Compilado unidad temática Programación II - udla.edu.co Academicos/Tecnologia en... · El tamaño...

Compilado Redes I 1

UNIVERSIDAD DE LA AMAZONIA

FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE EDUCACIÓN A DISTANCIA

PROGRAMA TECNOLOGÍA EN INFORMÁTICA Y SISTEMAS

COMPILADO UNIDAD TEMÁTICA

REDES I

PREPARADO POR YOIS S. PASCUAS RENGIFO

Ingeniera de Sistemas Magíster en Ciencias de la Información y las Comunicaciones

[email protected]

mailto:[email protected]

2 Universidad de la Amazonia - Tecnología en Informática y Sistemas

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................... 4

1. TRANSMISION DE DATOS ............................................................................................................... 5 1.1 TRANSMISION DE DATOS Y REDES DE COMUNICACIONES .......................................................... 5

1.1.2 REPRESENTACIÓN DE DATOS ........................................................................................................... 7 1.1.3 FLUJO DE DATOS ..................................................................................................................................... 8

1.2 REDES.................................................................................................................................................... 10 1.2.1 PROCESAMIENTO DISTRIBUIDO ................................................................................................... 10 1.2.2 CRITERIOS DE REDES ........................................................................................................................ 10

1.3 ESTRUCTURAS FÍSICAS .............................................................................................................................. 11 1.3.1 TIPO DE CONEXIÓN............................................................................................................................. 11 1.3.2 TOPOLOGÍA FÍSICA .............................................................................................................................. 13

1.4 CLASES DE REDES ........................................................................................................................................ 18 1.4.1 RED DE AREA LOCAL (LAN) ............................................................................................................ 19 1.4.2 RED DE ÁREA AMPLIA (WAN) ....................................................................................................... 20 1.4.3 INALÁMBRICA METROPOLITANA (MAN) ................................................................................. 21 1.4.4 INTERCONEXIÓN DE REDES: INTERREDES ............................................................................. 21

1.5 INTERNET ........................................................................................................................................................ 22 1.5.1 HISTORIA BREVE ................................................................................................................................. 23 1.5.2 INTERNET EN LA ACTUALIDAD .................................................................................................... 24

1.6 PROTOCOLOS Y ESTÁNDARES ................................................................................................................ 25 1.6.1 PROTOCOLOS ......................................................................................................................................... 25 1.6.2 ESTÁNDARES ......................................................................................................................................... 26

2. MODELOS DE REDES ..................................................................................................................... 31 2.1 TAREAS EN NIVELES ................................................................................................................................... 31

2.1.1 EMISOR, RECEPTOR Y MENSAJERO ............................................................................................. 32 2.2 EL MODELO OSI ............................................................................................................................................. 33 2.3 NIVELES EN EL MODELO OSI ................................................................................................................... 38

2.3.1 NIVEL FÍSICO ......................................................................................................................................... 38 2.3.2 NIVEL DE ENLACE DE DATOS ......................................................................................................... 39 2.3.3 NIVEL DE RED ....................................................................................................................................... 41 2.3.4 NIVEL DE TRANSPORTE ................................................................................................................... 43 2.3.5 NIVEL DE SESIÓN ................................................................................................................................. 46 2.3.6 NIVEL DE PRESENTACIÓN ............................................................................................................... 46 2.3.7 NIVEL DE APLICACIÓN ...................................................................................................................... 48 2.3.8 RESUMEN DE LOS NIVELES ............................................................................................................. 50

2.4 FAMILIA DE PROTOCOLOS TCP/IP ....................................................................................................... 50 2.4.1 NIVEL FÍSICO Y DE ENLACE DE DATOS ...................................................................................... 51 2.4.2 NIVEL DE RED ....................................................................................................................................... 52 2.4.3 NIVEL DE TRANSPORTE ................................................................................................................... 53 2.4.4 NIVEL DE APLICACIÓN ...................................................................................................................... 54

2.5 DIRECCIONAMIENTO .................................................................................................................................. 54

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3. REDES INFORMATICAS .................................................................................................................... 60 3.1 COMPONENTES O ELEMENTOS NECESARIOS PARA LAS REDES ............................................ 60

3.1.1 HARDWARE ............................................................................................................................................ 61 3.1.2 MEDIOS DE CONEXIÓN ...................................................................................................................... 61 3.1.3 EQUIPAMIENTO DE COMUNICACION ......................................................................................... 65 3.1.5 FUNCIONES DE LAS COMPUTADORAS EN UNA RED ............................................................ 68

REFERENCIAS ........................................................................................................................................... 70


INTRODUCCIÓN

El desarrollo del computador personal ha significado cambios

extraordinarios para los negocios, la industria, la ciencia y la educación. Una revolución similar esta ocurriendo en la transmisión de datos y las redes de comunicaciones. Los avances tecnológicos están haciendo posible

que los enlaces de comunicaciones puedan transmitir señales más rápidamente y con mas capacidad.

Por ejemplo, los negocios dependen actualmente de las redes de computadores, por esta razón es importante conocer como operan las

redes, que tipos de tecnologías están disponibles y que diseños se ajustan mejor a cada tipo de necesidades.

El siguiente documento es el compilado de la unidad temática de redes I del programa Tecnología en Informática y Sistemas modalidad distancia de

la Universidad de la Amazonia y se identifican los elementos más relevantes para su desarrollo.

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1. TRANSMISION DE DATOS

Cuando nos comunicamos, estamos compartiendo información. Esta compartición puede ser local o remota. Entre los individuos, las

comunicaciones locales se producen habitualmente cara a cara, mientras que las comunicaciones remotas tienen lugar a través de la distancia. El

termino telecomunicación, que incluye telefonía, telegrafía y televisión, significa comunicación a distancia (tele significa lejos en griego).

La palabra datos se refiere a hechos, conceptos e instrucciones presentados en cualquier formato acordado entre las partes que crean y utilizan dichos datos. (Redes)

1.1 TRANSMISION DE DATOS Y REDES DE COMUNICACIONES

La transmisión de datos es el intercambio de datos entre dos dispositivos a través de alguna forma de medio de transmisión, como un cable. Para que la transmisión de datos sea posible, los dispositivos de comunicación

FUNDAMENTOS DE REDES 13

CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES

1.3.2 Los elementos de una red:

El diagrama muestra los elementos típicos de una red, incluidos los dispositivos, los medios de comunicación, y los servicios, unidos por normas, que trabajan juntos para enviar mensajes. Usamos la palabra mensajes como un término que inlcuye las páginas web, correo electrónico, mensajes instantáneos, llamadas telefónicas, y otras formas de comunicación a través de Internet. En este curso, vamos a aprender acerca de una gran variedad de mensajes, los dispositivos, los medios de comunicación, y los servicios que permiten la transmision de los mensajes. También vamos a aprender acerca de las reglas, o protocolos, que estén relacionados con estos elementos de la red.

En este curso, se discutirán numerosos dispositivos de red. La Red es un tema muy orientado a los gráficos, y los iconos se usan comúnmente para


deben ser parte de un sistema de comunicación formado por hardware

(equipo físico) y software (programas).

La efectividad del sistema de comunicación de datos depende de cuatro características fundamentales: entrega, exactitud, puntualidad y retardo variable (jitter).

1. Entrega. El sistema debe entregar los datos en el destino correcto. Los

datos deben ser recibidos por el dispositivo o usuario adecuado y

solamente por ese dispositivo o usuario.

2. Exactitud. El sistema debe entregar los datos con exactitud. Los datos

que se alteran en la transmisión son incorrectos y no se pueden utilizar.

3. Puntualidad. El sistema debe entregar los datos con puntualidad. Los

datos entregados tarde son inútiles. En el caso del video, el audio y la voz, la entrega puntual significa entregar los datos a medida que se

producen, en el mismo orden en que se producen y sin un retraso significativo. Este tipo de entregas se llama transmisión en tiempo real.

4. Jitter (retardo variable). Se refiere a la variación en el tiempo de

llegada de los paquetes. Es el retraso inesperado en la entrega de

paquetes de audio o video. Por ejemplo, asumamos que los paquetes de video llegan cada 30 ms. Si algunos llegan en 30 ms y otros con 40 ms., el resultado es una mala calidad del video.

1.1.1 COMPONENTES

Un sistema de transmisión de datos esta formado por cinco componentes:

1. Mensaje. El mensaje es la información (datos) a comunicar. Los

formatos populares de información incluyen texto, números,

gráficos, audio y video.

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2. Emisor. El emisor es el dispositivo que envía los datos del mensaje.

Puede ser un computador, una estación de trabajo, un teléfono, una

videocámara y otros muchos.

3. Receptor. El receptor es el dispositivo que recibe el mensaje. Puede

ser una computadora, una estación de trabajo, un teléfono, una televisión y otros muchos.

4. Medio. El medio de transmisión es el camino físico por el cual viaja

el mensaje del emisor al receptor. Puede estar formado por un cable

de par trenzado, un cable coaxial, un cable de fibra óptica y las ondas de radio.

5. Protocolo. Un protocolo es un conjunto de reglas que gobiernan la

transmisión de datos. Representa un acuerdo entre los dispositivos

que se comunican. Sin un protocolo, dos dispositivos pueden estar conectados pero no comunicarse, igual que una persona que hable francés no puede ser comprendida por otra que solo hable japonés.

1.1.2 REPRESENTACIÓN DE DATOS

La información se presenta actualmente bajo distintos aspectos, como texto, números, imágenes, audio y video.

Texto

En la transmisión de datos, el texto se representa como un patrón binario, una secuencia de bits (Os y Is). Existen distintos conjuntos de patrones

binarios para representar símbolos de texto. Cada conjunto se denomina un código y al proceso de representar los símbolos de texto se denomina codificación. Actualmente, el código mas usado es el Unicode, que usa 32

bits para representar de forma única un símbolo o carácter usado en cualquier lenguaje del mundo. El American Standard Code for Information Interchange (ASCII), desarrollado hace algunas décadas en Estados

Unidos, define ahora los 127 primeros caracteres del Unicode y también se denomina Basic Latin.

Números

Los números también se representan como patrones binarios. Sin embargo, un código como ASCII no se usa para representar números; el número se convierte directamente a binario para simplificar las

operaciones matemáticas.


Imágenes

La imágenes también se representan como patrones de bits. En su forma

mas simple, una imagen esta compuesta por una matriz de pixeles, en la que cada pixel es un pequeño punto. El tamaño del pixel depende de la resolución. Por ejemplo, una imagen se puede dividir en 1000 pixeles o en

10.000. En el segundo caso, hay una representación mejor de la imagen (mejor resolución), pero es necesario usar mas memoria para almacenar la imagen. Después de dividir una imagen en pixeles, se asigna a cada pixel

un patrón de bits. El tamaño y el valor de patrón dependen de la imagen. Para una imagen en blanco y negro (por ejemplo, un tablero de ajedrez), un

patrón de 1 bit es suficiente para representar un pixel. Audio

El audio se refiere la grabación y emisión de sonido o música. El audio es

por naturaleza distinto del texto, los números o las imágenes. Es continuo, no discreto. Incluso aunque se use un micrófono para cambiar la serial de voz o música en una serial eléctrica, se crea una serial continua.

Video

El video se refiere a la grabación y emisión de una imagen o película. El

video se puede producir como una entidad continua (por ejemplo, una cámara de TV), o como una combinación de imágenes, cada una con entidad discreta, preparada para dar sensación de movimiento.

1.1.3 FLUJO DE DATOS

La comunicación entre dos dispositivos puede ser simplex, semiduplex y full-dúplex.

1.1.3.1 Simplex

En el modo simplex, la comunicación es unidireccional, como en una calle

de sentido único. Solamente una de las dos estaciones de enlace puede transmitir; la otra solo puede recibir.

Los teclados y los monitores tradicionales son ejemplos de dispositivos simplex. El teclado solamente puede introducir datos; el monitor

solamente puede aceptar datos de salida. El modo simplex puede usar toda la capacidad del canal para enviar datos en una dirección.

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1.1.3.2 Semiduplex

En el modo semiduplex, cada estación puede tanto enviar como recibir, pero no al mismo tiempo. Cuando un dispositivo esta enviando, el otro solo

puede recibir, y viceversa. El modo semiduplex es similar a una calle con un único carril y trafico en dos direcciones. Mientras los coches viajan en una dirección, los coches que van en sentido contrario deben esperar.

En la transmisión semiduplex, la capacidad total del canal es usada por aquel de los dos dispositivos que esta transmitiendo. Los walkie-talkies y

las radios CB (Citizen's Band) son ejemplos de sistemas semiduplex. El modo semiduplex se usa en aquellos casos en que la comunicación en

ambos sentidos simultáneamente no es necesaria; toda la capacidad del canal se puede usar en cada dirección.

1.1.3.3 Full-dúplex En el modo full-dúplex (también llamado dúplex), ambas estaciones

pueden enviar y recibir simultáneamente. El modo full-dúplex es como una calle de dos sentidos con trafico que fluye en ambas direcciones al

mismo tiempo. En el modo full-dúplex, las señales que van en cualquier dirección deben compartir la capacidad del enlace. Esta compartición puede ocurrir de dos formas: o bien el enlace debe contener caminos de

transmisión físicamente separados, uno para enviar y otro para recibir, o es necesario dividir la capacidad del canal entre las señales que viajan en direcciones opuestas.

Un ejemplo habitual de comunicación full-dúplex es la red telefónica.

Cuando dos personas están hablando por teléfono, ambas pueden hablar y recibir al mismo tiempo. El modo full-dúplex se usa en aquellos casos en que la comunicación en ambos sentidos simultáneamente es necesaria.

Sin embargo, la capacidad del canal debe dividirse entre ambas direcciones.


Figura. Representación gráfica del flujo de datos

1.2 REDES Una red es un conjunto de dispositivos (a menudo denominados nodos)

conectados por enlaces de un medio físico. Un nodo puede ser un computador, una impresora o cualquier otro dispositivo capaz de enviar

y/o recibir datos generados por otros nodos de la red.

