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Unidad I: INTRODUCCIÓN A LAS REDES
COMUNICACIÓN DE DATOS IPROFESORA:NELWI BÁEZ
CONTENIDO• Conceptos básicos de redes• Componentes, características. • Clasificación de las redes.• Modelos de Comunicación. • Topologías de redes.• Modelo de Referencia OSI. • Familia de Protocolos TCP/IP, DNS, DHCP, • Conceptos y terminología en la transmisión de Datos,
Analógico/digital. • Señales: Tipos, velocidad y capacidad de un canal,
perturbaciones del Canal.
RED
OSI ISO(MODELO DE INTERCONEXIÓN DE SISTEMAS ABIERTOS) (ORGANIZACIÓN INTERNACIONAL DE ESTÁNDARES)
Red de Datos
COMPONENTES DE UNA REDDe acuerdo con el manual de Cisco los componentes que se conectan directamente a un segmento de red, se clasifican en dos grupos:• LOS DISPOSITIVOS DE USUARIOS FINAL• LOS DISPOSITIVOS DE RED
DISPOSITIVOS DE USUARIO FINAL
EJEMPLO:
Estos dispositivos incluyen: computadoras, impresoras,
escáneres, entre otros, los cuales brindan diversos servicios a los
usuarios finales de una red de datos.
En general cualquiera de estos dispositivos que conectan a los usuarios a la red se
conoce con el nombre de HOST. (El cual les permite crear, compartir y obtener información desde y hacia la red.
Estando conectados entre sí
a través de la TARJETA DE
INTERFAZ DE RED (NIC)
DISPOSITIVOS DE RED
Por otra parte los dispositivos de red proporcionan:
La columna vertebral del
sistema de red
Los puntos de conexión con los dispositivos de
usuario final
Diversos esquemas de operatividad
como los concentradores (Switch, router
entre otros)
Conversión de los formatos de
datos
La administración de transferencia
de datos
En general se puede decir que los componentes de una red son los siguientes:
• Servidor: este ejecuta el sistema operativo de red y ofrece los servicios de red a las estaciones de trabajo.
• Estaciones de Trabajo: Cuando una computadora se conecta a una red, la primera se convierte en un nodo de la última y se puede tratar como una estación de trabajo o cliente. Las estaciones de trabajos pueden ser computadoras personales con el DOS, Macintosh, Unix, OS/2 o estaciones de trabajos sin discos.
Tarjetas o Placas de Interfaz de Red: Toda computadora que se
conecta a una red necesita de una tarjeta de interfaz
de red que soporte un esquema de red especifico,
como Ethernet, ArcNet o Token Ring. El cable de red
se conectara a la parte trasera de la tarjeta.
Sistema de Cableado: El sistema de la red esta
constituido por el cable utilizado para conectar entre si el servidor y las estaciones de trabajo.
Recursos y Periféricos Compartidos: Entre los
recursos compartidos se incluyen los dispositivos de almacenamiento ligados al servidor, las unidades de
discos ópticos, las impresoras y el resto de equipos que puedan ser
utilizados por cualquiera en la red.
Características.
• Las redes trabajan para la preservación y el surgimiento de la diversidad en todas sus formas.
• Las redes revalorizan lo pequeño y la escala apropiada para que las personas puedan ser partícipes responsables dentro de su comunidad.
• Las redes son descentralizadas, horizontales y extremadamente democráticas. Carecen de conducción o jerarquías. No hay forma de predecir o inducir comportamientos. No hay líneas de conducción ni órdenes pasadas por la cadena.
El principal producto de las redes es el procesamiento
de la información , transmitida mediante
canales de confianza y el compromiso compartido
Las redes son buenas para discernir e
introducir cosas o ideas completamente
nuevas.
Las redes son informales, ni siquiera están registradas.
Las redes carecen de fondos. Sus miembros pagan el costo de su propia participación compartiendo gastos mínimos sin cobrar cuotas societarias.
Las redes no tienen empleados pagos ni
cuentan con una burocracia de especialistas.
Las redes argumentan sobre
la base de términos éticos y morales antes que sobre
posiciones legales, científicas o
económicas.
Las redes originan el cambio social, encontrando
soluciones imaginativas a problemas comunes allí donde las medidas centralistas resultan
lentas o infructuosas.
Las redes funcionan sobre
una elevada medida de
reciprocidad.
Las redes están basadas en la comunicación directa entre
sus integrantes
Preguntas de Consolidación:
¿Qué es una red?
¿Que es un HOST?
¿Que es la NIC?
Diferencias entre los dispositivos de usuarios final y
los dispositivos de red
Mencione dos características de las redes
1
2
3
4
5
2 ptos
1 pto
1 pto
2 ptos
2 ptos
Clasificación de las redes.
