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REDES COMPUTACIONALES

Ing. Tanya Recalde Ch.Ingeniera en Sistemas ComputacionalesUniversidad Católica de Santiago de Guayaquil

Capítulo 4Terminología de las Redes

4.1. Redes de Datos.-

Las redes de datos se desarrollaron como consecuencia de que las agencias de gobierno y las empresas necesitaban intercambiar información electrónica a grandes distancias.

En la antigüedad las computadoras eran aisladas, que en ocasiones tenían impresoras conectadas.


Para compartir información lo hacían a <través de medios de almacenamientos secundarios lo que no era lo más eficaz y barata.


Las empresas necesitaban solucionar los siguientes problemas:

Cómo evitar la duplicidad de equipamiento y recursos.

Cómo comunicarse de forma eficaz. Cómo configurar y administrar una red.


Las empresas se dieron cuenta que la tecnología de redes podría aumentar la productividad, lo que generó en una explosión en la década de los 80 , con una variedad de equipos y software en este campo.

Está variedad de hardware y software generó incompatibilidad de esta partes porque eran de tecnología propietaria.


Una primera solución fue la creación de los estándares LAN (red de área local), lo que permitía mezclar y emparejar equipos de distintos fabricantes, lo cual facilitó la estabilidad de las redes de computadoras.


A medida que aumentó el uso de computadoras en las empresas, se hizo obvio que incluso las LAN eran insuficientes. Ahora un departamento o empresa eran un tipo de islas electrónicas.

Es cuando aparece las redes de área metropolitanas y las redes de área amplia.


Concentrador

Una LAN sencilla


Una WAN

Capítulo 4Historia de las redes de computadoras

Periodo Descripción

Década de los 40 Dispositivos electromagnéticos grandes propensos a fallos.

1947 Invención del transitor

Década de los 50 Se inventó el circuito integrado

Década de los 60 Mainframes con terminales

Finales de los 60 y década 70 Aparecen las minicomputadoras

1977 Apple Computer introdujo las microcomputadoras (PC)

1981 IBM introduce su primer PC

Mediados de la década de los 80 Aparecen los módems. Comunicación punto a punto.

Capítulo 4Protocolos de Red

Un protocolo es una descripción formal de un conjunto de reglas y convenciones que gobiernan el modo en que se comunican los dispositivos en una red.

Los protocolos determinan el formato, la temporización, la secuenciación y el control de errores en la comunicación de datos.


Sin protocolos, la computadora no puede crear o reconstruir el flujo de bits entrante desde otra computadora a fin de obtener los datos originales.

Estas reglas sobre redes las crean y mantienen diferentes organizaciones y comités: IEEE, ANSI, TIA, EIA, ITU.


IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers).

ANSI (American antional Standards Institute). TIA ( Telecomunication Industry Association). EIA (Elecronic Industries Alliance). ITU (International Communication Union)

antiguamente conocido como CCITT (Comité Consultatif International Téléfonique et Télégraphique).

Capítulo 4Redes de área local (LAN)

Las LAN están diseñadas para hacer lo siguiente:

Operar dentro de una zona geográfica limitada

Permitir a muchos usuarios acceder a medios de gran ancho de banda

Proporcionar conectividad a tiempo completo a los servicios locales

Conectar físicamente dispositivos adyacentes.

Capítulo 4Redes de área local (LAN)

Algunas tecnologías LAN comunes son:

Ethernet Token Ring FDDI

Capítulo 4Redes de área amplia (WAN)

Las WAN interconectan LAN, que proporcionan acceso a las computadoras o servidores de ficheros en otros lugares.

La posibilidad de enviar un mensaje instantáneo a alguien en cualquier lugar del mundo ofrece las mismas capacidades de comunicación que solo eran posibles si las personas estaban en la misma oficina o espacio físico.


Las WAN están diseñadas para hacer lo siguiente:

Operar sobre grandes áreas geográficamente separadas.

Permitir que los usuarios mantengan una comunicación en tiempo real con otros usuarios.

Proporcionar recursos remotos a tiempo completo conectados a los servicios locales.

Ofrecer servicios de correo electrónico, WWW, transferencia de ficheros y comercio electrónico.


A continuación tiene algunas tecnologías WAN comunes:

Módems RDSI (red Digital de Servicios Integrados) DSL (Digital Subscriber Line) o línea de

abonado digital. Frame Relay Series portadoras t (EEUU) y E (Europa): T1,

E1, T3, E3, etc. Red óptica síncrona (SONET)

Capítulo 4Redes de área metropolitanas (MAN)

Las siguientes características diferencian a las MAN de las LAN y las WAN.