1.2.1 PROCESAMIENTO DISTRIBUIDO

Las redes usan procesamiento distribuido en el aspecto en que una tarea esta dividida entre múltiples computadores. En lugar de usar una única

máquina grande responsable de todos los aspectos de un proceso, cada computador individual (habitualmente un computador personal o una estación de trabajo) maneja un subconjunto de ellos.

1.2.2 CRITERIOS DE REDES

Para que sea considerada efectiva y eficiente, una red debe satisfacer un cierto número de criterios. Los mas importantes son el rendimiento, la fiabilidad y la seguridad.

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1.2.2.1 Rendimiento

El rendimiento se puede medir de muchas formas, incluyendo el tiempo de transito y de respuesta. El tiempo de transito es la cantidad de tiempo

necesario para que un mensaje viaje desde un dispositivo al siguiente. El tiempo de respuesta es el tiempo que transcurre entre una petición y su respuesta. El rendimiento de una red depende de varios factores,

incluyendo el número de usuarios, el tipo de medio de transmisión, la capacidad del hardware conectado y la eficiencia del software.

El rendimiento se mide a menudo usando dos métricas: ancho de banda y latencia. A menudo hace falta mas ancho de banda y menos latencia. Sin

embargo, ambos criterios son a menudo contradictores. Si se intenta enviar mas datos por la red, se incrementa el ancho de banda, pero también la latencia debido a la congestión de trafico en la red.

1.2.2.2 Fiabilidad

Además de por la exactitud en la entrega, la fiabilidad de la red se mide por la frecuencia de fallo de la misma, el tiempo de recuperación de un

enlace frente a un fallo y la robustez de la red ante una catástrofe.

1.2.2.3 Seguridad

Los aspectos de seguridad de la red incluyen protección de datos frente a accesos no autorizados, protección de datos frente a fallos y modificaciones

e implementación de políticas y procedimientos para recuperarse de interrupciones y perdidas de datos.

1.3 ESTRUCTURAS FÍSICAS

Antes de hablar sobre las redes, es necesario definir algunos atributos de una red. 1.3.1 TIPO DE CONEXIÓN

Una red esta formada por dos o mas dispositivos conectados a través de

enlaces. Un enlace es el medio de comunicación físico que transfiere los datos de un dispositivo a otro. A efectos de visualización, es sencillo imaginar cualquier enlace como una línea que se dibuja entre dos puntos.


Para que haya comunicación, dos dispositivos deben estar conectados de

alguna forma al mismo enlace simultáneamente. Hay dos configuraciones de línea posibles: punto a punto y multipunto.

1.3.1.1 Punto a punto

Una conexión punto a punto proporciona un enlace dedicado entre dos dispositivos. Toda la capacidad del canal se reserva para la transmisión entre ambos dispositivos. La mayoría de las configuraciones punto a punto

usan cables para conectar los extremos, pero también son posibles otras opciones, como las microondas o los satélites de enlace. Cuando se

cambian los canales de una televisión con control remoto mediante mando a distancia por infrarrojos, se establecen conexiones punto a punto entre el mando a distancia y el sistema de control de la televisión.

1.3.1.2 Multipunto

Una configuración de línea multipunto (también denominada multiconexion) es una configuración en la que varios dispositivos comparten el mismo enlace. En un entorno multipunto, la capacidad del

canal es compartida en el espacio o en el tiempo. Si varios dispositivos pueden usar el enlace de forma simultanea, se dice que hay una

configuración de línea compartida espacialmente. Si los usuarios deben compartir la línea por turnos, se dice que se trata de una configuración de línea de tiempo compartido.

Figura. Tipos de conexiones: punto a punto y multipunto.


1.3.2 TOPOLOGÍA FÍSICA

El término topología física se refiere a la forma en que esta diseñada la red físicamente. Dos o mas dispositivos se conectan a un enlace; dos o mas

enlaces forman una topología. La topología de una red es la representación geométrica de la relación entre todos los enlaces y los dispositivos de los enlazan entre si (habitualmente denominados nodos). Hay cuatro posibles

topologías básicas: malla, estrella, bus y anillo.

1.3.2.1 Topología en malla En una topología en malla, cada dispositivo tiene un enlace punto a punto

y dedicado con cualquier otro dispositivo. El término dedicado significa que el enlace conduce el trafico únicamente entre los dos dispositivos que conecta. Para hallar el número de enlaces físicos necesarios en una malla

con n nodos completamente conectados, es necesario considerar primero si cada nodo debe estar conectado a todos los demás. El nodo 1 debe estar conectado a n-\ nodos, el nodo 2 a n-\ nodos y, finalmente, el nodo n debe

estar conectado a n-\ nodos. Por tanto, se necesitan n(n-Y) canales físicos. Sin embargo, si cada enlace físico permite comunicación bidireccional

(modo dúplex), se puede dividir el número de enlaces por 2. En otras palabras, se puede decir que en una red en malla completamente

conectada se necesitan n(n-l)/2 enlaces físicos dúplex.

Para acomodar tantos enlaces, cada dispositivo de la red debe tener n~\

puertos de entrada/salida (E/S) para poder estar conectado a las restantes n~\ estaciones.

Una malla ofrece varias ventajas sobre otras topologías de red. En primer lugar, el uso de los enlaces dedicados garantiza que cada conexión solo

debe transportar la carga de datos propia de los dispositivos conectados, eliminando el problema que surge cuando los enlaces son compartidos por varios dispositivos. En segundo lugar, una topología en malla es robusta.

Si un enlace falla, no inhabilita todo el sistema. En tercer lugar, esta la ventaja de la privacidad o la seguridad. Cuando un mensaje viaja a través

de una línea dedicada, solamente lo ve el receptor adecuado. Las fronteras físicas evitan que otros usuarios puedan tener acceso a los mensajes.

Finalmente, los enlaces punto a punto hacen que se puedan identificar y aislar los fallos mas fácilmente. El tráfico se puede encaminar para evitar los enlaces de los que se sospecha que tienen problemas. Esta facilidad

permite que el gestor de red pueda descubrir la localización precisa del fallo y ayudar a buscar sus causas y posibles soluciones.


Las principales desventajas de la malla se relacionan con la cantidad de

cable y el número de puertos de entrada/salida necesarios. En primer lugar, la instalación y reconfiguración de la red es difícil, debido a que

cada dispositivo debe estar conectado a cualquier otro. En segundo lugar, la masa de cables puede ser mayor que el espacio disponible para acomodarla (en paredes, techos o suelos). Y, finalmente, el hardware

necesario para conectar cada enlace (puertos de E/S y cables) pueden ser prohibitivamente caros. Por estas razones, las topologías en malla se suelen instalar habitualmente en entornos reducidos —por ejemplo, en

una red troncal que conecte las computadoras principales de una red hibrida que puede incluir varias topologías mas.

Figura. Clases de topologías

Figura. Topología en malla completamente conectado


Un ejemplo practico de topología en malla es la conexión de las oficinas

regionales de teléfonos, en las que cada oficina necesita estar conectada a todas las demás.

1.3.2.2 Topología en estrella En las topologías en estrella cada dispositivo solamente tiene un enlace

punto a punto dedicado con el controlador central, habitualmente llamado concentrador. Los dispositivos no están directamente enlazados entre si. A

diferencia de la topología en malla, la topología en estrella no permite el tráfico directo de dispositivos. El controlador actúa como un intercambiador: si un dispositivo quiere enviar datos a otro, envía los

datos al controlador, que los retransmite al dispositivo final. Una topología en estrella es mas barata que una topología en malla. En

una estrella, cada dispositivo necesita solamente un enlace y un puerto de entrada/salida para conectarse a cualquier número de dispositivos. Este

factor hace que también sea mas fácil de instalar y reconfigurar. Además es necesario instalar menos cables y la conexión, desconexión y traslado de dispositivos afecta solamente a una conexión: la que existe entre el

dispositivo y el concentrador.

Otra ventaja de esta red es su robustez. Si falla un enlace, solamente este enlace se verá afectado. Todos los demás enlaces permanecen activos. Este factor permite también identificar y aislar los fallos de una forma muy

sencilla. Mientras funcione el concentrador, se puede usar como monitor para controlar los posibles problemas de los enlaces y para puentear los enlaces con defectos.

Una gran desventaja de la topología en estrella es la dependencia que toda

la topología tiene de un punto único, el concentrador. Si el concentrador falla, toda la red muere.


Figura. Una topología en estrella conectando cuatro estaciones.

Sin embargo, aunque una estrella necesita menos cable que una malla, cada nodo debe estar enlazado al nodo central. Por esta razón, en la

estrella se requiere mas cable que en otras topologías de red (como el árbol, el anillo o el bus). La topología en estrella se usa en redes de área local (LAN, Local Area Network). Las redes LAN de alta velocidad usan a

menudo una topología en estrella con un concentrador central.

1.3.2.3 Topología de bus Todos los ejemplos anteriores describen configuraciones punto a punto.

Sin embargo, una topología de bus es multipunto. Un cable largo actúa como una red troncal que conecta todos los dispositivos en la red. Los nodos se conectan al bus mediante cables de conexión (latiguillos) y

sondas. Un cable de conexión es una conexión que va desde el dispositivo al cable principal. Una sonda es un conector que, o bien se conecta al

cable principal, o se pincha en el cable para crear un contacto con el núcleo metálico.

Cuando las señales viajan a través de la red troncal, parte de su energía se transforma en calor, por lo que la serial se debilita a medida que viaja por el cable. Por esta razón, hay un limite en el número de conexiones que un

bus puede soportar y en la distancia entre estas conexiones. Entre las ventajas de la topología de bus se incluye la sencillez de instalación.

El cable troncal puede tenderse por el camino mas eficiente y, después, los nodos se pueden conectar al mismo mediante líneas de conexión de

longitud variable. De esta forma se puede conseguir que un bus use menos cable que una malla, una estrella o una topología en árbol. Por ejemplo, en

una estrella cuatro dispositivos situados en la misma habitación necesitarían cuatro cables de longitud suficiente para recorrer todo el


camino hasta el concentrador. Un bus elimina esta redundancia.

Solamente el cable troncal se extiende por toda la habitación. Cada línea de conexión únicamente tiene que ir hasta el punto de la troncal mas

cercano. Entre sus desventajas se incluye lo dificultoso de su reconfiguración y del

aislamiento de los fallos. Habitualmente, los buses se diseñan para tener una eficiencia optima cuando se instalan. Por tanto, puede ser difícil añadir nuevos dispositivos. Como se dijo anteriormente, la reflexión de la

señal en los conectores puede causar degradación de su calidad. Esta degradación se puede controlar limitando el número y el espacio de los

dispositivos conectados a una determinada longitud de cable. Añadir nuevos dispositivos puede obligar a modificar o reemplazar el cable troncal.

Además, un fallo o rotura en el cable del bus interrumpe todas las

transmisiones, incluso entre dispositivos que están en la parte de red que no falla. Esto se debe a que el área dañada refleja las señales hacia la dirección del origen, creando ruido en ambas direcciones.

Figura. Topología de bus que conecta tres estaciones

1.3.2.4 Topología en anillo

En una topología en anillo cada dispositivo tiene una línea de conexión dedicada y punto a punto solamente con los dos dispositivos que están a sus lados. La señal pasa a lo largo del anillo en una dirección, o de

dispositivo a dispositivo, hasta que alcanza su destino. Cada dispositivo del anillo incorpora un repetidor. Cuando un dispositivo recibe una señal para otro dispositivo, su repetidor regenera los bits y los retransmite al

anillo.

Un anillo es relativamente fácil de instalar y reconfigurar. Cada dispositivo esta enlazado solamente a sus vecinos inmediatos (bien físicos o lógicos). Para añadir o quitar dispositivos, solamente hay que mover dos

conexiones. Las únicas restricciones están relacionadas con aspectos del


medio físico y el trafico (máxima longitud del anillo y número de

dispositivos). Además, los fallos se pueden aislar de forma sencilla. Generalmente, en un anillo hay una señal en circulación continuamente.

Si un dispositivo no recibe una señal en un periodo de tiempo especificado, puede emitir una alarma. La alarma alerta al operador de red de la existencia del problema y de su localización.

Sin embargo, el trafico unidireccional puede ser una desventaja. En anillos sencillos, una rotura del anillo (como por ejemplo una estación inactiva)

puede inhabilitar toda la red. Esta debilidad se puede resolver usando un anillo dual o un conmutador capaz de puentear la rotura. La topología en

anillo fue usada por IBM en sus redes de área local Token Ring. Actualmente, la necesidad de LAN de alta velocidad ha hecho esta topología menos popular.

1.3.2.5 Topologías hibridas Una red puede ser hibrida. Por ejemplo, se puede tener una topología en

estrella en la que cada rama conecta varias estaciones usando topología de bus. Modelos de red

Las redes de computadoras están formadas por distintas entidades. Se necesitan estándares de forma que estas redes heterogéneas se puedan comunicar entre si. Los dos estándares mas conocidos son el modelo OSI y

el modelo de Internet. El modelo OSI (Open Systems Interconnection) define una red de siete

niveles; el modelo de Internet define una red de cinco niveles.

1.4 CLASES DE REDES Actualmente, cuando se habla de redes, se suele hablar de dos clases principales: redes de área local y redes de área extendida. La categoría a la

que pertenece una red se determina por su tamaño. Una LAN cubre normalmente un área menor de 3 km.; una WAN puede extenderse a nivel normal. Las redes de tamaño intermedio se denominan habitualmente

redes de área metropolitana y se extienden decenas de kilómetros.