Área de Red Local (LAN)
Una red local es la interconexión de varios
computadores y periféricos. Su
extensión esta limitada físicamente a un
edificio o a un entorno de unos pocos metros.
Su aplicación más extendida es la
interconexión de computadores,
servidores, impresoras, etc.; en oficinas, fábricas
y otros para compartir recursos e intercambiar
datos y aplicaciones.
Elementos de Una Red de Área Local
El servidor: es el elemento principal de procesamiento, contiene el sistema operativo de red y se encarga de administrar todos los procesos dentro de ella
Las estaciones de trabajo: en ocasiones llamadas nodos, pueden ser computadoras personales o cualquier terminal conectada a la red
El sistema operativo de red: es el programa que permite el control de la red y reside en el servidor.
En una LAN existen elementos de hardware y software entre los cuales se pueden destacar:
Elementos de Una Red de Área LocalLos protocolos de
comunicación: son un conjunto de normas que regulan la transmisión y
recepción de datos dentro de la red.
La tarjeta de interface de red: proporciona la
conectividad de la terminal o usuario de la red física, ya que maneja
los protocolos de comunicación de cada topología especifica.
Equipos de Red: Router, switches, etc.
Que permite la conexión de los
nodos en la red y su interconexión con
otras redes.
Elementos de Una Red de Área Local
Área de Red Metropolitana (MAN)
Es una red de alta velocidad (banda ancha) que dando cobertura en un área geográfica extensa, proporciona capacidad de integración de múltiples servicios mediante la transmisión de datos, voz y vídeo, sobre medios de transmisión tales como fibra óptica.
Cubre áreas superiores, que en algunos casos no se limitan a un entorno metropolitano sino que pueden llegar a una cobertura regional e incluso nacional mediante la interconexión de diferentes redes de área metropolitana.
Área de Red Metropolitana (MAN)
Área de Red Amplia (WAN)(Redes Distribuidas)
WAN es el acrónimo de Wide Area Network (red de área amplia). A nivel de alcance, esta red abarca desde unos 100km (País) hasta llegar incluso a 1000km (Continente).
Muchas WAN son construidas por y para una organización o empresa particular y son de uso privado, otras son construidas por los proveedores de Internet (ISP) para proveer de conexión a sus clientes.
Hoy en día Internet proporciona WAN de alta velocidad, y la necesidad de redes privadas WAN se ha reducido drásticamente mientras que las VPN que utilizan cifrado y otras técnicas para hacer esa red dedicada aumentan.
Área de Red Amplia (WAN)
Área de Red Personal (PAN)
PAN (Personal Area Network) se refiere a una red de computadoras de área personal. Se utilizan tecnologías como Bluetooth o Infrarrojos. Los dispositivos que acceden a ellas son de carácter inalámbrico.
Área de Red Personal (PAN)
Área de almacenamiento (SAN)
• Ejemplo:
Cliente/Servidor
La arquitectura cliente-servidor, modelo cliente-servidor o servidor-cliente es una forma de dividir y especializar programas y equipos de cómputo a fin de que la tarea que cada uno de ellos realizada se efectúe con la mayor eficiencia, y permita simplificarlas.
En esta arquitectura la capacidad de proceso está repartida entre el servidor y los clientes.
Por relación funcional
Cliente/Servidor
En la funcionalidad de un programa distribuido se pueden distinguir 3 capas o niveles:• Manejador de Base de Datos (Nivel de almacenamiento), • Procesador de aplicaciones o reglas del negocio (Nivel
lógico) y • Interface del usuario (Nivel de presentación)
P2PUna red informática entre iguales (peer-to-peer -que se traduciría
de par a par- y más conocida como P2P) se refiere a una red que no tiene clientes y servidores fijos, sino una serie de nodos que se comportan a la vez como clientes y como servidores de los demás nodos de la red.
Este modelo de red contrasta con el modelo cliente-servidor. Cualquier nodo puede iniciar o completar una transacción compatible.
Los nodos pueden diferir en configuración local, velocidad de proceso, ancho de banda de su conexión a la red y capacidad de almacenamiento.
Se refiere a como distribuyen, organizan o conectan el conjunto de computadoras o dispositivos dentro de una red, es decir, a la forma en que están interconectados los distintos nodos que la forman.
Por Topología de Red
Topología de Redes
Criterios para Elegir una Topología de Red
• Buscar minimizar los costos de encaminamiento (necesidad de elegir los caminos más simples entre el nodo y los demás)
• Tolerancia a fallos o facilidad de localización a estos.
• Facilidad de instalación y reconfiguración de la red.
Topología de Red de Bus o Canal
Los nodos se conectan formando un camino de comunicación v direccional con puntos de terminación bien definidos.
