantenimiento y actualizacin de la red.- Trfico que debe soportar.- Capacidad de expansin

Topologas de las redes Diferenciacin entre topologa fsica y topologa lgica:- Fsica: Forma en la que el cableado se realiza en una red.- Lgica: Es la forma de conseguir el funcionamiento de una topologa fsica, cableando la red de la forma ms eficiente. Topologas Fsicas puras: Topologa en bus. Topologa en anillo. Topologa en estrella. Topologas lgicas: Topologa en anillo-estrella. Topologa en bus-estrella.

Topologa en bus Consiste en un cable lineal que se extiende de una computadora a otra de un modo serie. Los extremos del cable terminan con una resistencia llamada terminador, que adems de indicar que no existen ms estaciones de trabajo, permite cerrar el bus. Ventajas: - Es una topologa fcil de instalar y mantener. -No existen elementos centrales del que dependa toda la red, cuyo fallo dejara inoperativas a todas las estaciones. Inconvenientes: Si se rompe el cable en algn punto, la red queda inoperativa por completo.

Topologa en anillo Es un caso especial y similar a la topologa en bus. El cable forma un bucle cerrado, y todas las estaciones se conectan a l. Sus principales inconvenientes son: Si se rompe el cable se paraliza toda la red. Es difcil de instalar. El mantenimiento es complicado.

Topologa en estrella Todos los ordenadores de la red estn conectados a un concentrador (Hub o Switch), que sirve de punto de unin. El concentrador se encarga de distribuir los paquetes de datos desde el origen hasta el destino. Para poder establecer comunicacin entre dos ordenadores, es obligado pasar por el punto central.

Topologa en estrella Ventajas: Si se rompe el cable slo se pierde conexin con el nodo que interconectaba.Es fcil detectar problemas en la red.Velocidad alta entre el nodo central y los extremos.Mayor flexibilidad a la hora de ampliar la red con la incorporacion de nuevos equipos Inconvenientes: - Alto costo.

Topologa en estrella Topologa en estrella activa: Se trata de una topologa que utiliza como punto central un hub activo, o bien un ordenador que hace las veces de servidor de red.En este caso el hub se encarga de repetir y regenerar la seal transferida, e incluso puede realizar estadsticas del rendimiento de la red.

Las topologas fsica y lgica son distintas aunque a veces se confundan.

En redes locales (LAN) el cableado debe tener siempre la topologa fsica de estrella, sin importar la topologa lgica, salvo en casos plenamente justificadosTopologas lgicas Topologa anillo-estrella:- Se disea para no tener los problemas de la topologa en anillo por rotura del cable.- Se utiliza un concentrador como dispositivo central o incluso un servidor de red (que a veces es uno de los nodos de la red). As si se rompe un cable slo queda inoperativo el nodo que lo conectaba.- El concentrador utilizado se denomina MAU (Unidad de Acceso Multiestacin). Contiene un anillo interno que se extiende a un anillo externo.- A simple vista parece una estrella, pero trabaja como un anillo.

Topologas lgicas: anillo-estrellaCuando la MAU detecta que un nodo se ha desconectado, puentea su entrada y salida para cerrar el anillo.

Topologas lgicas: bus-estrella Su topologa es de estrella pero funciona como un bus. El mtodo de acceso al medio es CSMA/CD, tpica del bus. Como punto central tiene un concentrador pasivo (hub), que implementa internamente el bus, al que estn conectados todos los puestos. La nica diferencia con la topologa mixta es el mtodo de acceso al medio.