Figura. Topología en anillo que conecta seis estaciones

1.4.1 RED DE AREA LOCAL (LAN)

Figura. Una LAN aislada que conecta 12 computadores a un armario concentrador

Una red de área local (LAN, Local Area Network) suele ser una red de

propiedad privada y conectar enlaces de una única oficina, edificio o campus. Dependiendo de las necesidades de la organización donde se

instale y del tipo de tecnología utilizada, una LAN puede ser tan sencilla como dos PC y una impresora situadas en la oficina de la casa de alguien; o se puede extender por toda una empresa e incluir periféricos de voz,

sonido y video.


Las LAN están diseñadas para permitir compartir recursos entre

computadores personales o estaciones de trabajo. Los recursos a compartir pueden incluir hardware (por ejemplo, una impresora), software

(por ejemplo, un programa de aplicación) o datos. Un ejemplo frecuente de LAN, que se encuentra en muchos entornos de negocios, enlaza un grupo de trabajo de computadoras relacionadas con una cierta tarea, como, por

ejemplo, estaciones de trabajo de ingeniería o PC de contabilidad. Una de las computadoras puede tener un disco de gran capacidad y convertirse en servidora de los otros clientes. El software se puede almacenar en este

servidor central para que sea usado por todo el grupo según las necesidades de cada miembro. En este ejemplo, el tamaño de la LAN puede

estar determinado por restricciones en el número de licencias, por el número de usuarios, por copia de software o por restricciones en el número de usuarios con licencia para acceder al sistema operativo.

Además del tamaño, las LAN se distinguen de otros tipos de redes por su

medio de transmisión y su topología. En general, una LAN determinada usará un único medio de transmisión. Las topologías mas frecuentes de las LAN son el bus, el anillo y la estrella.

Las primeras LAN tenían tasas de datos en un rango de entre 4 y 16 megabits por segundo (Mbps). Sin embargo, actualmente las velocidades se

han incrementado y pueden alcanzar los 100 o 1000 Mbps. 1.4.2 RED DE ÁREA AMPLIA (WAN)

Una red de área amplia (WAN, Wide Area Network) proporciona un medio de transmisión a larga distancia de datos, voz, imágenes e información de

video sobre grandes áreas geográficas que pueden extenderse a un país, un continente o incluso al mundo entero.

Una WAN puede ser tan compleja como las troncales que conectan Internet o tan simple como la línea telefónica que conecta una

computadora casera a Internet. Normalmente se denomina a la primera WAN conmutada y a la segunda WAN punto a punto. La WAN conmutada conecta los sistemas terminales, que habitualmente incluyen un enrutador

(dispositivo de conexión entre redes) que conecta a otra LAN o WAN. La WAN punto a punto es normalmente una línea alquilada a un proveedor de

telefonía o TV por cable que conecta una computadora casera a una LAN pequeña o a un proveedor de servicios de Internet (ISP, Internet Service Provider). Este tipo de WAN se usa a menudo para proporcionar acceso a

Internet.


Figura. WANs: una WAN conmutada y una WAN punto a punto.

Un ejemplo temprano de una WAN conmutada es X.25, una red diseñada para proporcionar conectividad entre usuarios finales. Está siendo gradualmente reemplazada por una red de alta velocidad mas eficiente

denominada Retransmisión de Tramas (Frame Relay). Un buen ejemplo de WAN conmutada es la red ATM (Asynchronous Transfer Mode), una red con paquetes de tamaño fijo denominados celdas.

1.4.3 INALÁMBRICA METROPOLITANA (MAN)

La red de área metropolitana (MAN, Metropolitan Area Network) tiene un tamaño intermedio entre una LAN y una WAN. Normalmente cubre el área de una ciudad. Esta diseñada para clientes que necesitan una

conectividad de alta velocidad, normalmente a Internet, y tiene puntos de conexión extendidos por la ciudad o parte de ella. Un buen ejemplo de

MAN es la parte de red de una compañía telefónica que puede producir una línea DSL a los clientes. Otro ejemplo es la red de TV por cable, diseñada originalmente para la TV por cable, pero usada actualmente para

proporcionar conexiones de alta velocidad a Internet. 1.4.4 INTERCONEXIÓN DE REDES: INTERREDES

Actualmente es muy raro ver una LAN, WAN o MAN aislada; están conectadas entre si. Cuando dos o mas redes se conectan, se convierten en

una interred, o internet. Por ejemplo, suponga que una organización tiene


dos oficinas, una en la costa este de EE.UU. y otra en la costa oeste. La de

la costa oeste tiene una LAN con topología de bus; la nueva oficina de la costa este tiene una LAN con topología de estrella. El presidente de la

compañía vive en algún lugar entre ambas oficinas y controla la compañía desde casa. Para crear una WAN troncal que conecte estas tres entidades (dos LAN y la computadora del presidente), se ha alquilado una WAN

conmutada (operada por un proveedor de servicios como una compañía telefónica). Sin embargo, para conectar las LAN a esta WAN conmutada se necesitan tres WAN punto a punto. Estas WAN punto a punto pueden ser

líneas DSL de alta velocidad ofrecidas por una compañía telefónica o una línea de MODEM por cable ofrecida por un operador de TV por cable.

Figura. Una red heterogénea formada por cuatro WAN y dos LAN

1.5 INTERNET

Internet ha revolucionado muchos aspectos de nuestra vida diaria. Ha modificado la forma en que hacemos negocios tanto como la forma en que gastamos nuestro tiempo de ocio. Cuente las formas en que ha usado

Internet recientemente. Quizá ha enviado correo electrónico (e-mail) a un socio de su empresa, pagado un recibo, leído un periódico de una ciudad

lejana o mirado la hora de una película de TV -todo usando Internet-. O quizá ha investigado algún tema medico, buscado una reserva de hotel, hablado con un amigo o ha comparado precios de un coche. Internet es un


medio de comunicación que ha puesto en nuestras manos una riqueza de

comunicación muy grande y la ha organizado para su uso.

Internet es un sistema estructurado y organizado. Comenzaremos viendo una breve historia de Internet, para hablar a continuación de Internet en la actualidad.

1.5.1 HISTORIA BREVE

Una red es un grupo de dispositivos de comunicación conectados, tales

como computadoras o impresoras. Una red de redes esta formada por dos o mas redes que se pueden comunicar entre si. La red de redes mas

notable se llama Internet, una colaboración de cientos de miles de redes interconectadas. Individuos privados, organizaciones gubernamentales, escuelas, centros de investigación, corporaciones y bibliotecas de mas de

100 países usan Internet. Tiene millones de usuarios. Aunque este extraordinario sistema de comunicación se invento en 1969. Durante

mediados de los años sesenta, las computadoras centrales de las organizaciones de investigación estaban aisladas. Las computadoras de distintos fabricantes eran incapaces de comunicarse entre si. La Advanced

Research Project Agency (ARPA) del Departamento de Defensa (DoD) de EE.UU. estaba interesada en buscar una forma de conectar computadoras para que los investigadores pudieran compartir sus hallazgos, reduciendo

así los costes y la duplicación de esfuerzos.

En 1967, en una reunión de la Association for Computer Machinery (ACM), ARPA presento sus ideas para ARPANET, una red pequeña de computadoras conectadas. La idea era que cada computadora (no

necesariamente del mismo fabricante) estuviera conectada a una computadora especializada, llamada Interface Message Protector (IMP). Los

IMP, a su vez, estarían conectados entre si. Cada IMP seria capaz de comunicarse con otros IMP, así como con la computadora conectada al mismo.

En 1969, ARPANET era una realidad. Cuatro nodos de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), la Universidad de California en Santa

Bárbara (UCSB), el Stanford Research Institute (SRI) y la Universidad de UTA, estaban conectadas a través de IMP para formar una red. Un

software denominado Protocolo de Control de Red (NCR, Network Control Protocol) proporcionaba la comunicación entre las computadoras.

En 1972, Vint Cerf y Bob Kahn, ambos miembros del núcleo del grupo de ARPANET, colaboraron en lo que denominaron un proyecto de interconexión de redes (Internetting Project). Cerf y Kahn escribieron un

artículo de referendo en 1973 en el que esbozaban los protocolos para lograr la entrega de paquetes de extremo a extremo de una red. Este


articulo sobre un protocolo de control de transmisión (TCP, Transmision

Control Protocol) incluía conceptos como encapsulamiento, el datagrama y las funciones de una pasarela (gateway).

Poco después, las autoridades tomaron la decisión de partir el TCP en dos protocolos: Transmision Control Protocol (TCP) e Internetworking Protocol

(IP). IP seria responsable de manejar el enrutamiento de datagramas, mientras TCP seria el responsable de funciones de mas alto nivel como la segmentación, reagrupamiento y detección de errores. El protocolo de

interconexión paso a conocerse como TCP/IP. 1.5.2 INTERNET EN LA ACTUALIDAD

Internet ha evolucionado mucho desde 1960. La Internet actual no es una sencilla estructura jerárquica. Esta compuesta por muchas redes de área

local y de área amplia unidas por dispositivos de conexión y de conmutación. Es difícil hacer una representación exacta de Internet en la

actualidad porque esta en cambio continuo —se añaden redes y direcciones nuevas, así como se desconectan redes o se quitan compañías que desaparecen. Actualmente, la mayoría de los usuarios finales que se

conectan a Internet usan los servicios de un proveedor de servicios de Internet (ISP, Internet Service Provider). Existen proveedores internacionales, nacionales, regionales y locales. Internet es gestionada

actualmente por compañías privadas, no gubernamentales.

1.5.2.1 Proveedores de servicio de Internet internacionales Están en lo alto de la

jerarquía y conectan las naciones entre si.

Figura. Organización jerárquica de

Internet.


1.5.2.2 Proveedores de servicio de Internet nacionales

Los proveedores de servicios de Internet a nivel nacional son las redes troncales creadas y mantenidas por compañías especializadas. Hay

muchos ISP nacionales que operan en Norteamérica; algunos de los mas conocidos son SprintLink, PSINet, UUNet Technology, AGIS e Internet MCI. Para conectar a los usuarios finales, estas troncales están conectadas

entre si por estaciones de conmutación complejas (normalmente a cargo de un tercero) denominadas Puntos de acceso a la red (NAP, Network Access Point). Algunos ISP nacionales están también conectados entre si por

estaciones de conmutación privadas denominadas puntos de intercambio (peeringpoints). Normalmente suelen operar a una velocidad muy alta

(hasta 600 Mbps).

1.5.2.3 Proveedores de servicio de Internet regionales Los proveedores de servicio regionales, o ISP regionales, son ISP pequeños conectados a uno o mas ISP nacionales. Están en el tercer nivel de la

jerarquía y tienen una velocidad menor.

1.5.2.4 Proveedores de servicio de Internet locales Los proveedores de servicios de Internet locales proporcionan acceso

directo a los usuarios. Los ISP locales se pueden conectar a ISP regionales o nacionales. La mayoría de los usuarios están conectados a los ISP regionales. Observe que en ese sentido, un ISP local puede ser una

compañía que proporcione solo servicios de Internet, una corporación con una red que proporciona servicios a sus propios empleados o a una organización sin animo de lucro, como una universidad, que use su propia

red. Cualquiera de estos ISP locales se pueden conectar a un proveedor local y regional.

1.6 PROTOCOLOS Y ESTÁNDARES En esta sección se definen dos términos ampliamente usados: protocolos y

estándares. Primero se define protocolo, que es sinónimo de regla. Luego se tratan los estándares, que son reglas sobre las que hay un acuerdo.

1.6.1 PROTOCOLOS

En las redes de computadoras, la comunicación se lleva a cabo entre

distintas entidades de diferentes sistemas. Una entidad es cualquier cosa capaz de enviar o recibir información. Pero no basta con que dos entidades se envíen secuencias de bits entre si para que se entiendan. Para que


exista comunicación, las entidades deben estar de acuerdo en un

protocolo. Un protocolo es un conjunto de reglas que gobiernan la comunicación de datos. Un protocolo define que se comunica, como se

comunica y cuando se comunica. Los elementos clave de un protocolo son su sintaxis, su semántica y su temporización.

Sintaxis. La sintaxis se refiere a la estructura del formato de los datos,

es decir, el orden en el cual se presentan. Por ejemplo, un protocolo

sencillo podría esperar que los primeros ocho bits de datos fueran la dirección del emisor, los segundos ocho bits, la dirección del receptor y el resto del flujo fuera el mensaje en si mismo.

Semántica. La palabra semántica se refiere al significado de cada

sección de bits. Como se interpreta un determinado patrón y que acción se toma basada en dicha representación? Por ejemplo, una

dirección identifica la rata a tomar o el destino final del mensaje?.

Temporización. La temporización define dos características: cuando

se deberían enviar los datos y con que rapidez deberían ser enviados. Por ejemplo, si un emisor produce datos a una velocidad de 100 Mbps,

pero el receptor puede procesar datos solamente a 1 Mbps, la transmisión sobrecargara al receptor y se perderá gran cantidad de

datos. 1.6.2 ESTÁNDARES

Los estándares son esenciales para crear y mantener un mercado abierto y

competitivo entre los fabricantes de los equipos y para garantizar la interoperabilidad nacional e internacional de los datos, y la tecnología y los procesos de telecomunicaciones. Proporcionan guías a los fabricantes,

vendedores, agendas del gobierno y otros proveedores de servicios, para asegurar el tipo de interconectividad necesario en los mercados actuales y en las comunicaciones internacionales. Los estándares de transmisión de

datos se pueden clasificar en dos categorías: de facto (que quiere decir "de hecho" o "por convención") y de jure (que quiere decir "por ley" o "por

regulación").

De facto. Los estándares que no han sido aprobados por un cuerpo

organizado, pero han sido adoptados como estándares por su gran difusión son estándares de facto. Los estándares de facto a menudo son

establecidos originalmente por fabricantes que buscan definir la funcionalidad de un producto o tecnología nueva.

De jure. Aquellos estándares que han sido legislados por un organismo

oficialmente reconocido son estándares de jure.


