Conceptos Básicos de Redes

Unidad IIArquitectura de Redes Informáticas

1. Definición de Redes Informáticas.2. Clasificación de Redes Informáticas.3. Identificar y conocer la función del hardware requerido

para la construcción de una red de área local (LAN).

Puntos a tratar:

Sánchez Allende (2004), define una red de área local como la agrupación de computadoras de no más de 1 kilómetro de alcance.

Stalling (Ob. C.) explica que una red de área local interconecta varios dispositivos y además proporciona un medio para el intercambio de información entre ellos.

IBM IT Education (2006) define una red de computadoras como a dos o más computadoras y otros dispositivos que están interconectados y además tienen la capacidad de comunicarse unos con otros.

De lo anterior definimos una red informática, como el conjunto de 2 ó más computadores y/o dispositivos de comunicación interconectados a través de un medio de comunicación, para compartir información y/o recursos entre ellos. Esto puede ser una red de una oficina, de un piso de un edificio o inclusive la conexión de 2 o más edificios, 2 ciudades y países.


Reseña histórica


Una red es un sistema de objetos o personas conectados de

manera intrincada.

Unidad IIClasificación de Redes Informáticas

Según su Uso

Las Redes según su usoLas Redes según su uso se pueden clasificar en:

Redes Privadas: Es una red que pertenece a una sola organización. Normalmente son creadas para satisfacer sólo las necesidades de la organización.

Redes Públicas: Son aquellas redes que son utilizadas por varias organizaciones o por el gobierno para suministrar algunos servicios que pueden ser esenciales para el público en general. Aunque este tipo de redes puede pertenecer y ser administrada por una organización, usualmente es utilizada por otras organizaciones y el público, bien sea gratis o pagando una tarifa

Ejemplo: Un satélite de comunicaciones lanzado por una organización al espacio o por un grupo de organizaciones, puede arrendar sus servicios a otras entidades que lo utilizan.

Internet, intranet y extranet


Según su Modo de Transmisión

Las Redes según su medio de transmisión pueden ser:

Redes Broadcast: Cuando una entidad o nodo emisor en una red puede comunicarse con múltiples entidades o nodo receptores de manera simultanea. Un ejemplo de esto es la red de televisión, en la cual en determinado momento varios televisores están visualizando el mismo canal de televisión.

Redes Conmutadas: En una red conmutada, la ruta que debe seguir la información enviada desde un emisor hasta el receptor del mensaje debe ser direccionado para viajar a través de una serie de estaciones intermedias que harán posible que la información llegue a su destino.

Ejemplo: Una red conmutada es el sistema de telefonía pública. Para que 2 personas se comuniquen la información pasará por varias estaciones de la red antes de llegar al receptor.

Redes Punto a Punto (igual a igual):

Son aquellas donde todas las computadoras tienen el mismo nivel, es decir no hay ningún equipo que dependa de otro. En este tipo de redes, cada computador es responsable de mantener o no disponibles los recursos que este tiene, por ejemplo: El disco duro, la impresora, una unidad de CD Rom, modem, sistemas de fax, conexión a Internet entre otros. También cada equipo debe velar con lo que se corresponde a la seguridad de los recursos que comparte.

Por otro lado cada computador es responsable de acceder o no a los recursos que necesite de otros equipos conectados en la red.

Sistema de Contabilidad (compartido)

Documentos (Privados)

Sistema de RRHH (privado)

Revisiones Empleados (Privados)

Impresora (compartida)

Documentos (privados)

Documentos Ventas (compartidos)


Según las Relaciones entre los Nodos


Según las Relaciones entre los Nodos

Redes Cliente / Servidor:

Son aquellas donde existe una diferencia entre las computadoras que surten y administran los recursos (servidores) y las computadoras que necesitan acceder a estos recursos (clientes). En este tipo de redes, los computadores clientes no comparten ningún recurso con otros equipos en la red. Por el contrario los computadores clientes sólo consumen los recursos; los recursos compartidos son hospedados centralizadamente y administrados por equipos servidores que se encargan tanto de colocar a disposición en la red un recurso así como de la seguridad para poder acceder dicho recurso.

Software Contabilidad (compartido)

Documentos (sólo A)

Software de RRHH solo (B)

Revisiones Empleados solo (B)Documentos (solo C)Documentos Ventas (compartidos)

Equipo A

Equipo B

Equipo C

Servidor

Impresora


Ventajas de las Redes de Igual a Igual

• Usan equipos menos costosos, puesto que tienen menos requerimientos de hardware. Esto es porque los recursos están distribuidos en varias computadoras. El costo de inversión de cada equipo es frecuentemente bajo (aunque no siempre).

• Administración Sencilla: Son más fáciles de administrar y configurar debido a que cada estación de trabajo realiza su propia administración, ya que normalmente la cantidad de recursos existente es limitada, el esfuerzo de administrar la red se distribuye entre varias personas.