Topologa fsica de estrella y lgica de estrella

Elementos que intervienen en las redes. Tarjetas de interfaz de red:- Las tarjetas de interfaz de red (NIC,s(Network Interface Cards)), son adaptadores instalados en un dispositivo para que ste se pueda conectar a la red.- Hay distintos tipos de tarjetas para distintos tipos de red.- Las principales caractersticas son: Operan a nivel fsico del modelo OSI de la ISO. Su circuitera gestiona muchas funciones de comunicacin en la red como:# Especificaciones mecnicas: Tipos de conectores para el cable.# Especificaciones elctricas: Definen los mtodos de transmisin de la in-formacin y las seales de control para dicha transferencia.# Mtodo de Acceso al Cable o medio (MAC): El MAC es el tipo de algoritmos que se utiliza para acceder al cable que sostiene la red. Estos mtodos estn definidos por las normas 802.x del IEEE.

Elementos que intervienen en las redes.Estos mtodos estn definidos por las normas 802.x del IEEE IE3. Este organismo define las caractersticas de los mtodos de acceso como por ejemplo CSMA, CSMA/CD, paso por testigo; estos son los mtodos utilizados en redes como ETHERNET, TOKEN-RING y FDDI.

Adaptadores de red:- Algunos ordenadores incorporan un adaptador de red integrado en placa.- Adaptadores ISA y PCI ( PCI con rendimiento superior ).- Adaptadores PLUG&PLAY.- Se clasifican segn el mtodo de acceso al cable.

Elementos que intervienen en las redes.Adaptadores ETHERNET: Son los ms utilizados en la actualidad por su bajo precio y prestaciones, ofreciendo una velocidad mxima de hasta 10 Mbps. En Ethernet original 100 Mbps. En Fast-Ethernet. Pueden utilizar cable coaxial, par trenzado o fibra ptica

Elementos que intervienen en las redes. Cables de red y medios inalmbricos:Una vez instalado un adaptador de red en cada ordenador, es necesario decidir el cable que los va a unir y por el cual van a viajar los datos. En realidad el tipo de cable debemos elegirlo antes, pues dependiendo del cable que queramos utilizar, se deber instalar un adaptador u otro.A esto es a lo que llamamos MEDIO.Los tres factores a tener en cuenta a la hora de elegir un cable para instalar una red son:- Velocidad de transmisin que queremos conseguir.- Distancia mxima entre ordenadores que vamos a conectar.- Nivel de ruido e interferencias habituales en la zona en que se va a instalar la red.Los tres tipos de cable ms utilizado son COAXIAL, PAR TRENZADO y FIBRA OPTICA.

Elementos que intervienen en las redes. Cable COAXIAL: - Es utilizado generalmente para seales de televisin.- Consiste en un ncleo de cobre rodeado de una capa aislante, generalmente de plstico o silicona. A su vez esta capa esta rodeada por una malla metlica que ayuda a bloquear las interferencias, y a su vez est rodeado por otra capa protectora.- Los conectores usados con este cable reciben el nombre de conectores BNC.- Le pueden afectar las interferencias externas, por lo que ha de estar apantallado para reducirlas.- Emite seales que pueden ser detectadas fuera de la red.- La velocidad de transmisin puede ser alta, de hasta 100 Mbps. Pero hay que tener en cuenta que a mayor velocidad de transmisin, menor distancia podemos cubrir, ya que el periodo de la seal es menor y se atena antes.

Elementos que intervienen en las redes. Cable de PAR TRENZADO:- Par trenzado sin apantallar ( UTP, Unshielded Twisted Pair )- Par trenzado apantallado ( STP, Shielded Twisted Pair ) - Se trata de dos hilos conductores de cobre aislados y trenzados entre s, para evitar acoples entre los distintos pares y disminuir as las interferencias electromagnticas.- Se trata del cableado ms econmico.- La mayora del cableado telefnico es de este tipo, pudiendo transmitir tanto seales analgicas como digitales.- Se usa en lneas ISDN RDSI.- El cable de par trenzado est dividido en categoras por el EIA/TIA.- Tiene una longitud mxima limitada a 100 metros. El conector que utiliza para conectarse a la tarjeta de red o adaptador, se denomina RJ45, parecido al RJ11 (para hilos de telefona).