1.6.2.1 Organizaciones de estandarización Los estándares son desarrollados mediante la cooperación entre comités

de creación de estándares, foros y agendas reguladoras de los gobiernos. Comités de creación de estándares

Aunque hay muchas organizaciones que se dedican a la definición y

establecimiento de estándares para datos y comunicaciones, en América del Norte se confía fundamentalmente en aquellos publicados por los

siguientes organismos:

The International Organization for Standardization (ISO). El ISO es

un organismo multinacional cuyos miembros provienen fundamentalmente de los comités de creación de estándares de varios

gobiernos a lo largo del mundo. El ISO es activo en el desarrollo de la cooperación en los ámbitos científicos, tecnológicos y de las actividades económicas.

The International Telecommunications Union-Telecommunication

Standards Sector (ITU-T). A principios de la década de los setenta un

cierto número de países estaba definiendo estándares nacionales para

telecomunicaciones, pero a pesar de ello seguía habiendo muy poca compatibilidad internacional. Las Naciones Unidas respondieron a este problema formando, como parte de su Unión Internacional de

Telecomunicaciones (ITU), un comité, denominado Comité Consultivo para la Telefonía y la Telegrafía International (CCITT). Este comité

estaba dedicado al desarrollo y establecimiento de estándares para telecomunicaciones en general y para la telefonía y los sistemas de datos en particular. El 1 de marzo de 1993, el nombre de este comité se

cambio a Unión International de Telecomunicaciones-Sector de Estándares de Telecomunicaciones (ITU-T).

The American National Standards Institute (ANSI). A pesar de su

nombre, el Instituto Nacional Americano para la Estandarización (ANSI)

es una corporación completamente privada sin animo de lucro que no tiene ninguna relación con el gobierno federal de Estados Unidos. Sin

embargo, todas las actividades de ANSI están orientadas hacia el desarrollo de Estados Unidos y sus ciudadanos tienen una importancia primordial.

The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). El

Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineering) es la mayor sociedad profesional


de ingeniería del mundo. De ámbito internacional, sus objetivos son el

desarrollo de la teoría, la creatividad y la calidad de los productos en el campo de la ingeniería eléctrica, la electrónica y la radio, así como otras

ramas relacionadas de la ingeniería. Como uno de sus objetivos principales, el IEEE prevé el desarrollo y adopción de estándares internacionales para computación y comunicación.

The Electronic Industries Association (EIA). En la línea de ANSI, la

Asociación de Industrias Electrónicas es una organización sin animo de lucro dedicada a la promoción de aspectos de la fabricación electrónica. Sus objetivos incluyen despertar el interés de la educación publica y

hacer esfuerzos para el desarrollo de los estándares. En el campo de la tecnología de la información, la EIA ha hecho contribuciones

significativas mediante la definición de interfaces de conexión física y de especificaciones de serialización eléctrica para la comunicación de datos.

Foros

El desarrollo de la tecnología de las telecomunicaciones se esta produciendo mas rápidamente que lo que permite la habilidad de los

comités de estandarización para ratificar los estándares. Los comités de estandarización son organizaciones procedimentales y actúan lentamente por naturaleza. Para acomodar la necesidad de tener modelos de trabajo y

acuerdos y facilitar los procesos de estandarización, muchos grupos de interés especial han desarrollado foros compuestos por miembros que

representan las empresas interesadas. Los foros trabajan con las universidades y los usuarios para probar, evaluar y estandarizar nuevas tecnologías. Concentrando sus esfuerzos en una tecnología en particular,

los foros son capaces de acelerar la aceptación y el uso de esa tecnología en la comunidad de las telecomunicaciones. Los foros presentan sus

conclusiones a los organismos de estandarización. Agendas reguladoras

Toda la tecnología de comunicaciones esta sujeta a regulación por las agendas del gobierno tales como la Comisión Federal de Comunicaciones

(FCC) en Estados Unidos. El objetivo de estas agendas es proteger el interés publico mediante la regulación de la radio, la televisión y las

comunicaciones por cable. El FCC tiene autoridad sobre el comercio interestatal e internacional en lo relativo a comunicaciones.


RESUMEN

La transmisión de datos es la transferencia de datos de un dispositivo a

otro a través de algún tipo de medio de transmisión. Un sistema de comunicación de datos debe transmitir los datos al destino correcto de

forma exacta y temporizada.

Los cinco componentes básicos de un sistema de comunicación de

datos son el mensaje, el emisor, el receptor, el medio y el protocolo. El texto, los números, las imágenes, el audio y el video son formatos

distintos de información. La comunicación entre dos dispositivos puede ocurrir en tres modos de transmisión: simplex, semiduplex o full-dúplex.

Una red es un conjunto de dispositivos de comunicación conectados por enlaces del medio físico. En una configuración de línea punto a

punto, dos, y únicamente dos, dispositivos se conectan a través de un enlace dedicado. En una configuración de línea multipunto, tres o mas

dispositivos comparten un enlace.

La topología se refiere a la disposición física o lógica de una red. Los

dispositivos se pueden disponer en una malla, estrella, árbol, bus, anillo o topología hibrida. Una red se puede clasificar como una red de área local o una red de área amplia.

Una LAN es un sistema de transmisión de datos dentro de un edificio, una planta, un campus o entre edificios cercanos. Una WAN es un

sistema de transmisión de datos que se puede extender a través de estados, países o por todo el mundo. Una internet es una red de redes.

La Internet es una colección de muchas redes separadas. Hay

proveedores de Internet locales, regionales, nacionales e internacionales.

Un protocolo es un conjunto de reglas que gobiernan la comunicación de datos; los elementos clave de un protocolo son su sintaxis, su

semántica y temporización. Los estándares son necesarios para asegurar que los productos de distintos fabricantes pueden trabajar

juntos como se esperaba.

ISO, ITU-T, ANSI, IEEE y EIA son algunas de las organizaciones

involucradas en la creación de estándares. Los foros están formados por miembros representativas de compañías que prueban, evalúan y estandarizan las tecnologías. Un Request For Comments es una idea o concepto que es precursor de un estándar de Internet. (Forouzan)


CUESTIONARIO

Cuales son los tres criterios necesarios para que una red sea eficiente y efectiva?

Cuales son las ventajas de una conexión multipunto sobre una punto a punto?

Cuales son los dos tipos de configuración de línea?

Clasifique las cuatro topologías básicas de red en términos de

configuración de la línea.

Cuales son las diferencias entre los modos de transmisión semiduplex y

dúplex?

Nombre los cuatro tipos básicos de topología de red y cite una ventaja

de cada tipo.

Para una red con n dispositivos, ¿cual es el numero de enlaces de cable

necesarios para una malla, un anillo, un bus y una topología en

estrella?

Cuales son los factores que determinan que una red sea una LAN o una

WAN?

Que es una red de redes?

Que es Internet?

Por que se necesitan los protocolos?

Por que se necesitan los estándares?


2. MODELOS DE REDES

Una red es una combinación de hardware y software que envía datos desde un sitio a otro. El hardware consta del equipo físico que transporta

las señales de un punto de la red a otro. El software consta de conjuntos de instrucciones que hacen posible los servicios que se esperan de una

red. Se puede comparar las tareas que realiza una red con las tareas para

resolver un problema matemático con una computadora. El trabajo fundamental para resolver el problema con una computadora lo realiza el

hardware de la computadora. Sin embargo, esta es una tarea muy tediosa si solo se involucra al hardware. Se necesitarían conmutadores para cada posición de memoria para almacenar y manipular los datos. La tarea es

mucho mas fácil si se dispone de software. En un nivel mas alto, un programa puede dirigir el proceso de resolución del problema; los detalles sobre como se hace sobre el hardware real se puede dejar a los niveles de

software que son llamados por los niveles superiores.

Compare esto con un servicio ofrecido por una red de computadoras. Por ejemplo, la tarea de enviar un correo electrónico desde un punto del planeta a otro se puede romper en varias tareas, cada una de las cuales se

realiza en un paquete de software distinto. En el nivel mas bajo, una señal, o conjunto se señales se envían desde la computadora origen a la

computadora destino.

2.1 TAREAS EN NIVELES

Diariamente utilizamos el concepto de niveles en nuestra vida. Como ejemplo, considere dos amigos que se comunican utilizando el correo postal. El proceso para enviar una carta a un amigo seria complejo si no

hubiera servicios disponibles ofrecidos por las oficinas de correos. La


Figura 2.2 Etapas de esta tarea

2.1.1 EMISOR, RECEPTOR Y MENSAJERO

En la figura se muestra un emisor, un receptor y un mensajero que se encarga de transportar la carta. Existe una jerarquía de tareas.

En el sitio del emisor

A continuación se describen, en orden, las actividades que tienen lugar en el sitio del emisor.

Nivel superior. El emisor escribe la carta, la introduce en un sobre,

escribe la dirección del emisor y del receptor y deposita la carta en un

buzón.

Nivel intermedio. La carta es retirada por un cartero y entregada en la

oficina de correos.

Nivel Inferior. La carta es almacenada en la oficina de correos; un

mensajero transporta la carta. En el camino

La carta se encamina a continuación hacia el receptor. En el camino hacia

la oficina postal del receptor, la carta puede ir en realidad a través de una oficina central. Además, la carta puede ser transportada en camión, en

tren, avión, barco o una combinación de estos medios de transporte.


En el sitio del receptor

Nivel inferior. El transportista trasporta la carta a la oficina de correos.

Nivel Intermedio. La carta se almacena y se deposita en el buzón del receptor.

Nivel superior. El receptor retira la carta, abre el sobre y la lee. Jerarquía

De acuerdo al análisis realizado, hay tres actividades diferentes en el sitio

del emisor y otras tres actividades en el sitio del receptor. La tarea de transportar la carta entre el emisor y el receptor es realizada por un

mensajero. Algo que no es obvio inmediatamente es que las tareas deben realizarse en el orden dado en la jerarquía. En el sitio del emisor, se debe escribir la carta y depositarla en el buzón antes de que esta sea retirada y

entregada en la oficina de correos. En el sitio del receptor, la carta debe ser echada en el buzón del receptor antes de que sea retirada por el y leída Servicios

Cada nivel en el sitio del emisor utiliza los servicios de los niveles inmediatamente inferiores. El emisor en el nivel superior utiliza los servicios del nivel intermedio. El nivel intermedio utiliza los servicios del

nivel inferior. El nivel inferior utiliza los servicios del mensajero.

El modelo en niveles que domino la literatura en interconexión y comunicaciones de datos antes de 1990 fue el modelo de interconexión de sistemas abiertos (OSI, Open Systems Interconnection). Todo el mundo

cree que el modelo OSI se convertiría en el estándar definitivo para las comunicaciones de datos, sin embargo, esto no ocurrió. La familia de protocolos TCP/IP se convirtió en la arquitectura comercial dominante

debido a que fue ampliamente utilizada y probada en Internet; el modelo OSI nunca se implementó completamente.

2.2 EL MODELO OSI

Creada en 1947, la Organización Internacional de Estandarización (ISO, International Standards Organization) es un organismo multinacional dedicado a establecer acuerdos mundiales sobre estándares

internacionales. Un estándar ISO que cubre todos los aspectos de las redes de comunicación es el modelo de Interconexión de sistemas abiertos

(OSI, Open System Interconnection). Un sistema abierto es un modelo que


permite que dos sistemas diferentes se puedan comunicar

independientemente de la arquitectura subyacente. Los protocolos específicos de cada vendedor no permiten la comunicación entre

dispositivos no relacionados. El objetivo del modelo OSI es permitir la comunicación entre sistemas distintos sin que sea necesario cambiar la lógica del hardware o el software subyacente. El modelo OSI no es un

protocolo; es un modelo para comprender y diseñar una arquitectura de red flexible, robusta e interoperable.

ISO es la organización. OSI es el modelo. El modelo de interconexión de sistemas abiertos es una arquitectura por niveles para el diseño de sistemas de red que permite la comunicación

entre todos los tipos de computadoras. Está compuesto por siete niveles separados, pero relacionados, cada uno de los cuales define un segmento del proceso necesario para mover la información a través de una red.

Comprender los aspectos fundamentales del modelo OSI proporciona una base solida para la exploración de la transmisión de datos.

Arquitectura por niveles

El modelo OSI esta compuesto por siete niveles ordenados:

1. el físico (nivel 1)

2. el de enlace de datos (nivel 2) 3. el de red (nivel 3)

4. el de transporte (nivel 4) 5. el de sesión (nivel 5) 6. el de presentación (nivel 6)

7. el de aplicación (nivel 7)

La Figura muestra los niveles involucrados en el envió de un mensaje desde el dispositivo A al dispositivo B. A medida

que el mensaje viaja de A a B, puede pasar a través de muchos nodos intermedios. Estos nodos intermedios solo tienen habitualmente los tres primeros

niveles del modelo OSI. Al desarrollar el modelo, los diseñadores refinaron el proceso de transmisión de datos hasta los elementos más

fundamentales. Identificaron que funciones tienen usos relacionados y unieron todas las

funciones dentro de grupos discretos que se convirtieron en niveles. Cada nivel define una familia de funciones distintas de las de los otros niveles.

Definiendo y asignando la funcionalidad de esta forma, los diseñadores


crearon una arquitectura que es a la vez completa y flexible. Y lo mas

importante es que el modelo OSI permite una transparencia completa entre sistemas que de otra forma serían incompatibles.