Las MAN interconectan usuarios en un area o región geográfica más grande que la cubierta por una LAN, pero más pequeña que una WAN.

Las MAN conectan redes en una ciudad formando una sola red grande

Las MAN también se utilizan para interconectar varias LAN puenteándolas con líneas backbone.

Capítulo 4Redes especializadas ubicadas dentro de una LAN

1. Redes de área de almacenamiento (SAN)

2. Tecnología de centro de datos.

3. Intranets

4. Extranets

5. Redes virtuales públicas (VPN)


1. Redes de área de almacenamiento (SAN)

Una SAN es una red de alto rendimiento dedicada que mueve datos entre servidores y recursos de almacenamiento. Las tecnología SAN permite una conectividad de alta velocidad servidor-a-almacenamiento, almacenamiento-a-almacenamiento, servidor-a-servidor


SAN

Red IP frontal


Las SAN tiene las siguientes características: Rendimiento. Las SAN permiten dos o más

servidores un acceso recurrente a alta velocidad a los discos o array de discos.

Disponibilidad. Espejo de datos a 10 Km. de distancia

Escalabilidad. Puede usar una gran variedad de tecnologías.


2. Tecnología de centro de datos

Un centro de datos, es una red globalmente coordinada de dispositivos designados para acelerar la distribución de información por la infraestructura de Internet.


Hospedaje WebComercio

electrónicoFlujo de datos Aplicación

Distribución de contenido y

administración

Enrutamiento del contenido

Conmutación de contenido

Distribución de contenido de

contorno

Servicios de red inteligentes

Red de capa 2/3 altamente disponible, escalable y de alto rendimiento

Redes de contenido

Servicios de distribución de servicios

Redes L2/L3

cable RDSIInalámbrico/fijo

móvil Dedicado


3. Intranet y ExtranetUna configuración común de una LAN es

una Intranet. Los servidores Web Intranet difieren de los servidores Web públicos en que estos últimos no tienen acceso a la intranet de una empresa sin los permisos y las contraseñas adecuadas.


Una extranet es una intranet parcialmente accesible para los foráneos autorizados. Mientras que una intranet reside dentro de un firewall y es accesible solo para las personas que son miembros de la misma empresa u organización, una extranet proporciona varios niveles de accesibilidad a los foráneos.


4. Redes privadas virtuales

Una VPN es una red privada construida dentro de una infraestructura de red pública, como Internet. Por ejemplo, gracias a una VPN, un teletrabajador puede acceder a la red de la sede central de la empresa a través de Internet construyendo un túnel seguro entre el PC del teletrabajador y un router VPN en la sede central.


Hay tres tipos principales de VPN:

Las VPN de acceso Las VPN Intranet Las VPN Extranet


Las VPN tiene las siguientes ventajas: Privacidad para socios comerciales o

teletrabajadores. Servicios de encriptación transparente

para los usuarios. Movilidad a los empleados y les permite

acceder con seguridad a la red corporativa.

Capítulo 4Ancho de Banda digital

Las LAN y las WAN han tenido siempre una cosa en común: el término ancho de banda.

El ancho de banda se define como la cantidad de información que puede fluir a través de una conexión de red en un periodo de tiempo dado.


La importancia del ancho de banda.-

El ancho de banda es finito, independiente del medio utilizado.

El ancho de banda no es libre. El ancho de banda es un factor clave para

analizar el rendimiento de la red, diseñar nuevas redes y entender Internet.

La demanda de ancho de banda es siempre creciente.


Analogías que describen el ancho de banda digital.-

El ancho de banda es como la anchura de una tubería.

El ancho de banda es como el número de carriles de una autopista.


Medidas del ancho de banda digital.-

Aunque los términos ancho de banda y velocidad, se usan indistintamente, no son exactamente la misma cosa.

Aunque las dos tienen que ver con la cantidad de datos transmitidos no son iguales.


Unidad de ancho de banda Abreviatura Equivalente

Bit por segundo bps Unidad fundamental del ancho de banda

Kilobits por segundo Kbps 1000 bps

Megabits por segundo Mbps 1´000.000 bps

Gigabits por segundo Gbps 1.000´000.000 bps


Limitaciones del ancho de banda.-

El ancho de banda varía en función del tipo de medio, así como de las tecnologías LAN y WAN.

Medio Ancho de banda

Distancia máxima

Cable coaxial fino 10 Mbps 185 m.

Cable coaxial grueso 10 Mbps 500 m.

Cable UTP cat. 5 10 Mbps 100 m.