Cables de fibra ptica:- Se trata de un medio muy flexible y muy fino ( 0.3 a 0.5 micras de dimetro), que conduce energa de naturaleza ptica mediante pulsos de luz a travs de una o varias fibras de cristal o silicio fundido. (1 Micra = 0,001 mm)- Su forma es cilndrica con tres secciones radiales: ncleo, revestimiento y cubierta.- La capa de revestimiento est formada con un ndice de refraccin menor, y la cubierta es de un material plstico o similar , que se encarga de aislar el contenido de aplastamientos, abrasiones, humedad, corrosin, etc...Elementos que intervienen en las redes.

Cables de fibra ptica:- Ofrece una velocidad de hasta 500 Mbps., y no resulta afectado por interferencias.- Gran mantenimiento de la confidencialidad ( no emite radiacin electromagntica ).- Los segmentos pueden ser hasta 2000 metros.- Una de las mayores desventajas es que resulta muy difcil pinchar en este cable para conectar un nuevo nodo, debiendo hacer empalmes y soldaduras con ayuda del microscopio.

Elementos que intervienen en las redes.

Transmisin inhalmbrica Luz infrarroja:- Permite la transmisin de informacin a velocidades muy altas: 10 Mbits/seg.- Consiste en la emisin de un haz de luz. Debido a esto, emisor y receptor han de verse (la luz viaja en lnea recta).- Pueden usarse espejos para modificar la luz transmitida.- Tienen problemas de interferencias, pues estos rayos no pueden atravesar objetos.Elementos que intervienen en las redes.

Transmisin inhalmbricaSeales de radio:- Consiste en la emisin/recepcin de una seal de radio, por lo que emisor y receptor deben estar en la misma frecuencia.- Puede traspasar objetos y no es necesaria visin directa entre emisor y receptor.- Velocidad de transmisin baja: 4800 Kbits/seg.- Resulta muy afectado por interferencias de otras ondas.Elementos que intervienen en las redes.

Microondas:- Nos permite conectar equipos entre los que exista visin directa.- Tienen una velocidad de transmisin alta.- Cuando se tienen que conectar equipos que no se ven, debe utilizarse antenas o satlites.Elementos que intervienen en las redes.

Hay que tener en cuenta que todos los medios por microondas, utilizan el aire como medio de transmisin, por lo que algunas de ellas pueden ser atenuadas por efectos atmosfricos. En emisiones por microondas terrestres se suelen usar antenas parablicas, se usan menos repetidores y amplificadores que con cable pero las antenas deben estar alineadas. Suelen tener bastantes interferencias.Elementos que intervienen en las redes.

En emisiones por microondas por satlite, Satlite que amplifique y retransmita la seal recibidaGire en una rbita geoestacionaria para poder mantener la alineacin con los emisores y receptores. Elementos que intervienen en las redes.

Las redes que utilizan este sistema suelen ser privadas dado su alto coste. El rango de frecuencias para la recepcin del satlite debe ser diferente del rango al que ste emite, para que no haya interferencias entre las seales que ascienden y las que descienden, ya que emite ondas unidireccionales.Elementos que intervienen en las redes.

Elementos que intervienen en las redes. HUBS (Concentradores):Un HUB es un dispositivo que se encarga de conectar entre s todos los equipos de una red con topologa en estrella.

Se trata del dispositivo de interconexin de redes ms simple que existe.

- Se trata de un armario de conexiones donde se centralizan todas las conexiones de una red, es decir, un dispositivo con muchos puertos de entrada/salida.

Elementos que intervienen en las redes. HUBS (Concentradores):- No tiene otra funcin que no sea la de centralizar conexiones.- Se suele utilizar para implementar topologas en estrella fsica pero funcionando como un bus lgico.- La mayora de los concentradores soportan autodeteccin de la velocidad en cada conector, lo que permite crear redes que trabajen en algunos tramos a 10 Mbps y en otros a 100 Mbps.Por ejemplo: si se quiere enviar informacin desde un nodo que trabaja con 10-base-t a otro con 100-base-t, la red trabajar a 10 Mbps hasta el concentrador y a 100 Mbps desde el concentrador hasta el 100-base-t.