Dentro de una maquina, cada nivel llama a los servicios del nivel que esta juste por debajo. Por ejemplo, el nivel 3 usa los servicios que proporciona

el nivel 2 y proporciona servicios al nivel 4. Entre maquinas, el nivel x de una maquina se comunica con el nivel x de la otra. La comunicación se gobierna mediante una serie de reglas y convenciones acordadas que se

denominan protocolos. Los procesos de cada maquina que se pueden comunicar en un determinado nivel se llaman procesos paritarios. La

comunicación entre máquinas es por tanto un proceso entre iguales a través de los protocolos apropiados para cada nivel. Procesos paritarios

En el nivel físico, la comunicación es directa: en la siguiente figura la maquina A envía un flujo de bits a la máquina B. Sin embargo, en los niveles mas altos la comunicación debe ir hacia abajo por los distintos

niveles de la maquina A, hasta la maquina B y luego subir otra vez a través de los niveles de la maquina B. Cada nivel de la maquina emisora añade su propia información al mensaje recibido del nivel superior y pasa

todo el paquete al nivel inferior.

Figura. 2.3 Interacción entre los niveles del modelo OSI


En el nivel 1 se convierte todo el paquete al formato en que se puede

transferir hasta la maquina receptora. En la maquina receptora, el mensaje es extraído nivel por nivel, en los cuales cada proceso procesa y elimina los datos que son para el. Por ejemplo, el nivel 2 elimina los datos

que son para el y luego pasa el resto al nivel 3. El nivel 3 elimina los datos que son para el y pasa el resto al nivel 4, y así continuamente. Interfaces entre niveles

El paso de los datos y la información de la red a través de los distintos niveles de la maquina emisora, y la subida a través de los niveles de la maquina receptora, es posible porque hay una interfaz entre cada par de

niveles adyacentes. Cada interfaz define que información y servicios debe proporcionar un nivel al nivel superior. Las interfaces bien definidas y las

funciones de los niveles proporcionan modularidad a la red. Mientras un nivel siga proporcionando los servicios esperados al nivel que esta por encima de el, la implementación especifica de sus funciones puede ser

modificada o reemplazada sin necesidad de cambios en los niveles adyacentes. Organización de los niveles

Se puede pensar que los siete niveles pertenecen a tres subgrupos. Los niveles 1, 2 y 3 —físico, enlace y red— son los niveles de soporte de red. Tienen que ver con los aspectos físicos de la transmisión de los datos de

un dispositivo a otro (como especificaciones eléctricas, conexiones físicas, direcciones físicas y temporización de transporte y fiabilidad). Los niveles

5, 6 y 7 —sesión, presentación y aplicación— proporcionan servicios de soporte de usuario. Permiten la interoperabilidad entre sistemas software no relacionados. El nivel 4, nivel de transporte, asegura la transmisión

fiable de datos de extremo a extremo, mientras que el nivel 2 asegura la transmisión fiable de datos en un único enlace. Los niveles superiores de OSI se implementan casi siempre en software; los niveles inferiores son

una combinación de hardware y software, excepto el nivel físico que es principalmente hardware.

En la siguiente figura se da una visión global de los niveles OSI, datos L7 representa a las unidades de datos en el nivel 7, datos L6 representa a las

unidades de datos en el nivel 6 y así sucesivamente. El proceso empieza en el nivel 7 (el nivel de aplicación) y a continuación se mueve de nivel a nivel en orden secuencial descendente. En cada nivel (exceptuando los niveles 7

y 1), se añade una cabecera a la unidad de datos. En el nivel 2, se añade también una cola. Cuando las unidades de datos formateadas pasan a


través del nivel físico (nivel 1) se transforman en señales electromagnéticas

y se transportan por el enlace físico.

Después de alcanzar su destino, la serial pasa al nivel 1 y se transforma de nuevo en bits. A continuación, las unidades de datos ascienden a través de los niveles OSI. A medida que cada bloque de datos alcanza el nivel

superior siguiente, las cabeceras y las colas asociadas al mismo en los correspondientes niveles emisores se eliminan y se efectúan las acciones apropiadas de ese nivel. Para cuando los datos alcanzan el nivel 7, el

mensaje esta otra vez en un formato apropiado para la aplicación y se puede poner a disposición del receptor.

Figura 2.4. Una comunicación usando el modelo OSI.

La figura revela otro aspecto de la comunicación de datos en el modelo OSI: el encapsulado. Un paquete (cabecera y datos) en el nivel 7 se

encapsula en un paquete de nivel 6. El paquete completo en el nivel 6 se encapsula en un paquete en el nivel 5 y así sucesivamente.

En otras palabras, la porción de datos de un paquete en el nivel N- 1 transporta el paquete completo (datos y cabecera y posiblemente cola) del

nivel N. Este concepto se denomina encapsulado. El nivel N-1 no se preocupa de que parte del paquete encapsulado constituyen datos y que

parte cabecera o cola. Para el nivel N-l, el paquete completo que viene del nivel 7 y se trata como una unidad entera.


2.3 NIVELES EN EL MODELO OSI

Se describen brevemente las funciones de cada nivel del modelo OSI. 2.3.1 NIVEL FÍSICO

El nivel físico coordina las funciones necesarias para transmitir el flujo de datos sobre un medio físico. Trata con las especificaciones eléctricas y

mecánicas de la interfaz y del medio de transmisión. También define los procedimientos y las funciones que los dispositivos físicos y las interfaces tienen que llevar a cabo para que a posible la transmisión. La Figura 2.5

muestra la posición del nivel físico con respecto al medio de transmisión y al enlace de datos.

El nivel físico es responsable del movimiento de bits individuales desde un nodo al siguiente.

Figura 2.5 Nivel físico.

El nivel físico se relaciona con lo siguiente:

Características físicas de las interfaces y el medio. El nivel físico define las características de la interfaz entre los dispositivos y el medio de

transmisión. También define el tipo de medio de transmisión.

Representación de los bits. Los datos del nivel físico están compuestos

por un flujo de bits (secuencias de ceros y unos) sin ninguna interpretación. Para que puedan ser transmitidos, es necesario codificar

los bits en señales —eléctricas u ópticas. El nivel físico define el tipo de codificación (como los ceros y unos se cambian en señales).


Tasa de datos. El nivel físico también define la tasa de transmisión —el

numero de bits enviados cada segundo. En otras palabras, el nivel físico define la duración de un bit, es decir cuanto tiempo dura.

Sincronización de los bits. El emisor y el receptor deben estar

sincronizados a nivel de bit. En otras palabras, los relojes del emisor y el receptor deben estar sincronizados.

Configuración de la línea. El nivel físico esta relacionado con la

conexión de dispositivos al medio. En una configuración punto a punto se conectan dos dispositivos a través de un enlace dedicado. En una configuración multipunto, un enlace es compartido por varios

dispositivos.

Topología física. La topología física define como están conectados los dispositivos para formar una red. Los dispositivos deben estar

conectados usando una topología en malla (cada dispositivo conectado a otro dispositivo), una topología en estrella (dispositivos conectados a través de un dispositivo central), una topología en anillo (un dispositivo

conectado al siguiente, formando un anillo) o una topología de bus (cada dispositivo esta conectado a un enlace común).

Modo de transmisión. El nivel físico también define la dirección de la transmisión entre dos dispositivos: simplex, semiduplex o full-dúplex.

En el modo simplex solamente un dispositivo puede enviar; el otro solo puede recibir. El modo simplex es una comunicación en un solo

sentido. En el modo semidúplex, dos dispositivos pueden enviar o recibir, pero no al mismo tiempo. En el modo full-dúplex (o simplemente dúplex), dos dispositivos pueden enviar o recibir al mismo

tiempo.

2.3.2 NIVEL DE ENLACE DE DATOS

El nivel de enlace de datos transforma el nivel físico, un simple medio de

transmisión, en un enlace fiable. Hace que el nivel físico aparezca ante el nivel superior (nivel de red) como un medio libre de errores. La Figura 2.6 muestra la relación del nivel de enlace de datos con los niveles de red y

físico. Entre las responsabilidades especificas del nivel de enlace de datos se incluyen las siguientes:


Figura 2.6. Nivel de enlace de datos.

El nivel de enlace de datos es responsable del movimiento de

tramas desde un nodo al siguiente.

Tramado. El nivel de enlace de datos divide el flujo de bits recibidos del nivel de red en unidades de datos manejables denominadas tramas.

Direccionamiento físico. Si es necesario distribuir las tramas por

distintos sistemas de la red, el nivel de enlace de datos añade una cabecera a la trama para definir la dirección física del emisor (dirección fuente) y/o receptor (dirección destino) de la trama. Si hay que enviar la

trama a un sistema fuera de la red del emisor, la dirección del receptor es la dirección del dispositivo que conecta su red a la siguiente.

Control de flujo. Si la velocidad a la que el receptor recibe los datos es

menor que la velocidad de transmisión del emisor, el nivel de enlace de datos impone un mecanismo de control de flujo para prevenir el desbordamiento del receptor.

Control de errores. El nivel de enlace de datos añade fiabilidad al nivel

físico al incluir mecanismos para detectar y retransmitir las tramas defectuosas o perdidas. También usa un mecanismo para prevenir la

duplicación de tramas. El control de errores se consigue normalmente a través de una cola que se añade al final de la trama.

Control de acceso. Cuando se conectan dos o mas dispositivos al mismo enlace, los protocolos de nivel de enlace deben determinar en todo

momento que dispositivo tiene el control del enlace.


La Figura 2.7 ilustra la entrega nodo a nodo realizada en el nivel de enlace

de datos.

Como se muestra en la figura, la comunicación en el nivel del enlace de datos ocurre entre dos nodos adyacentes. Para enviar un dato desde A hasta F, se realizan tres entregas parciales. En primer lugar, el nivel del

enlace de datos en A envía una trama al nivel de enlace de datos en B (un encaminador). En segundo lugar, el nivel de enlace de datos en B envía una nueva trama al nivel de enlace de datos en E. Finalmente, el nivel de

enlace de datos en E envía una nueva trama al nivel de enlace de datos en F. Observe que las tramas que se intercambian entre los tres nodos tienen

diferentes valores en las cabeceras. La trama de A a B tiene a B como dirección destino y a A como dirección origen. La trama de B a E tiene a E como dirección destino y a B como dirección origen. Los valores de las

cabeceras también pueden ser diferentes si la comprobación de errores incluye la cabecera de la trama.

2.3.3 NIVEL DE RED

El nivel de red es responsable de la entrega de un paquete desde el origen

al destino y, posiblemente, a través de múltiples redes (enlaces). Mientras que el nivel de enlace de datos supervisa la entrega del paquete entre dos sistemas de la misma red (enlaces), el nivel de red asegura que cada

paquete va del origen al destino, sean estos cuales sean.

Si dos sistemas están conectados al mismo enlace, habitualmente no hay necesidad de un nivel de red. Sin embargo, si dos sistemas están conectados a redes distintas (enlaces) con dispositivos de conexión entre

ellas (enlaces), suele ser necesario tener un nivel de red para llevar a cabo la entrega desde el origen al destino. La Figura 2.8 muestra la relación del

nivel de red con el nivel de enlace de datos y el de transporte.


Figura 2.7 Entrega nodo a nodo.

El nivel de red es responsable de la entrega de paquetes individuales desde un host origen hasta un host destino.

Figura 2.8 Nivel de red.

Las responsabilidades especificas del nivel de red incluyen:

Direccionamiento lógico. El direccionamiento físico proporcionado por el

nivel de enlace de datos gestiona los problemas de direcciones locales. Si un paquete cruza la frontera de la red, es necesario tener otro tipo de

direcciones para distinguir los sistemas origen de los del destino. El nivel de red añade una cabecera al paquete que viene del nivel superior


que, entre otras cosas, incluye las direcciones lógicas del emisor y el

receptor.

Encaminamiento. Cuando un conjunto de redes o enlaces independientes se conectan juntas para crear una red de redes (una

internet) o una red mas grande, los dispositivos de conexión (denominados en caminadores o pasarelas) encaminan los paquetes hasta su destino final. Una de las funciones del nivel de red es

proporcionar estos mecanismos. La Figura 2.9 ilustra la entrega extremo a extremo que realiza el nivel de

red. Como se muestra en la figura, se necesita una entrega de origen a destino. El nivel de red en A envía un paquete al nivel de red de B. Cuando

el paquete llega al en caminador B, este toma la decisión de acuerdo al destino final (F) del paquete. Como se vera en capítulos posteriores, el en caminador B utiliza su tabla de encaminamiento para encontrar que el

siguiente salto es el en caminador E. El nivel de red en B, por tanto, envía el paquete al nivel de red de E. El nivel de red en E, a su vez, envía el

paquete al nivel de red en F. Figura 2.9 Entrega emisor a destino.

2.3.4 NIVEL DE TRANSPORTE


El nivel de transporte es responsable de la entrega origen a destino (extremo a extremo) de todo el mensaje. Mientras que el nivel de red

supervisa la entrega extremo a extremo de paquetes individuales, no reconoce ninguna relación entre estos paquetes. Trata a cada uno independientemente, como si cada pieza perteneciera a un mensaje

separado, tanto si lo es como si no. Por otro lado, el nivel de transporte asegura que todo el mensaje llega intacto y en orden, supervisando tanto el control de errores como el control de flujo a nivel origen a destino. La

Figura 2.10 muestra la relación del nivel de transporte con los niveles de red y de sesión.

El nivel de transporte es responsable de la entrega de un mensaje desde un proceso a otro. Otras responsabilidades del nivel de transporte son las

siguientes:

Direccionamiento en punto de servicio. Las computadoras suelen ejecutar a menudo varios programas al mismo tiempo. Por esta razón la

entrega desde el origen al destino significa la entrega no solo de una computadora a otra, sino también desde un proceso especifico (programa en ejecución) en una computadora a un proceso especifico

(programa en ejecución) en el otro. La cabecera del nivel de transporte debe además incluir un tipo de dirección denominado dirección de punto de servicio (o dirección de puerto). El nivel de red envía cada

paquete a la computadora adecuada; el nivel de transporte envía el mensaje entero al proceso adecuado dentro de esa computadora.

Segmentación y re ensamblado. Un mensaje se divide en segmentos

transmisibles, cada uno de los cuales contiene un cierto numero de secuencias. Estos números permiten al nivel de transporte re ensamblar el mensaje correctamente a su llegada al destino e identificar

y reemplazar paquetes que se han perdido en la transmisión.