• No requieren de Sistemas operativos de servidor: Este tipo de redes solo necesita que cada estación tenga su sistema operativo con características para conectarse a la red y compartir recursos, tanto los equipos con sistema Windows como los Macintosh incluyen características de este tipo.

• Mayor integración de Redundancia en las comunicaciones: Si se tiene varias estaciones que manejan y comparten información importante y en algún momento falla una estación, la red no colapsará del todo ya que la información estará también en otra estación, de manera que no se afectará la red.


Desventajas de las Redes de Igual a Igual

• Pueden afectar el desempeño de los usuarios, si algunas estaciones de trabajo acceden con frecuencia a buscar información en el mismo equipo, el desempeño de dicho equipo se verá disminuido, afectando de manera adversa a la persona que usa dicha estación de trabajo.

• No son muy seguras, no se puede garantizar que los usuarios de la red puedan administrar de forma adecuada los recursos. Es difícil garantizar que todos los usuarios respeten las normas y de hecho los sistemas operativos de estación no están diseñados para ser seguros.

• Dificultad para realizar copias de seguridad: Con la información esparcida por múltiples estaciones se dificulta el respaldo además de la confiabilidad de los datos. Por otro lado es una tarea que no se puede dejar en mano de cada usuario de estación ya que la mayoría no lo hará.

• Dificultad para mantener el control de versiones: Como existen varias copias de los archivos por varios puntos de la red puede ser extremamente complicado controlar las diferentes versiones que existan de los mismos.


Ventajas de las Redes Clientes / Servidor

• Alta Seguridad, en primer lugar, es mucho más fácil administrar recursos centralizados que se encuentran en uno o dos servidores. En segundo lugar, los servidores de una red siempre se encuentran en lugares seguros inclusive protegidos del acceso de terceros. Por último, los sistemas operativos de servidor están diseñados para ser seguros, de tal manera que si los procedimientos de seguridad y mantenimiento adecuados se efectúan continuamente, será difícil que el servidor ser vulnerable de ataque de personas no deseadas.

• Mejor Desempeño, Aunque a diferencia de las estaciones de trabajos, los servidores son equipos más costosos, estos equipos están diseñados para ofrecer desempeño mucho mayor, además de estar optimizadas para atender las solicitudes de muchos usuarios simultáneamente.

• Copia de Seguridad Centralizada: Es más fácil realizar las copias de seguridad de la información , cuando esta se encuentra centralizada. Este tipo de tarea se puede realizar de noche cuando el servidor no está en uso y la información se encuentre estática. Esto también implica que la copia se realizará más rápido que lo que significa respaldar en varias estaciones.


Ventajas de las Redes Clientes / Servidor

• Confiabilidad Alta: Si bien hemos dicho que en las redes de igual a igual la existe una alta redundancia de la información, también es cierto que, en general, una red cliente/servidor bien configurada puede ser mucho más confiable. Los servidores dedicados ofrecen una capacidad de redundancia mucho mayor que una estación de trabajo normal. Pueden entre otras cosas, controlar las fallas en los disco duros, fuentes de poder o procesadores y continuar trabajando hasta que el componente defectuoso sea reemplazado.


Desventajas de las Redes Clientes / Servidor

• Administración Experta: Uno de los problemas con lo que podemos encontrarnos al tener un equipo y un sistema operativo servidor, es que su administración puede ser compleja, por lo cual se necesita de un profesional capacitado y con experiencia. Estos servicios pueden ser obtenidos contratando una persona fija, así como también, contratando los servicios de empresas que presten servicios profesionales de administración de red.

• Requieren más Hardware: Además de las estaciones de trabajo, también se necesitará de un equipo servidor que debe tener características de hardware especiales, como mucha capacidad de memoria, espacio en disco además de que sean en lo posible de rápido acceso (y varios discos para la tolerancia a fallas), procesador de alta velocidad y doble procesador en algunos casos. También es necesario un sistema operativo de red más las licencias de acceso para las estaciones de trabajo, todo ello agrega una cantidad de dinero considerable.

Se puede observar que en este tipo de red, las desventajas están más orientadas a la necesidad de realizar una mayor inversión económica. Por tanto podríamos optar por una red de igual a igual cuando tengamos un crecimiento no mayor de 15 Computadores y una red cliente/servidor cuando dicha cantidad sea más grande. Otro punto que se debe tomar en cuenta sin importar la cantidad de equipos es la seguridad que se requiera, la confiabilidad y la necesidad de tolerancia a fallas.


Características y/o Beneficios

¿ Porque una Red ?, ¿ Que puedo hacer con ella ?