Tasa de Transferencia.-

El ancho de banda es la medida de la cantidad de información que puede moverse a través de la red en un periodo de tiempo dado. La tasa de transferencia (o rendimiento) se refiere al ancho de banda real.


Los siguientes son algunos de los factores que determinan la tasa de transferencia:

Dispositivos de internetworking Tipos de datos que se van a transferir Topología de red Número de usuarios en la red. La computadora del usuario El servidor Condición de energía Congestión


Calculo de la Transferencia de datos.-

T = S / BW

T = Tiempo de transferencia

S = Tamaño de fichero

BW = Ancho de banda

Capítulo 4Modelos de Red

Comprender el concepto de capas puede servir para entender la acción que se produce durante la comunicación entre dos computadoras.


El concepto de capas ayuda a entender la acción que se produce durante la comunicación entre dos computadoras.

¿Qué es el flujo? ¿Qué formas diferentes de flujos hay? ¿Qué normas gobiernan el flujo? ¿Dónde se produce el flujo?


Red ¿Cuál es el flujo? Diferentes formas Normas ¿Dónde?

Agua Agua Fría, caliente, potable, residual/alcantarilla

Normas de acceso (grifos), no tirar ciertas cosas al alcantarillado

Tuberías

Autopista Vehículos Camiones, coches, motos

Leyes de tráfico, y normas de urbanidad

Carreteras y autopistas

Correos Objetos Cartas (información escrita), paquetes

Normas de empaquetado y franqueo

Buzones, oficinas, camiones, aviones y personal de reparto

Telefonía Información Mensajes hablados Normas para acceder al teléfono y reglas de educación

Cables del sistema telefónico, ondas EM, etc.


El proceso de comunicación de redes es complejo. Este proceso consta de varios pasos y la manera más eficiente de implementar las comunicaciones de red es mediante un proceso por capas. Cada capa cumple una tarea específica.


Comprender el concepto de capas puede servir para entender la acción que se produce durante la comunicación entre dos computadoras. Cada capa es responsable de una parte específica de la comunicación por red.


Estas capas solo interactúan con las capas que tienen inmediatamente encima y debajo.

Los dos modelos de redes comunes que utilizan capas son el modelo de referencia OSI y el modelo de referencia TCP/IP.


El Modelo de referencia OSI.-El primer desarrollo de las LAN, MAN y

WAN fue en muchos sentidos caóticos.Para solucionar eso, la organización

internacional OSI estudió las redes DecNet, SNA y TCP/IP y propuso un modelo de referencia en la que los fabricantes se basen a la hora de diseñar y fabricar sus productos.


El modelo de referencia OSI tiene siete capas numeradas, cada una ilustrando una función de red en particular.

Capa7: capa de aplicaciónCapa 6: capa de presentaciónCapa5: capa de sesión


Capa 4: capa de transporteCapa 3: capa de redCapa 2: capa de enlace de datos Capa 1: capa física


La separación de las funciones de la red se llama división en capas. Divide la red en estas siete capas proporciona las siguientes ventajas:

Divide la comunicación de red en partes más pequeñas y sencillas.


Facilita la normalización de los componentes de red

Permite que diferentes tipos de Hw y Sw se comuniquen entre si.

Impide que los cambios en una capa afecten a las otras.

Divide la comunicación de la red en partes más pequeñas para hacer más fácil su comprensión y entendimiento.


Capa 7: la capa de aplicaciónEs la más cercana al usuario. Ej.: Telnet y

HTTP Capa 6: la capa de presentaciónAsegura que la información que se envía a

la capa de aplicación de un sistema se va a poder leer en la capa de aplicación. Ej.:PICT, TIFF, JPEG, MIDI,…


Capa 5: la capa de sesiónEstablece, administra y finaliza las sesiones

entre dos host de comunicación. Ej.: NFS (sistemas de archivos de red), X-Windows,..

Capa 4: la capa de transporteSegmenta los datos del sistema del host

remitente y los reordena en un flujo de datos en el sistema del host receptor. Ej.: TCP, UDP,…


Capa 3: la capa de red

Proporciona conectividad y una selección de ruta entre dos sistemas host. IP, IPX

Capa 2: la capa de enlace de datos

Proporciona un tránsito fiable a través de un enlace físico. Se ocupa del direccionamiento físico.


Capa 1: la capa física

Define las especificaciones eléctricas, mecánicas, procedimentales y funcionales para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas finales.

Capítulo 4Comunicaciones de igual a igual

Para que los paquetes de datos viajen desde el origen hasta el destino, cada capa del modelo OSI del origen deben comunicarse con la misma capa del destino.