Control de conexión. El nivel de transporte puede estar orientado a conexión o no. Un nivel de transporte no orientado a conexión trata

cada segmento como un paquete independiente y lo pasa al nivel de transporte de la maquina destino. Un nivel de transporte orientado a conexión establece una conexión con el nivel de transporte del destino

antes de enviar ningún paquete. La conexión se corta después de que se han transferido todos los paquetes de datos.

Control de flujo. Al igual que el nivel de enlace de datos, el nivel de transporte es responsable del control de flujo. Sin embargo, el control

de flujo de este nivel se lleva a cabo de extremo a extremo y no solo en un único enlace.


Control de errores. Al igual que el nivel de enlace de datos, el nivel de transporte es responsable de controlar los errores. Sin embargo, el

control de errores en este nivel se lleva a cabo de extremo a extremo y no solo en un único enlace. El nivel de transporte del emisor asegura

que todo el mensaje llega al nivel de transporte del receptor sin errores (daños, perdidas o duplicaciones). Habitualmente, los errores se corrigen mediante retransmisiones.

Figura 2.10. Nivel de transporte.

Figura 2.11 Entrega fiable de un mensaje proceso a proceso.


2.3.5 NIVEL DE SESIÓN

Los servicios provistos por los tres primeros niveles (físico, enlace de datos y red) no son suficientes para algunos procesos. El nivel de sesión es el

controlador de diálogo de la red. Establece, mantiene y sincroniza la interacción entre sistemas de comunicación.

El nivel de sesión es responsable del control de dialogo y de la sincronización.

Algunas responsabilidades especificas del nivel de sesión son las

siguientes:

Control de dialogo. El nivel de sesión permite que dos sistemas establezcan un dialogo. Permite que la comunicación entre dos

procesos tenga lugar en modo semiduplex (un sentido cada vez) o full-dúplex (los dos sentidos al mismo tiempo). Por ejemplo, el dialogo entre un terminal conectado a una computadora puede ser semiduplex.

Sincronización. El nivel de sesión permite que un proceso pueda añadir

checkpoints (puntos de sincronización) en un flujo de datos. Por ejemplo, si un sistema esta enviando un archivo de 2000 paginas, es aconsejable insertar checkpoints cada 100 paginas para asegurar que

cada unidad de 100 paginas se ha recibido y reconocido independientemente. En este caso, si hay un fallo durante la

transmisión de la pagina 523, la retransmisión comienza en la pagina 501: las paginas 1 a 500 no deben ser retransmitidas. La Figura 2.12 ilustra la relación del nivel de sesión con los niveles de transporte y

presentación.

2.3.6 NIVEL DE PRESENTACIÓN

El nivel de presentación esta relacionado con la sintaxis y la semántica de

la información intercambiada entre dos sistemas. La Figura 2.13 muestra la relación entre el nivel de presentación y los niveles de aplicación y de sesión.

El nivel de presentación es responsable del transporte, compresión y cifrado.


Figura 2.12 Nivel de sesión.

Las responsabilidades especificas del nivel de presentación incluyen:

Traducción. Los procesos (programas en ejecución) en los sistemas

intercambian habitualmente la información en forma de tiras de caracteres, números, etc. Es necesario traducir la información a flujos

de bits antes de transmitirla. Debido a que cada computadora usa un sistema de codificación distinto, el nivel de presentación es responsable

de la interoperabilidad entre los distintos métodos de codificación. El nivel de presentación en el emisor cambia la información del formato dependiente del emisor a un formato común. El nivel de presentación

en la maquina receptora cambia el formato común en el formato especifico del receptor.

Cifrado. Para transportar información sensible, un sistema debe ser capaz de asegurar la privacidad. El cifrado implica que el emisor

transforma la información original a otro formato y envía el mensaje resultante por la red. El descifrado ejecuta el proceso in verso del

proceso original para convertir el mensaje a su formato original.

Compresión. La compresión de datos reduce el numero de bits a

transmitir. La compresión de datos es particularmente importante en la transmisión de datos multimedia tales como texto, audio y video.


Figura 2.13. Nivel de presentación

2.3.7 NIVEL DE APLICACIÓN

El nivel de aplicación permite al usuario, tanto humano como software, acceder a la red. Proporciona las interfaces de usuario y el soporte para servicios como el correo electrónico, el acceso y la transferencia de

archivos remotos, la gestión de datos compartidos y otros tipos de servicios para información distribuida.

La Figura 2.14 muestra la relación entre el nivel de aplicación y el usuario y el nivel de presentación. De las muchas aplicaciones de servicios

disponibles, la figura muestra solamente tres: X.400 (servicio de gestión de mensajes); X.500 (servicio de directorios); y transferencia, acceso y gestión de archivos (FTAM). El usuario del ejemplo usa X.400 para enviar un

correo electrónico. Observe que en este nivel no se añaden cabeceras ni colas.

El nivel de aplicación es responsable de ofrecer los servicios a los usuarios.

Algunos de los servicios específicos provistos por el nivel de aplicación incluyen:

Terminal virtual de red. Un terminal virtual de red es una versión de un

terminal físico y permite al usuario acceder a una maquina remota. Para hacerlo, la aplicación crea una emulación software de un terminal en la maquina remota. La computadora del usuario habla al terminal

software, que a su vez, habla al host y viceversa. La maquina remota


cree que se esta comunicando con uno de sus propios terminales y

permite el acceso.

Transferencia, acceso y gestión de archivos (FTAM). Esta aplicación permite al usuario acceder a archivos en una computadora remota

(para cambiar datos o leer los datos), recuperar archivos de una computadora remota y gestionar o controlar los archivos en una computadora remota.

Servicios de correo. Esta aplicación proporciona las bases para el envío

y almacenamiento del correo electrónico.

Servicios de directorios. Esta aplicación proporciona acceso a bases de datos distribuidas que contienen información global sobre distintos

objetos y servicios. Figura 2.14 Nivel de aplicación.


2.3.8 RESUMEN DE LOS NIVELES

La Figura 2.15 muestra un resumen de las funciones de cada nivel.

Figura 2.15 Resumen de los niveles.

2.4 FAMILIA DE PROTOCOLOS TCP/IP

La familia de protocolos TCP/IP, se desarrollo antes que el modelo OSI. Por tanto, los niveles del protocolo TCP/IP no coinciden exactamente con los

del modelo OSI. El protocolo TCP/IP original fue definido con cuatro niveles: host a red, Internet, transporte y aplicación. Sin embargo, cuando se compara TCP/IP con OSI, se puede decir que el nivel host a red es

equivalente a la combinación de los niveles físicos y de enlace de datos. El nivel Internet es equivalente al nivel de red y el nivel de aplicación hace

aproximadamente el trabajo de los niveles de sesión, presentación y aplicación con el nivel de transporte en TCP/IP encargándose de parte de

las responsabilidades del nivel de sesión. Así se asume que la familia de protocolos TCP/IP consta de cinco niveles:

físico, enlace de datos, red, transporte y aplicación. Los cuatro primeros niveles ofrecen estándares físicos, interfaces de red, funciones de interconexión y de transporte que se corresponden con los cuatro niveles

del modelo OSI. Los tres niveles superiores del modelo OSI, sin embargo, se representan en TCP/IP por un único nivel llamado nivel de aplicación

(véase la Figura 2.16).


TCP/IP es un protocolo jerárquico compuesto de módulos interactivos,

cada uno de los cuales ofrece una funcionalidad especifica; sin embargo, los módulos no son interdependientes. Mientras que el modelo OSI

especifica que funciones pertenecen a cada uno de sus niveles, los niveles de la familia de protocolos TCP/IP contienen protocolos relativamente independientes que pueden ser mezcla o coincidir dependiendo de las

necesidades del sistema. El termino jerárquico significa que cada protocolo de nivel superior es soportado por uno o mas protocolos de nivel inferior.

En el nivel de transporte, TCP/IP define tres protocolos: Protocolo de control de transmisión (TCP), Protocolo de datagramas de usuario (UDP) y

Protocolo de transmisión y control de flujo (SCTP). En el nivel de red, el principal protocolo definido por TCP/IP es el protocolo de interconexión (IP); hay algún otro protocolo que soporta movimiento de datos en este

nivel. 2.4.1 NIVEL FÍSICO Y DE ENLACE DE DATOS

En el nivel físico y de enlace de datos, TCP/IP no define ningún protocolo especifico. Soporta todos los protocolos estándar y propietarios. Una red

en una red TCP/IP puede ser una red de área local o una red de área amplia.

Figura 2.16 TCP/IP y el modelo OSI


2.4.2 NIVEL DE RED

En el nivel de red (o, mas precisamente, nivel de interconexión), TCP/IP

soporta el Protocolo de interconexión. IP, a su vez, utiliza cuatro protocolos de soporte: ARP, RARP, ICMP e IGMP. Protocolo de interconexión (IP)

El Protocolo de interconexión (IP) es el mecanismo de transmisión utilizado por los protocolos TCP/IP. Es un protocolo no fiable y no orientado a

conexión —un servicio de mejor entrega posible. El término mejor entrega posible significa que IP no ofrece ninguna comprobación ni seguimiento de

errores. IP asume la no fiabilidad de los niveles inferiores y hace lo mejor que puede para conseguir una transmisión a su destino, pero sin garantías.

IP transporta lo datos en paquetes denominados datagramas, cada uno de

los cuales se transporta de forma independiente. Los datagramas pueden viajar por diferentes rutas y puede llegar fuera de secuencia o duplicados. IP no sigue la pista de las rutas y no tiene ninguna forma de reordenar los

datagramas una vez que llegan a su destino. La funcionalidad limitada de IP no debería considerarse, sin embargo,

como una debilidad. IP ofrece funciones de transmisión básicas y deja libertad al usuario para añadir solo aquellas funcionalidades necesarias

para una aplicación determinada y por tanto ofrecen la máxima flexibilidad. Protocolo de resolución de direcciones

El Protocolo de resolución de direcciones (ARP) se utiliza para asociar una dirección lógica a una dirección física. En una red física típica, como una LAN, cada dispositivo en la red se identifica mediante una dirección física,

normalmente impresa en la tarjeta de interfaz de red (NIC). ARP se utiliza para buscar la dirección física del nodo a partir de su dirección de Internet.

Protocolo de resolución de direcciones inverso

El Protocolo de resolución de direcciones inverso (RARP) permite a un host descubrir una dirección de Internet cuando solo conoce su dirección física.

Se utiliza cuando una computadora se conecta a una red por primera vez o cuando se arranca una computadora sin disco.


Protocolo de mensajes de control en Internet

El Protocolo de mensajes de control en Internet (ICMP) es un mecanismo

utilizado por los hosts y pasarelas para enviar notificación sobre problemas encontrados en datagramas de vuelta al emisor. ICMP envía mensajes de petición y de informe de errores.

Protocolo de mensajes de grupos de Internet (IGMP)

El Protocolo de mensajes de grupos de Internet (IGMP) se utiliza para

facilitar la transmisión simultanea de un mensaje a un grupo de receptores. 2.4.3 NIVEL DE TRANSPORTE

Tradicionalmente el nivel de transporte fue representado en TCP/IP

mediante dos protocolos: TCP y UDP. IP es un protocolo host a host, lo que significa que puede entregar un paquete desde un dispositivo físico a otro. UDP y TCP son protocolos de nivel de transporte encargados de la entrega

de mensajes desde un proceso (programa en ejecución) a otro proceso. Se ha desarrollado un nuevo protocolo de nivel de transporte, SCTP, para satisfacer las necesidades de algunas aplicaciones nuevas.

Protocolo de datagramas de usuario

El Protocolo de datagramas de usuario (UDP) es el mas sencillo de los dos protocolos de transporte estándar de TCP/IP. Es un protocolo proceso a

proceso que añade solo direcciones de puertos, control de errores mediante sumas de comprobación e información sobre la longitud de los datos del

nivel superior. Protocolo de control de transmisión

El Protocolo de control de transmisión (TCP) ofrece servicios completes de nivel de transporte a las aplicaciones. TCP es un protocolo de flujos fiable.

El termino flujo, en este contexto, se refiere a un modelo orientado a conexión: se debe establecer una conexión entre los dos extremos de la

transmisión antes de que se puedan transmitir datos. En el extremo emisor de cada transmisión, TCP divide un flujo de datos en

unidades mas pequeñas denominadas segmentos. Cada segmento incluye un numero de secuencia para su reordenación en el receptor, junto con un numero de confirmación para los segmentos recibidos. Los segmentos se

transportan a través de datagramas IP. En el extremo receptor, TCP recibe


cada datagrama y reordena la transmisión de acuerdo a los números de

secuencia. Protocolo de transmisión de control de flujos

El Protocolo de transmisión de control de flujos (SCTP) ofrece soporte para

nuevas aplicaciones tales como la voz sobre Internet. Es un protocolo de transporte que combina las mejores características de UCP y TCP. 2.4.4 NIVEL DE APLICACIÓN

El nivel de aplicación en TCP/IP es equivalente a una combinación de los niveles de sesión, presentación y aplicación del modelo OSI. En este nivel

se definen muchos protocolos. En los últimos capítulos se cubren muchos de estos protocolos estándar.

2.5 DIRECCIONAMIENTO En una red que utiliza protocolos TCP/IP se utilizan cuatro niveles de

direcciones: direcciones físicas (enlace), direcciones lógicas (IP), direcciones de puertos y direcciones especificas (véase la Figura 2.17). Cada dirección

esta relacionada con un nivel especifico de la arquitectura de TCP/IP, como se muestra en la Figura 2.18 Direcciones físicas

La dirección física, también conocida como dirección de enlace, es la dirección de un nodo tal y como viene definida por su LAN o WAN. Se incluye en la trama utilizada por el nivel de enlace de datos. Es la

dirección de mas bajo nivel. La dirección física tiene autoridad sobre la red (LAN o WAN). El tamaño y

formato de estas direcciones varían dependiendo de la red. Por ejemplo, Ethernet utiliza una dirección física de 6 bytes (48 bits) que se imprimen

en la tarjeta interfaz de red (NIC). LocalTalk (Apple), sin embargo, tiene una dirección dinámica de 1 byte que cambia cada vez que la estación arranca.