Cuando una estación transmite, la señal se propaga a ambos lados del emisor hacía todas las estaciones conectadas al bus, hasta llegar a las terminaciones del mismo.
Así, cuando una estación transmite un mensaje alcanza a todos las estaciones, por esto el bus recibe el nombre de canal de difusión.
Ventajas y Desventajas de la Topología de Red de Bus o Canal
Ventajas:• Permite aumentar o disminuir fácilmente el número de
estaciones.• El fallo de cualquier nodo no impide que la red siga funcionando
normalmente.Desventajas:• Cualquier ruptura en el bus impide la operación normal de la red.• El control del flujo de información presenta inconvenientes debido
a que varias estaciones intentan transmitir a la vez y existen un único bus, por lo que solo una estación logrará la transmisión.
Red de Bus o Canal
Topología de Red de Estrella
Se caracteriza por tener todos sus nodos conectados a un
controlador central. Todas las transacciones pasan a través del
nodo central siendo este el encargado de gestionar y
controlar todas las comunicaciones. El controlador
central es normalmente el servidor de la red, aunque puede
ser un dispositivo especial de conexión denominado
comúnmente concentrador, hub o switche.
Ventajas y Desventajas de la Topología de Red de Estrella
Ventajas:• Flexible para aumentar el número de equipos conectados a la red. • Si alguna de las computadoras falla el comportamiento de la red
sigue sin problemas, sin embargo, si el problema se presenta en el controlador central se afecta toda la red. • El diagnóstico de problemas es simple, debido a que todos los
equipos están conectados a un controlador central.
Desventajas:• No es adecuada para grandes instalaciones, por la cantidad de
cables que deben agruparse en el controlador central. • Esta configuración es rápida para las comunicaciones entre las
estaciones o nodos y el controlador, pero las comunicaciones entre estaciones es lenta.
Topología de Red de Estrella
Topología de Red de Anillo
• Todas las estaciones o nodos están conectados entre si formando un anillo, formando un camino unidireccional cerrado que conecta todos los nodos.
• Los datos viajan por el anillo siguiendo una única dirección, es decir, la información pasa por las estaciones que están en el camino hasta llegar a la estación destino, cada estación se queda con la información que va dirigida a ella y retransmite al nodo siguiente los tienen otra dirección.
Ventajas y Desventajas de la Topología de Red de Anillo
Ventajas:• Esta topología permite aumentar o disminuir el número de
estaciones sin dificultad.• La velocidad dependerá del flujo de información, cuantas mas
estaciones intenten hacer uso de la red mas lento será el flujo de información.
Desventajas:• Una falla en cualquier parte deja bloqueada a toda la red.
Red de Anillo
Modelo Simplificado para la Comunicación de Datos
Modelo de referencia OSI
El modelo de interconexión de sistemas abiertos (ISO/IEC 7498-1), también llamado OSI (en inglés, Open System Interconnection 'sistemas de interconexión abiertos') es el modelo de red descriptivo, que fue creado por la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) en el año 1980.1
Es un marco de referencia para la definición de arquitecturas en la interconexión de los sistemas de comunicaciones.
Pila del modelo OSI
CAPA FISICAEs la que se encarga de la topología de la red y de las conexiones globales de
la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico como a la forma en la que se transmite la información.
Sus principales funciones se pueden resumir como:
• Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la comunicación: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232), coaxial, guías de onda, aire, fibra óptica.• Definir las características materiales (componentes y conectores mecánicos) y
eléctricas (niveles de tensión) que se van a usar en la transmisión de los datos por los medios físicos.
Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento,
mantenimiento y liberación del enlace físico).
Transmitir el flujo de bits a través del medio.
Manejar las señales eléctricas del medio de transmisión, polos en un enchufe,
etc.
Garantizar la conexión (aunque no la fiabilidad de dicha conexión)
Capa de enlace de datos
Esta capa se ocupa del direccionamiento físico, del acceso al medio, de la detección de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo.
Es uno de los aspectos más importantes que revisar en el momento de conectar dos ordenadores, ya que está entre la capa 1 y 3 como parte esencial para la creación de sus protocolos básicos (MAC, IP), para regular la forma de la conexión entre computadoras así determinando el paso de tramas (trama = unidad de medida de la información en esta capa, que no es más que la segmentación de los datos trasladándolos por medio de paquetes), verificando su integridad, y corrigiendo errores, por lo cual es importante mantener una excelente adecuación al medio físico (los más usados son el cable UTP, par trenzado o de 8 hilos), con el medio de red que re direcciona 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 algún otro dispositivo que reciba información como celulares,
tabletas y diferentes dispositivos con acceso a la red, entre otros.).