A esto es lo que se llama comunicación de igual a igual (peer to peer).

Capítulo 4Comunicaciones de igual a igual

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de datos

Física

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de datos

Física

RED

Segmentos

Paquetes

Tramas

Bits

Capítulo 4Modelo TCP/IP

Aunque el modelo de referencia OSI está universalmente reconocido, el estándar abierto histórica y técnicamente de Internet es el Protocolo para el control de la transmisión/Protocolo Internet (TCP/IP).


El Departamento de Defensa de los EEUU (DoD) creó el modelo de referencia TCP/IP porque quería una red que pudiese sobrevivir en cualquier condición, incluso a una guerra nuclear.


Aplicación

AplicaciónPresentación

Sesión

Transporte Transporte

Red Internet

Enlace de DatosAcceso a la Red

Física

OSI TCP/IP

Capítulo 4Proceso de encapsulación detallado

La información que se envía a una red se denomina datos o paquetes de datos. Si una computadora (Host A) quiere enviar datos a otra (Host B), primero deben empaquetarse los datos mediante un proceso conocido como encapsulación.


La Encapsulación envuelve los datos con al información de protocolo necesaria antes de su tránsito por la red.

Por tanto, mientras el paquete de datos baja por las capas del modelo OSI, cada capa de dicho modelo añade una cabecera.


Flujo de datos Aplicación

Flujo de datos Presentación

Flujo de datos Sesión

Datos1 Datos2 Datos3 Transporte

Cabecera de red Datos1 Red

Cabecera de trama

Cabecera de red

Datos1Información

Final de TramaEnlace de Datos

Física

Origen

1111110000010101001001001001111101001001


Paso 1: Construir los datosPaso 2: Empaquetar los datos para el

transporte de extremo a extremoPaso 3: Añadir la dirección de red a la

cabeceraPaso 4: Agregar la dirección local a la

cabecera de enlace de datosPaso 5: Convertir los bits para la

transmisión


La Desencapsulación, se da cuando el dispositivo remoto recibe una secuencia de bits, la capa física en el dispositivo remoto para los bits a la capa de enlace de datos para su manipulación.


La capa de enlace hace lo siguiente:

Paso 1: Verifica que la dirección física de destino MAC coincida con la dirección de la PC.

Paso 2: Si los datos son errores los descartan y pueden pedir una retransmisión.

Paso 3: Extrae la cabecera y la información final y pasa los datos a la capa de red

Capítulo 4Dispositivos de Red

El equipamiento conectado directamente a un segmento de red se denomina dispositivo. Los dispositivos se dividen en:

Dispositivos de usuario final. Dispositivos de red.


Repetidores.-Son dispositivos de red que existen

en la capa 1. El propósito es regenerar y reenviar las señales de red a nivel de bits para hacer posible que estas viajen a largas distancias por los medios


Hubs.-El propósito de un hub es regenerar

señales de red. Un hub contiene múltiples puertos. Cuando un paquete llega a un puerto, es copiado en los otros puertos para que todos los segmentos de la LAN puedan ver todos los paquetes.


Las propiedades más importantes de los hubs son las siguientes:

Amplifican las señales. Propagan las señales a través de la red. No requiere filtrado. No requieren una determinación de ruta

o conmutación. Se utilizan como puntos de

concentración de red


Los hubs se emplean en redes Ethernet 10BaseT o 100BaseT.

Las señales que se envían a través del medio común se reciben en todos los dispositivos. Una colisión es cuando dos bits se propagan al mismo tiempo por la misma red.


El área de red donde se originaron los paquetes de daos y la colisión se llama dominio de colisión.

La función de los dispositivos de la capa 1 es simplemente facilitar la transmisión de señales.


Tarjetas de interfaz de red.-

Las NIC están consideradas como dispositivos de capa 2 porque cada una de ellas tiene un código único, denominado dirección de control de acceso al medio (MAC, Media Access Control)


Puentes.-

Es un dispositivo de capa 2 diseñado para crear dos o más segmentos LAN, cada uno de ellos con un dominio de colisión separado.


Puente


Las propiedades más importantes de los puentes son las siguientes:

Son más inteligentes que los hubs, es decir analizan las tramas entrantes y las envían basándose en la información de direccionamiento.


Recolectan y pasan paquetes entre dos o más segmentos de red.

Crean más dominios de colisión, permitiendo que más de un dispositivo pueda transmitir sin colisiones.

Mantiene direcciones de direcciones MAC.


Lo que define un puente es su filtrado de tramas de capa 2 y cómo se acomete.