Ejemplo 2.1

En la Figura 2.19 un nodo con dirección física 10 envía una trama a un nodo con dirección física 87. Los dos nodos están conectados por un

enlace (LAN con topología en bus). En el nivel de enlace de datos, esta trama contiene en la cabecera la dirección física (de enlace). Estas son las únicas direcciones necesarias. El resto de la cabecera contiene otra


información necesaria para este nivel. La cola normalmente contiene bits

extra necesarios para la detección de errores. Como se muestra en la figura, la computadora con dirección física 10 es la emisora y la

computadora con dirección física 87 es la receptora. El nivel de enlace de datos en la emisora recibe datos del nivel superior.

Encapsula estos datos en una trama y añade una cabecera y una cola. La cabecera, entre otras cosas, transporta las direcciones físicas del emisor y del receptor. Observe que en la mayoría de los protocolos de nivel de

enlace de datos, la dirección destino 87 en este caso, se pone antes que la dirección origen (10 en este caso).

Se ha mostrado una topología en bus para una LAN aislada. En una topología en bus, la trama se propaga a todas las direcciones (derecha e

izquierda). La trama propagada hacia la izquierda muere cuando alcanza el final del cable, si el cable finaliza apropiadamente. La trama propagada a

la derecha se envía a cada estación de la red. Figura 2.17 Direcciones en TCP/IP.

Figura 2.18 Relaciones entre los niveles y las direcciones en TCP/IP.


Figura 2.19 Direcciones físicas.

Cada estación con una dirección física distinta a la 87 descarta la trama

debido a que la dirección de destino no coincide con su propia dirección física. La computadora destino correcta, sin embargo, encuentra una trama con una dirección física igual a la suya. Se comprueba la trama, se

descarta la cabecera y la cola y se recuperan los datos encapsulados y se entregan al nivel superior.

Ejemplo 2.2

La mayoría de las redes de área local utilizan una dirección física de 48 bits (6 bytes) escritas con 12 dígitos hexadecimales; cada byte (2 dígitos hexadecimales) se separa por dos puntos, como se muestra a

continuación:

07:01:02:01;2C:4B Una dirección física de 6 bytes (12 dígitos hexadecimales)

Direcciones lógicas

Las direcciones lógicas son necesarias para comunicaciones universales que son independientes de las redes físicas subyacentes. Las direcciones

físicas no son adecuadas en un entorno de interconexión donde diferentes redes pueden tener diferentes formatos de dirección. Se necesita un sistema de direccionamiento universal en el que cada host pueda ser

identificado de forma única, sin tener en cuenta la red física a la que pertenece.

Con este objetivo se han diseñado las direcciones lógicas. Una dirección lógica en Internet es actualmente una dirección de 32 bits que define de

forma única a un host conectado a Internet. No hay dos hosts visibles y con direcciones publicas que puedan tener la misma dirección IP.


Ejemplo 2.3

La Figura 2.20 muestra una parte de una Internet con dos en caminadores

que conectan tres LAN. Cada dispositivo (computadora o en caminador) tiene un par de direcciones (lógica y física) para cada conexión. En este caso, cada computadora se conecta a solo un enlace y por tanto solo

tiene un par de direcciones. Cada en caminador, sin embargo, se conecta a tres redes (solo se muestran dos en la figura). De esta forma, cada en caminador tiene tres pares de direcciones, una para cada conexión.

Aunque puede parecer obvio que cada en caminador tenga una dirección física distinta para cada conexión, puede no ser tan obvio por que necesita

una dirección lógica para cada conexión. La computadora con dirección lógica A y dirección física 10 necesita enviar un paquete a la computadora con dirección lógica P y dirección física 95.

Figura 2.20 Direction IP.

Se utilizan letras para mostrar las direcciones lógicas y números para las direcciones físicas. Tenga en cuenta, sin embargo, que ambas son en

realidad números.

El emisor encapsula sus datos en un paquete en el nivel de red y añade dos direcciones lógicas (A y P). Observe que en la mayoría de los protocolos, la dirección lógica origen se pone antes que la dirección lógica

del destino (al contrario de lo que ocurre con las direcciones físicas). El


nivel de red, sin embargo, necesita encontrar la dirección física del

siguiente salto antes de que el paquete pueda ser entregado. El nivel de red consulta su tabla de encaminamiento y encuentra que la dirección

lógica del siguiente salto (en caminador 1) es F. El protocolo ARP presentado anteriormente encuentra la dirección física

del en caminador 1 que se corresponde con la dirección lógica 20. Ahora el nivel de red pasa esta dirección al nivel de enlace de datos, que a su vez, encapsula el paquete con la dirección física del destino 20 y su dirección

en caminador 1, que observa que la dirección física del destinatario incluida en la trama coincide con su propia dirección física. El en

caminador extrae el paquete de la trama para leer la dirección lógica del destinatario P. Puesto que la dirección lógica no coincide con la dirección lógica del en caminador, este se da cuenta de que el paquete debe ser

reencaminado. El en caminador consulta su tabla de encaminamiento y utiliza el protocolo ARP para encontrar la dirección física del destinatario

del siguiente salto (en caminador 2), crea una nueva trama, la encapsula en un paquete y la envía al en caminador 2.

Observe la dirección física de la trama. La dirección física del origen cambia de 10 a 99. La dirección física del destinatario cambia de 20 (dirección física del en caminador 1) a 33 (dirección física del en caminador

2). Las direcciones lógicas del emisor y del destinatario siguen siendo las mismas, en caso contrario el paquete se perdería.

En el en caminador 2 se produce un escenario similar. Se cambian las direcciones físicas y se envía una nueva trama a la computadora destino.

Cuando la trama alcanza el destino, se extrae el paquete de la trama. La dirección lógica del destinatario P coincide con la dirección lógica de la

computadora. Se extraen los datos del paquete y se entregan al nivel superior. Observe que aunque las direcciones físicas cambian de nodo a nodo, las direcciones lógicas permanecen sin cambios.

Las direcciones físicas cambian de nodo a nodo, pero las direcciones lógicas normalmente permanecen sin cambios.

Direcciones de puerto

La dirección IP y la dirección física son necesarias para que los datos

viajen del host origen al destino. Sin embargo, llegar al nodo destino no es el objetivo final de la comunicación de datos en Internet. Hoy en día, las computadoras son dispositivos que pueden ejecutar múltiples procesos al

mismo tiempo. El objetivo final de la comunicación en Internet es que un


proceso se comunique con otro proceso. Por ejemplo, la computadora A

puede comunicarse con la computadora C utilizando TELNET. Al mismo tiempo, la computadora A puede comunicarse con la computadora B

utilizando el protocolo de transferencia de ficheros (FTP). Para que estos procesos puedan recibir datos simultáneamente, se necesita un método que etiquete a los diferentes procesos. En otras palabras, se necesitan

direcciones. En la arquitectura de TCP/IP, la etiqueta asignada a un proceso se denomina puerto. Un puerto en TCP/IP tiene 16 bits.


3. REDES INFORMATICAS

RED: Una RED es un conjunto de computadoras o terminales

conectados mediante una o más vías de transmisión y con determinadas reglas para comunicarse.

HOST: Aunque en general este término suele relacionarse con

Servidores, en un sentido amplio llamaremos HOST a cualquier equipo

que se conecta a una red.

PROTOCOLO: Conjunto de comandos establecido por convención que

deben conocer tanto emisor como receptor para poder establecer una comunicación en un red de datos. Constituyen el software de la red.

INTERNET: aunque todos sabemos lo que es Internet, aquí lo

utilizaremos también en otro sentido. Una Internet es un conjunto de dos o más redes que se interconectan mediante los medios adecuados.

El termino Red Informática se define como la “Conexión de varios equipos informáticos de manera tal que puedan compartir Información y recursos

varios a través de un medio de comunicación”.

No es simplemente un grupo de computadoras interconectadas entre si, si no que la red debe permitir que los usuarios puedan acceder

selectivamente a recursos de software y hardware, y compartir datos, información y programas en forma selectiva y personalizada.

El propósito más importante de cualquier red es enlazar entidades similares al utilizar un conjunto de reglas que aseguren un servicio confiable. Estas normas podrían quedar de la siguiente manera:

La información debe entregarse de forma confiable sin ningún daño en los datos.

La información debe entregarse de manera consistente. La red debe ser capaz de determinar hacia dónde se dirige la información.

Las computadoras que forman la red deben ser capaces de identificarse entre sí o a lo largo de la red.

Debe existir una forma estándar de nombrar e identificar las partes de

la red.

3.1 COMPONENTES O ELEMENTOS NECESARIOS PARA LAS REDES


3.1.1 HARDWARE Servidor (server)

Es la máquina principal de la red. Se encarga de administrar los recursos de ésta y el flujo de la información. Algunos servidores son

dedicados, es decir, realizan tareas específicas. Por ejemplo, un servidor de impresión está dedicado a imprimir; un servidor de comunicaciones

controla el flujo de los datos, etcétera. Para que una máquina sea un servidor es necesario que sea una computadora de alto rendimiento en cuanto a velocidad, procesamiento y gran capacidad en disco duro u

otros medios de almacenamiento.

Estación de trabajo (workstation):

Es una PC que se encuentra conectada físicamente al servidor por medio de algún tipo de cable. En la mayor parte de los casos esta

computadora ejecuta su propio sistema operativo y, posteriormente, se añade al ambiente de la red.

Impresora de red:

Impresora conectada a la red de tal forma que más de un usuario pueda imprimir en ella.

Recursos a compartir: Son aquellos dispositivos de hardware que tienen un alto costo y que

son de alta tecnología. En estos casos los más comunes son las impresoras en sus diferentes modalidades. Tambien se encuentran en

este grupo las unidades de almacenamiento (Discos Rigidos, Unidades de CD, ZipDrive, etc) que se comparten entre los usuarios de la red.

3.1.2 MEDIOS DE CONEXIÓN

Cable STP

El cable de par trenzado blindado (STP) es una combinación cable

blindado y trenzado donde cada par de hilos está envuelto en un papel metálico. Los 4 pares de hilos están envueltos a su vez en una trenza o papel metálico. Este tipo de cable, STP, reduce el ruido eléctrico dentro

del cable (acoplamiento par a par o diafonía) y fuera de él (interferencia electromagnética [EMI] e interferencia de radiofrecuencia [RFI]). El cable

de par trenzado blindado comparte muchas de las ventajas y desventajas del cable de par trenzado no blindado (UTP). El cable STP brinda mayor protección ante toda clase de interferencias externas,

pero es más caro y es de instalación más difícil que el UTP Los materiales metálicos de blindaje utilizados en STP deben estar conectados a tierra en ambos extremos. Si no están debidamente

conectados a tierra (o si existe cualquier discontinuidad en toda la


extensión del material de blindaje, debido, por ejemplo, a una

terminación o instalación inadecuadas), el STP se vuelve susceptibles a problemas de ruido, ya que permiten que el blindaje funcione como una

antena que recibe señales no deseadas. Sin embargo, este efecto funciona en ambos sentidos.

El papel metálico (blindaje) no sólo

impide que las ondas

electromagnéticas entrantes produzcan ruido en

los cables de datos, sino que mantiene

en un mínimo la radiación de ondas electromagnéticas salientes, que de otra manera pueden producir ruido en otros dispositivos. Los cables STP no pueden tenderse sobre distancias tan largas como las de otros

medios (cable coaxial y fibra óptica) sin que se repita la señal. El uso de aislamiento y blindaje adicionales aumenta de manera considerable el tamaño, peso y costo del cable. Además, los materiales de blindaje

hacen que las terminaciones sean más difíciles y aumentan la probabilidad de que se produzcan defectos de mano de obra.

Cable UTP

El cable de par trenzado no blindado (UTP) es un medio compuesto por

cuatro pares de hilos donde cada uno de los 8 hilos de cobre individuales está revestido de un material aislante. y cada par de hilos está trenzado. Este tipo de cable se basa sólo en el efecto de cancelación que producen

los pares trenzados de hilos para limitar la degradación de la señal que causan la EMI y la RFI. Para reducir aún más la diafonía entre los pares

en el cable UTP, la cantidad de trenzados en los pares de hilos varía. Al igual que el cable STP, el cable UTP debe seguir especificaciones precisas con respecto a cuanto trenzado se permite por unidad de longitud del

cable. El cable de par trenzado no blindado presenta muchas ventajas: es de fácil instalación y es más económico que los demás. De hecho, el cable UTP cuesta menos por metro que cualquier otro tipo de cableado de LAN,

sin embargo, la ventaja real es su tamaño.

Debido a que su diámetro externo es tan pequeño, el cable UTP no llena los conductos para el cableado tan rápidamente como sucede con otros tipos de cables. Este puede ser un factor sumamente importante para

tener en cuenta, en especial si se está instalando una red en un edificio antiguo. Además, si se está instalando el cable UTP con un conector RJ,


las fuentes

potenciales de ruido de la red se reducen

enormemente y prácticamente se garantiza una

conexión sólida y de buena calidad. Desventajas

también tiene alguna: es más

susceptible al ruido eléctrico y a la interferencia que otros la distancia que puede abarcar la señal sin el uso de repetidores es menos para UTP que para los cables

coaxiales y de fibra óptica. En una época el cable UTP era considerado más lento para transmitir datos que otros tipos de cables. Sin embargo, hoy en

día ya no es así. De hecho, en la actualidad, se considera que el cable UTP es el más rápido entre los medios basados en cobre

Cable coaxial

El cable coaxial está compuesto por dos elementos conductores. Uno de estos

elementos (ubicado en el centro del cable) es un conductor de cobre, el cual está rodeado por una capa de aislamiento

flexible. Sobre este material aislador hay una malla de cobre tejida o una hoja

metálica que actúa como segundo alambre del circuito, y como blindaje del conductor interno. Esta segunda capa, o blindaje, ayuda a reducir la cantidad de interferencia externa. Este

blindaje está recubierto por la envoltura del cable.