Elementos que intervienen en las redes. Existen dos tipos de HUB,s:

Hub activo: Permiten conectar nodos de hasta 609 metros. Suelen tener entre 8 y 12 puertos. Realizan funciones de amplificacin y repeticin de seal.Hub pasivo: Son simples armarios de conexiones. Permiten conectar nodos a distancias de 30 metros. Suelen tener entre 8 y 12 puertos usualmente.

Elementos que intervienen en las redes. SWITCH:Cuando un hub recibe informacin, ste la reenva inmediatamente por todos los equipos que estn conectados a la red. Cuando un equipo detecta que la informacin puesta en la red le afecta, la procesar.

Un switch cuando recibe informacin, la reenva hacia el puerto a la que va dirigida y slo hacia l, por lo que soporta varias comunicaciones a la vez.

- Es bastante ms rpido que un hub.

Elementos que intervienen en las redes. Repetidores:Conectan a nivel fsico dos redes, o dos segmentos de red, cuando la distancia entre dos elementos es grande y por lo tanto la seal se atena, por lo que hay que regenerarla.

nicamente repite la seal transmitida, no la almacena.

Los dos segmentos a unir deben trabajar con el mismo mtodo de acceso al medio y con el mismo protocolo.

Los dos segmentos deben tener la misma direccin de red.

- Funcionan como un hub activo pero con una entrada y una salida.

Elementos que intervienen en las redes. BRIDGES (puentes):- Ayudan a resolver el problema de limitacin de distancias, junto a la limitacin de nodos en una red.- Trabajan a nivel de enlace, por lo que los protocolos deben ser los mismos.Se utilizan para: - Ampliar la extensin de la red, o el nmero de nodos que la constituyen.Unir redes con la misma topologa y mtodo de acceso al medio, o diferentes. - Reducir la carga de una red con mucho trfico, uniendo segmentos diferentes de una misma red.

Segmentacin de redes.Por qu segmentar una red?- Necesidad de sobrepasar el nmero de nodos que la topologa permite.- Mejorar el rendimiento de una red en la que ha aumentado el trfico.

Segmentacin de redes.- El dispositivo que se utiliza para segmentar redes debe ser inteligente ya que debe ser capaz de decidir a que segmento debe enviar la informacin llegado a l: si hacia el mismo segmento que la envi o hacia otro segmento.

Redes ms difundidas Redes ETHERNET:- Utiliza una topologa lineal (en bus).- Utilizaba habitualmente cable coaxial grueso y fino. Actualmente se usa el par trenzado por su mejor rendimiento.- Utiliza como mtodo de acceso al medio el de deteccin de portadora con deteccin de colisiones.- Tiene una velocidad superior a la anterior 10 Mbps, llegando incluso a 100 Mbps (Fast-ethernet).- Si se utiliza cable coaxial los tramos de cable se conectan mediante BNC instalando terminadores en los extremos. Si se utiliza par trenzado se conecta mediante RJ45.- Se puede cablear con fibra ptica.

Redes ms difundidas Redes TOKEN-RING:- Utiliza topologa en anillo, aunque puede tomar forma de estrella, ya que podemos conectar los equipos a una Unidad de Acceso Multiestacin (MAU).- Utiliza cable especial apantallado, aunque puede utilizar par trenzado.- El mtodo de acceso al medio es el de paso por testigo.- La velocidad de transmisin de de 4 a 16 Mbps.- La longitud total del anillo no puede sobrepasar los 366 metros.- La distancia mxima de una estacin a una MAU es de 100 metros.- Cada MAU puede conectar 8 estaciones.- Es necesario mantener el anillo lgico para el paso de testigo.- Podemos interconectar varias MAU,s a travs de puertos especiales de entrada y salida al anillo.