Algunas de las tareas que pueden hacerse con una red son las siguientes:

• Archivos Compartidos: esta es quizás una de las razones principales por las que se crean la redes, por la necesidad en las empresas de compartir los archivos de sus sistemas, luego se aprovecha para compartir recursos y archivos de otros tipos, como texto por ejemplo.

• Impresoras Compartidas: Surge por la necesidad de disminuir costos. Bajo este concepto varios usuarios pueden utilizar una misma impresora de alta calidad (láser por ejemplo). Existen varias formas de compartir impresoras en la red:

- Usando colas de Impresión en un servidor.

- Cada Estación tenga acceso directo a la Impresora. Esto con impresoras que tienen tarjeta de red integrada o con un servidor de impresión que es un dispositivo que se conecta a la red tanto por cable como por inalámbrico y a la impresora bien sea por puerto USB, Serie o paralelo. De esta forma la impresora es vista como un nodo más en la red.



- Usando un servidor de Archivos que tiene conectada directamente una impresora a él. Pero esta opción puede afectar el desempeño del servidor.

- Estación de trabajo con impresora compartida.

• Servicios de Aplicaciones: De la misma manera como se comparten archivos y recursos, podemos también compartir aplicaciones.

Por ejemplo: Podemos tener una copia compartida de Microsoft Office, o alguna otra aplicación, y grabarla dentro de un servidor, desde donde se puede también ejecutar. De esta manera cuando una estación necesita acceder la aplicación, carga solo los archivos de red en su memoria y ejecuta el programa de manera normal, tal cual como si lo estuviese ejecutando desde disco duro.

Otra aplicación es en el caso de aplicaciones que tienen licencias de acceso de alto costo, se compra un grupo de licencias que represente la cantidad recurrente de usuarios que necesitan acceder la aplicación, dejando la posibilidad de que cualquier usuario pueda también usarla, de alguna manera es como compartir las licencias.



- También se puede alojar en el servidor un punto de instalación distribuida de alguna aplicación. De esta forma no debe llevar el CD de instalación por cada una de las estaciones de trabajo. Se pueden crear inclusive instalaciones desatendidas de manera que no se requiera de la intervención del usuario, haciendo más rápida la instalación.

• Correo Electrónico:

• Las redes nos permiten el poder comunicarnos vía electrónica, tanto de la red local, como hacia el exterior de ella.

• Acceso Remoto: Usando Herramientas (software) podemos tomar control y/o accesar una computadora o dispositivo que este conectado en la red y en el cual tengamos derecho como usuario para accesarlo.


Según su Área Geográfica

Redes de Área Local: (Local Area Network, L.A.N)

Según el comité IEEE 802 (Institute of Electrical and Electronics Engineers, Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos):

"Una Red de Área Local se distingue de otros tipos de redes de datos en que las comunicaciones están normalmente restringidas a un área geográfica de tamaño limitado, como un edificio de oficinas, nave, o un campus, y en que puede depender de un canal físico de comunicaciones con una velocidad binaria media/alta y con una tasa de errores reducida".

Una red de área local, se puede definir como un conjunto de computadores y otros dispositivos conectados, que están situados dentro de un área geográfica limitada.

Esta puede ser desde una red pequeña en la casa, una oficina, un piso completo, un edificio e inclusive la interconexión de 2 o más edificios.

Normalmente están asociadas a redes de menos de 1 Km de distancia.

Servidor

Impresora



Redes de Área Amplia: (Wide Area Network, W.A.N)

Una red de área amplia es la interconexión de varias redes L.A.N. Las W.A.N son creadas por la necesidad que tienen usuarios de una red local de acceder a recursos ubicados en otra red local distante. Estas redes son conexiones entre ciudades, pueblos y países.

Con este tipo de redes las empresas buscan centralizar sus sistemas, tratando de conseguir mayor control, sin embargo este tipo de enlace representa un nivel de inversión alto por lo que no toda empresa esta en capacidad de usar este tipo de red.

Pueden usar para su interconexión líneas dedicadas, enlaces satelitales, enlaces de fibra óptica Monomodo dependiendo del ancho de banda que se requiera. Otra forma mucho más económica es utilizando V.P.N (redes privadas virtuales) a través de Internet, esta es la forma más económica, sólo que no hay garantía de ancho de banda y la conexión puede no ser 100% confiable.

Redes de Área Metropolitana: (M.A.N, Metropolitan Area Network)

Básicamente son redes de área amplia limitadas a la interconexión de redes locales en una ciudad.