Dada esta situación se determina como el medio que se encarga de la
corrección de errores, manejo de tramas, protocolización 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 más redes. Las unidades de información 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, aún cuando ambos no estén conectados directamente.
Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan encaminadores o enrutadores, aunque es más frecuente encontrarlo con el nombre en inglés routers. Los routers trabajan en esta capa, aunque pueden actuar como switch de nivel 2 en determinados casos, dependiendo de la función que se le asigne. Los firewalls actúan sobre esta capa principalmente, para descartar direcciones de máquinas.
En este nivel se realiza el direccionamiento lógico y la determinación 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 máquina origen a la de destino, independizándolo del
tipo de red física que esté 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
conexión y el otro sin conexión. Trabajan, por lo tanto, con puertos lógicos y junto
con la capa red dan forma a los conocidos como Sockets
IP:Puerto (191.16.200.54:80)
CAPA DE SESIÓN
Esta capa es la que se encarga de mantener y controlar el
enlace establecido entre dos computadores que están transmitiendo datos de
cualquier índole.
Por lo tanto, el servicio provisto por esta capa es la capacidad de asegurar que, dada una sesión
establecida entre dos máquinas, la misma se pueda efectuar para
las operaciones definidas de principio a fin, reanudándolas en
caso de interrupción.
En muchos casos, los servicios de la capa de sesión son parcial
o totalmente prescindibles.
CAPA DE PRESENTACIÓNEl objetiv
o es
encargarse
de la
representación de la
información, de manera
que aunque distintos
equipos
puedan tener
diferentes representaci
ones
interna
s de caracteres
los datos lleguen de manera
reconocible.
Esta capa es la
primera en trabajar más
el contenido de
la comunicació
n que el
cómo se establece la misma. En ella se
tratan aspecto
s tale
s como la semántica y la
sintaxis de los datos
transmitidos, ya que distintas computadoras pueden tene
r diferentes formas de
manejarlas.
Esta capa también
permite cifrar los datos y
comprimirlos. Por lo tanto, podría
decirse que
esta capa actúa como
un traductor
CAPA DE APLICACIÓN
Familia de Protocolos TCP/IP, DNS, DHCP,
La familia de protocolos de Internet es un conjunto de protocolos de red en los que se basa Internet y que permiten la transmisión de datos entre computadoras.
En ocasiones se le denomina conjunto de protocolos TCP/IP, en referencia a los dos protocolos más importantes que la componen: Protocolo de Control de Transmisión (TCP) y Protocolo de Internet (IP), que fueron dos de los primeros en definirse, y que son los más utilizados de la familia
Domain Name System
Domain Name System o DNS (en español «Sistema de Nombres de Dominio») es un sistema de nomenclatura jerárquica para computadoras, servicios o cualquier recurso conectado a Internet o a una red privada. Este
sistema asocia información variada con nombres de dominios asignado a cada uno de los participantes. Su función más importante, es traducir (resolver) nombres inteligibles para las personas en identificadores binarios asociados
con los equipos conectados a la red, esto con el propósito de poder localizar y direccionar estos equipos mundialmente.
Dynamic Host Configuration Protocol
DHCP (siglas en inglés de Dynamic Host Configuration Protocol, en español «protocolo de configuración dinámica de host») es un protocolo de red que permite a los clientes de una red IP obtener sus parámetros de configuración automáticamente.
Se trata de un protocolo de tipo cliente/servidor en el que generalmente un servidor posee una lista de direcciones IP dinámicas y las va asignando a los clientes conforme éstas van quedando libres, sabiendo en todo momento quién ha estado en posesión de esa IP, cuánto tiempo la ha tenido y a quién se la ha asignado después.
Opera bajo varios Estándares:
• RFC 2131 - Dynamic Host Configuration Protocol• RFC 2132 - DHCP Options and BOOTP Vendor Extensions• RFC 3046 - DHCP Relay Agent Information Option• RFC 3942 - Reclassifying Dynamic Host Configuration Protocol Version Four (DHCPv4)
Options• RFC 4242 - Information Refresh Time Option for Dynamic Host Configuration Protocol for
IPv6• RFC 4361 - Node-specific Client Identifiers for Dynamic Host Configuration Protocol Version
Four (DHCPv4)• RFC 4436 - Detecting Network Attachment in IPv4 (DNAv4
Conceptos y terminología en la transmisión de Datos, Analógico/digital
• http://es.slideshare.net/luispiminchumo/transmisin-de-datos-conceptos-y-terminologa
Señales: Tipos, velocidad y capacidad de un canal, perturbaciones del Canal
Video: Como funcionan las redes informáticas• https://www.youtube.com/watch?v=lvxRaN7Mud8