El proceso que realiza el puente para distribuir un mensaje es el siguiente:


1. El puente compara las direcciones MAC de destino.

2. Si el puente sabe que la dirección MAC destino pertenece al mismo segmento de red, no envía el mensaje a los demás segmentos. (filtrado)


3. Si el puente determina que la dirección MAC destino no es del segmento, la direcciona al segmento respectivo


4. Si la dirección MAC de destino es desconocida para el puente, este difunde los datos a todos los dispositivos de red excepto aquel del que recibe el dato (Inundación o Flooding).


Una difusión es un paquete de datos enviado a todos los nodos de la red.

Un dominio de difusión consiste en todos los dispositivos conectados a una red que reciben el paquete de datos desde un nodo a todos los dispositivos de red.


Switches de capa 2.-También llamados switches LAN o de

grupo de trabajo.Es muy similar al puente pero más

rápido.Cada puerto Switch actúa como un

puente por separado es lo que se conoce como microsegmentación.


La microsegmentación permite la creación de segmentos privados o dedicados: un host por segmento. Le da todo el ancho de banda del medio.

Los switch full duplex le dan el doble del ancho de banda.


Routers.-

Un Router es un tipo de dispositivo de internetworking que pasa paquetes de datos entre redes basándose en direcciones de la capa 3. Un router puede tomar decisiones acerca de la mejor ruta para la distribución de datos por la red.


Trabajar en la capa 3 permite al router tomar decisiones basándose en direcciones de red, en lugar de las direcciones MAC individuales de la capa 2.

Pueden conectar diferentes tecnologías (Token Ring, Ethernet, FDDI).


El propósito de un router es examinar los paquetes entrantes, elegir la mejor ruta para ellos a través de la red y, después, conmutarlos al puerto de salida apropiado.


Los routers son el dispositivo regulador de tráfico más importante en las redes grandes. Virtualmente, permite la comunicación entre hosts ubicados en cualquier parte del mundo.


Gateway de voz.-

Un Gateway es un dispositivo de propósito especial que convierte la información de una pila de protocolos en otra.


DSLAM.-

Un multiplexor de acceso a línea de abonado digital (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) es un dispositivo utilizado en varias tecnologías DSL. Punto de interfaz entre un número de abonados y la red del proveedor.


CMTS.-Los operadores de cable utilizan el

sistema de terminación de módem por cable (Cable Modem Termination System) en varios puntos de concentración o hubs en la red por cable para proporcionar un acceso a Internet a alta velocidad y otros servicios de red, a abonados comerciales y domésticos.


Actualmente, los CMTS están diseñados para unidades multivecinales como edificios de apartamentos y hoteles.

Algunos pueden soportar miles de abonados.


Plataformas ópticas.-

Varias plataformas ópticas están disponibles para red óptica, que es, principalmente, una tecnología backbone, de área amplia.


Dispositivos de seguridad.-

Debido al incremento de extranet y teletrabajadores y usuarios móviles es de vital importancia el incremento de la seguridad en las redes.


Firewalls.-

El término se refiere a un programa firewall ejecutándose en un router o a un servidor o un componente de hardware independiente especial de una red. Un firewall protege los recursos de una red privada de los usuarios de otras redes


Servidores AAA.-

Un servidor AAA es un programa de servidor que manipula las solicitudes de usuario para acceder a una computadora y los recursos de la red.

Un servidor AAA proporciona servicios de autenticación, autorización y contabilidad para una empresa


Hubs VPN.-

Un hub VPN ofrece un poderoso acceso remoto y capacidad VPN sitio a sitio, una interfaz sencilla y un cliente VPN.


Dispositivos Inalámbricos.-

Una LAN inalámbrica (WLAN, Wireless LAN) ofrece todas las características y ventajas de las tecnologías lAN tradioconales, como Ethernet sin las limitaciones de los hilos o los cables.


NIC Inalámbricas.-

Todo cliente inalámbrico necesita una NIC inalámbrico p un adaptador cliente. Estos últimos están disponibles como tarjetas PCMCIA y PCI para proporcionar conectividad inalámbrica a estaciones de trabajo portátiles o de escritorio.


NIC Inalámbricas.-

Todos los adaptadores tienen antenas: las tarjetas PCMCIA las llevan integradas y las tarjetas PCI cuentan con una antena externa. Las antenas proporcionan el rango necesario para la transmisión y recepción de datos.


Puntos de acceso inalámbricos.-

Todos los adaptadores tienen antenas: las tarjetas PCMCIA las llevan integradas y las tarjetas PCI cuentan con una antena externa. Las antenas proporcionan el rango necesario para la transmisión y recepción de datos.

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