Características L.A.N M.A.N / W.A.N

Cantidad de usuarios Conecta Muchos Usuarios Conecta más usuarios que una L.A.N

Área de Alcance Menos de 1 K.m Más de 1 K.M en el caso de las M.A.N y entre ciudades y países para las W.A.N

Propiedad del Canal de Comunicación

Privada Propiedad de un tercero

Capacidad de transmisión Alta Menor que una L.A.N

Velocidad de transmisión Medida en Megabits por segundo (Mbps) o Gigabits por segundo (Gbps)

Medida en Kilobits por segundo (Kbps), o a veces en megabits (Mbps)

Errores de Transmisión Bajos Mucho más que en una L.A.N

Resumen Comparativo

Unidad IIHardware requerido para una L.A.N

Las LAN necesitan una combinación de hardware básico para poder existir y funcionar. Los componentes de hardware básicos que se requieren para operar una red de área local son estaciones de trabajo, medios de transmisión, tarjetas de red NIC, y un hub, switch y/o centro de cableado.

A menudo son llamados dispositivos de red entre ellos podemos mencionar:

Tarjeta de Red: Las tarjetas Red (Network Interface Card, N.I.C) convierten los paquetes de datos en señales que envían a través de la red. Estas señales son impulsos eléctricos. Son las conexiones físicas entre las estaciones de trabajo y la red. Puede estar diseñada como una tarjeta Ethernet, una tarjeta Token Ring o una tarjeta FDDI (fibra). Estas tarjetas usan una dirección Física llamada dirección M.A.C (M.A.C Address), esta es única en el mundo. Esta dirección M.A.C usa 48 bits y normalmente se representa como un número de 12 dígitos en hexadecimal.

Nodos: Son estaciones de trabajo o cualquier dispositivo que pueda conectarse a una LAN.

Backbone: El backbone es el medio físico principal de una red que soporta altas velocidades de manera que tiene un ancho de banda amplio. Normalmente se habla de backbone cuando se interconectan 2 o más redes. Un backbone se puede hacer con cable UTP, Fibra óptica, o inalámbrico.

Servidores: Un servidor es un nodo especial que se encarga de responsabilidades específicas y realiza funciones especiales.



Repetidores: Los repetidores ayudan a mantener la señal fuerte cuando es enviada a grandes distancias, de manera que aumenta la señal para poder ser retransmitida .

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Concetrador (Hub):Concetrador (Hub): Permiten conectar nodos individuales a través de la red. Usan el ancho de banda compartido.

Conmutador(switch):Conmutador(switch): Básicamente es como un hub, pero más inteligente, de manera que sabe a donde va la información y maneja un ancho de banda dedicado.

Puentes (brigde): nos permiten conectar 2 redes diferentes.

Se encargan de filtrar el tráfico que pasa de una a otra red según la dirección de destino y una tabla que relaciona las direcciones y la red en que se encuentran las estaciones asignadas.

Entre las funciones tenemos:• Aprendizaje de las direcciones de nodos en cada red. • Filtrado de las tramas destinadas a la red local. • Envío de las tramas destinadas a la red remota.

Enrutadores Enrutadores (routers(routers): Permiten direccionar los datos a varias partes específicas de la red .

Router Cisco 803 (ISDN)

Ventajas de los routers:

Seguridad. Permiten el aislamiento de tráfico, y los mecanismos de encaminamiento facilitan el proceso de localización de fallos en la red. Flexibilidad. Las redes interconectadas con router no están limitadas en su topología, siendo estas redes de mayor extensión y más complejas que las redes enlazadas con bridge. Soporte de Protocolos. Son dependientes de los protocolos utilizados, aprovechando de una forma eficiente la información de cabecera de los paquetes de red. Relación Precio / Eficiencia. El coste es superior al de otros dispositivos, en términos de precio de compra, pero no en términos de explotación y mantenimiento para redes de una complejidad mayor. Control de Flujo y Encaminamiento. Utilizan algoritmos de encaminamiento adaptativos (RIP, OSPF, etc), que gestionan la congestión del tráfico con un control de flujo que redirige hacia rutas alternativas menos congestionadas.

Desventajas de los routers:Lentitud de proceso de paquetes respecto a los bridges. Necesidad de gestionar el subdireccionamiento en el Nivel de Enlace.

Router Inalámbrico

Pasarelas (gateways): Estos dispositivos están pensados para facilitar el acceso entre sistemas o entornos con diferentes protocolos. Es un punto de conexión y un traductor entre dos tipos de protocolos.

Ventajas:Simplifican la gestión de red. Permiten la conversión de protocolos. Desventajas:Su gran capacidad se traduce en un alto precio de los equipos. La función de conversión de protocolos impone una sustancial sobrecarga en el gateway, la cual se traduce en un relativo bajo rendimiento. Debido a esto, un gateway puede ser un cuello de botella potencial si la red no está optimizada para mitigar esta posibilidad.

En el caso de que el usuario disponga de teléfonos estándar, podrá establecer las llamadas telefónicas conectándolos a un gateway IP .

En el caso de que el cliente disponga de una centralita podrá aprovechar la inversión integrándola en la solución general de telefonía IP

Gateway Voz sobre IP (VoIP)

Gateway Voz sobre IP (VoIP)