Para las LAN, el cable coaxial ofrece varias ventajas. Se pueden realizar tendidos entre

nodos de red a mayores distancias que con los cables STP o UTP, sin que sea

necesario utilizar tantos repetidores. Los repetidores reamplifican las señales de la red de modo que puedan abarcar mayores distancias. El

cable coaxial es más económico que el cable de fibra óptica y la tecnología es sumamente conocida. Se ha usado durante muchos años para todo tipo de comunicaciones de datos. Ya está en absoluto desuso.


Fibra óptica

El cable de fibra óptica es un medio

que puede conducir transmisiones de luz.

Si se compara con otros medios es más caro, sin embargo,

no le afectan las interferencia electromagnética y

ofrece velocidades de datos más altas que cualquiera de los demás tipos de cableado. El cable de fibra óptica no transporta impulsos eléctricos, como

lo hacen otros tipos que usan cables de cobre, en este caso las señales que representan los bits se convierten en luz. Aunque la luz es una onda electromagnética, en las fibras no se considera inalámbrica ya que las

ondas electromagnéticas son guiadas por la fibra óptica. El término "inalámbrico" se reserva para las ondas electromagnéticas irradiadas, o no

guiadas.

La comunicación por medio de fibra óptica tiene su origen en varias invenciones del siglo XIX. Sin embargo, el uso de la fibra óptica para

comunicaciones no era factible hasta la década de 1960, cuando se introdujeron por primera vez fuentes de luz láser de estado sólido y materiales de vidrio de alta calidad sin impurezas. Las promotoras del uso

generalizado de la fibra óptica fueron las empresas telefónicas, quienes se dieron cuenta de los beneficios que ofrecía para las comunicaciones de

larga distancia.

El cable de fibra óptica que se usa en redes está compuesto por dos fibras envueltas en revestimientos separados. Si se observa una sección

transversal de este cable, veremos que cada fibra óptica se encuentra rodeada por capas de material amortiguador protector, normalmente un

material plástico como Kevlar, y un revestimiento externo. El revestimiento exterior protege a todo el cable. Generalmente es de plástico y cumple con los códigos aplicables de incendio y construcción. El propósito del Kevlar

es brindar una mayor amortiguación y protección para las frágiles fibras de vidrio que tienen el diámetro de un cabello. Siempre que los códigos requieran que los cables de fibra óptica deban estar bajo tierra, a veces se

incluye un alambre de acero inoxidable como refuerzo. Las partes que guían la luz en una fibra óptica se denominan núcleo y revestimiento. El

núcleo es generalmente un vidrio de alta pureza con un alto índice de refracción Cuando el vidrio del núcleo está recubierto por una capa de revestimiento de vidrio o de plástico con un índice de refracción bajo, la luz

se captura en el núcleo de la fibra. Este proceso se denomina reflexión


interna total y permite que la fibra óptica actúe como un "tubo de luz",

guiando la luz a través de enormes distancias.

3.1.3 EQUIPAMIENTO DE COMUNICACION

Repetidores

Sabemos pues que según el cableado que utilicemos existen ventajas y desventajas. Por ejemplo una de las desventajas del tipo de cable que

utilizamos principalmente (UTP CAT 5) es la longitud del cable. La longitud máxima para el cableado UTP de una red es de 100 metros. Si necesitamos ampliar la red más allá de este límite, debemos añadir un dispositivo a la

red llamado repetidor.

El término repetidor se ha utilizado desde la primera época de la comunicación visual, cuando una persona situada en una colina repetía la

señal que acababa de recibir de la persona ubicada en la colina de la izquierda, para poder comunicar la señal a la persona que estaba ubicada

en la colina de la derecha. También proviene de las comunicaciones telegráficas, telefónicas, por microondas y ópticas, cada una de las cuales usan repetidores para reforzar las señales a través de grandes distancias,

ya que de otro modo en su debido tiempo las señales se desvanecerían gradualmente o se extinguirían.

El propósito de un repetidor es regenerar y retemporizar las señales de red

a nivel de los bits para permitir que los bits viajen a mayor distancia a través de los medios. Ten en cuenta la Norma de cuatro repetidores para

Ethernet de 10Mbps, también denominada Norma 5-4-3, al extender los segmentos LAN. Esta norma establece que se pueden conectar cinco segmentos de red de extremo a extremo utilizando cuatro repetidores pero

sólo tres segmentos pueden tener ordenadores en ellos.

El término repetidor se refiere tradicionalmente a un dispositivo con un

solo puerto de "entrada" y un solo puerto de "salida". Sin embargo, en la terminología que se utiliza en la actualidad, el término repetidor multipuerto se utiliza también con frecuencia. En el modelo OSI, los

repetidores se clasifican como dispositivos de Capa 1, dado que actúan sólo a nivel de los bits y no tienen en cuenta ningún otro tipo de información.

Hubs

El propósito de un hub es regenerar y retemporizar las señales de red.

Esto se realiza a nivel de los bits para un gran número de equipos (por ej., 4, 8 o incluso 24) utilizando un proceso denominado concentración. Como


ves es prácticamente la misma definición que la del repetidor, pues si, a

los hub también se les llama repetidor multipuerto. La diferencia es la cantidad de cables que se conectan al dispositivo, que en este caso

admiten varios ordenadores conectados en este hub. Los hubs se utilizan por dos razones: para crear un punto de conexión central para los ordenadores y para aumentar la fiabilidad de la red. La fiabilidad de la red

se ve aumentada al permitir que cualquier cable falle sin provocar una interrupción en toda la red. Esta es la diferencia con la topología de bus, en la que, si un cable fallaba, se interrumpía el funcionamiento de toda la

red. Los hubs se consideran dispositivos de Capa 1 dado que sólo regeneran la señal y la envían por medio de un broadcast (consiste en que

mandan la información a todos los demás equipos) a todos los puertos.

Hay una pequeña clasificación de los hubs que son los inteligentes y no inteligentes. Los hubs inteligentes tienen puertos de consola, lo que

significa que se pueden programar para administrar el tráfico de red. Los hubs no inteligentes simplemente toman una señal de red de entrada

entrante y la repiten hacia cada uno de los puertos sin la capacidad de realizar ninguna administración.

Puentes

Un puente es un dispositivo de capa 2, diseñado para conectar dos

segmentos LAN. El propósito de un puente es filtrar el tráfico de una LAN, para que el tráfico local siga siendo local, pero permitiendo la conectividad a otras partes (segmentos) de la LAN para enviar el tráfico dirigido a esas

otras partes.

¿Pero que es un segmento? Es una definición muy variable, nosotros

vamos a considerarlo como dos partes distintas de la red. Por ejemplo la red del piso 1 y la red del piso 2 que están conectadas. También podemos ampliarlo, por ejemplo una pequeña empresa que tiene dos oficinas en dos

edificios y están conectadas entre si, podemos llamar también a cada una de esas partes segmento.

¿cómo puede detectar el puente cuál es el tráfico de un segmento y cuál no

lo es? La respuesta es la misma que podría dar el servicio de correos cuando se le pregunta cómo sabe cuál es el correo local: verifica la

dirección local. Cada dispositivo de networking tiene una dirección MAC exclusiva en la tarjeta de red, el puente rastrea cuáles son las direcciones MAC que están ubicadas a cada lado del puente y toma sus decisiones

basándose en esta lista de direcciones MAC.

Es bastante inteligente: si el tráfico está entre dos ordenadores del piso 1

el puente decide que no debe mandar ese tráfico al piso 2 porque sabe por las direcciones MAC que el destino está en el mismo piso. Lo mismo para


el caso de los dos edificios: el puente conecta los dos segmentos, cuando

un ordenador pide información a otro el puente sabe que equipo están conectados en cada lado y sabe si debe mandar el tráfico al otro lado.

Switches

Un switch, al igual que un puente, es

un dispositivo de capa 2. De hecho, el switch se denomina puente multipuerto, igual que antes cuando

llamábamos al hub "repetidor multipuerto". La diferencia entre el hub y el switch es que los switches

toman decisiones basándose en las direcciones MAC y los hubs no toman

ninguna decisión. Como los switches son capaces de tomar decisiones, hacen que la LAN sea mucho más eficiente. Los switches hacen esto enviando los datos sólo hacia el puerto al que está conectado el host

destino apropiado. Por el contrario, el hub envía datos desde todos los puertos, de modo que todos los hosts deban ver y procesar (aceptar o rechazar) todos los datos. (CONECTIVIDAD)

Físicamente son muy parecidos y son prácticamente iguales, en cuanto al precio antes había mucha diferencia pero ahora son casi similares. Como

son mucho mejores y eficiente tener en cuenta siempre poner switches en una red y no hubs, primera recomendación importante. Segunda recomendación: hay marcas buenas y marcas malas y la diferencia va a

estar evidentemente en las prestaciones y en las posibilidades de configuración.

La diferencia entre un hub y un switch está dada por lo que sucede dentro del dispositivo: si en un hub se manda la información a todos los puertos a

la vez, aunque el destino es sólo uno (copiar un fichero de un ordenador a otro) está claro que no son muy eficientes. En un switch como son

inteligentes sabe por la dirección MAC que ordenadores hay conectados en cada conector de él y en entonces le manda el fichero directamente a ese equipo. Otra cosa, si el hub es de 100 mbs se divide esa velocidad entre

todas las "bocas" de ese hub, en cambio en el switch tiene los 100 mbs para todas y cada una de las bocas, y esto mejora considerablemente el rendimiento de la red.

Routers

El router es un dispositivo que pertenece a la capa de red del modelo OSI,

o sea la Capa 3. Al trabajar en la Capa 3 el router puede tomar decisiones basadas en grupos de direcciones de red (la famosas direcciones IP) en


contraposición con las direcciones MAC de Capa 2 individuales. Los

routers también pueden conectar distintas tecnologías de Capa 2, como por ejemplo Ethernet, Token-ring y FDDI (fibra óptica). Sin embargo, dada

su aptitud para enrutar paquetes basándose en la información de Capa 3, los routers se han transformado en el núcleo de Internet, ejecutando el protocolo IP.

El propósito de un router es examinar los paquetes entrantes (datos de capa 3), elegir cuál es la mejor ruta para ellos a través de la red y luego enviarlos hacia el puerto de salida adecuado. Los routers son los

dispositivos de regulación de tráfico más importantes en las redes grandes. Permiten que prácticamente cualquier tipo de ordenador se pueda

comunicar con otro en cualquier parte del mundo.

3.1.4 SOFTWARE DE RED

Sistema operativo de red

Conjunto de programas que permiten y controlan el uso de dispositivos de

red por múltiples usuarios. Estos programas interceptan las peticiones de servicio de los usuarios y las dirigen a los equipos servidores adecuados. Es el sistema (software) que se encarga de administrar y controlar en

forma general a la red. Existen varios sistemas operativos multiusuario, por ejemplo: Unix, Netware de Novell, Windows NT,.etcétera. Por ello, el

sistema operativo de red le permite a ésta ofrecer capacidades de multiproceso y multiusuario.

Ademas del sistema operativo de red o NOS, existen otras aplicaciones de

red que se veran mas en detalle en otros temas, estan los protocolos de red, que son como unas reglas que permiten la comunicación entre distintos dispositivos de una red. 3.1.5 FUNCIONES DE LAS COMPUTADORAS EN UNA RED

Las computadoras que conforman una red informática pueden cumplir el rol de: servidores, clientes o peers.

Clasificación de las redes según su función predominante

Redes cliente/servidor

Los papeles de cada puesto están bien definidos: una o más computadoras actúan como servidores y el resto como clientes. Los servidores suelen coincidir con las máquinas más potentes de la red. No se utilizan como

puestos de trabajo. Este es el caso de aplicaciones de acceso a bases de


datos, en las cuales, las estaciones ejecutan las tareas de interfaz de

usuario (pantallas de entrada de datos o consultas, listados, etc.) y el servidor realiza las actualizaciones y recuperaciones de datos en la base.

Redes entre iguales o Peer to Peer.

No existe una jerarquía en la red: todos las computadoras pueden actuar como clientes (accediendo a los recursos de otros puestos) o como servidores (ofreciendo recursos). Son las redes que utilizan las pequeñas

oficinas, de no más de 10 ordenadores. Modelo que permite la

comunicación entre usuarios (estaciones) directamente, sin tener que pasar por un equipo central para la transferencia. (Telemáticos, 2013)


REFERENCIAS

Forouzan, B. A. TRANSMISIÓN DE DATOS Y REDES DE

COMUNICACIONES (Cuarta ed.). (P. F. Jesiis Carreter, Trans.) McGraw-

Hill.

Telemáticos, R. d. (2013). From

http://catedraredes.com.ar/documentos/programaREDES2013.pdf

CONECTIVIDAD, F. D. (n.d.). From

http://www.uap.edu.pe/intranet/fac/material/25/20102BT250125406250107011/20102BT25012540625010701116997.pdf

Redes, F. d. (n.d.). From

https://www.google.com.co/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&ved=0CCwQFjAA&url=http%3A%2F%2Fcibertec.googleco

de.com%2Ffiles%2FFundamentos%2520de%2520Redes.pdf&ei=DiOzUvuZAof1kQeG7YH4Bw&usg=AFQjCNGuxaozqg-

Uvdq6J25tB5e8eAJvKQ&sig2=UCDbXsEHWiy-65R_S7rsag&bvm=bv.58187178,d.eW0

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