Prof. Angélica Bitetti © 2010

REDES DE COMPUTADORAS

Tienen como objetivo el compartir recursos (programas, datos y equipos) sin importar la localización física del recurso y del usuario.

También sirven como medio de comunicación. Acceso a base de datos remotos.

COMPONENTES DE UNA RED

• Servidor: este ejecuta el sistema operativo de red y ofrece los servicios de red a las estaciones de trabajo.

• Estaciones de Trabajo: Cuando una computadora se conecta a una red, la primera se convierte en un nodo de la última y se puede tratar como una estación de trabajo o cliente. Las estaciones de trabajos pueden ser computadoras personales con el DOS, Macintosh, Unix, OS/2 o estaciones de trabajos sin discos.

• Tarjetas o Placas de Interfaz de Red: Toda computadora que se conecta a una red necesita de una tarjeta de interfaz de red que soporte un esquema de red específico, como Ethernet, ArcNet o Token Ring. El cable de red se conectara a la parte trasera de la tarjeta.

• Sistema de Cableado: El sistema de la red esta constituido por el cable utilizado para conectar entre si el servidor y las estaciones de trabajo.

• Recursos y Periféricos Compartidos: Los dispositivos de almacenamiento ligados al servidor, las unidades de discos ópticos, las impresoras, los trazadores, etc.

TIPOS DE REDESDe acuerdo a su uso se clasifican en:

- Redes Privadas: Es una red propiedad de una sola organización. Esta red,

usualmente satisface solo las necesidades de la organización. Por ejemplo los

Bancos utilizan este sistema de red para sus comunicaciones y necesidades de

transacciones.

- Redes Públicas: Son utilizadas por varias entidades o por el gobierno, para proveer

ciertos servicios esenciales para el público. Una red pública puede pertenecer y ser

administración por una organización, pero usualmente es utilizada por otras

organizaciones y el público, ya sea gratis o pagando una tarifa.

De acuerdo a su Medio de Transmisión:

- Redes Broadcast: Cuando un nodo (computador/dispositivo con interfaz de red) de

una red puede comunicarse con múltiples nodos simultáneamente, es decir que cada

máquina envía sus datos hacia todos las demás máquinas del medio de red. Estas

máquinas no siguen ningún orden para utilizar la red, sino que cada una accede a la

red para transmitir datos en el momento en que lo necesita.

- Redes Conmutadas o también llamadas Canales Punto a Punto: Almacenamiento y

reenvío o conmutación de paquetes. Se usan en Redes WAN. En una red

conmutada, el camino desde el emisor hasta el receptor del mensaje debe ser

diseccionado a través de una serie de estaciones intermedias. Un ejemplo es el

sistema de redes telefónicas.

De acuerdo a su Distribución Geográfica:

- LAN (Local Area Network): La Red de Área Local: Son redes de ordenadores cuya

extensión es del orden de entre 10 metros a 1 kilómetro. Son redes pequeñas,

habituales en oficinas, colegios y empresas pequeñas, que generalmente usan la

tecnología de broadcast, es decir, aquella en que a un sólo cable se conectan todas

las máquinas. Como su tamaño es restringido, el peor tiempo de transmisión de

datos es conocido, siendo velocidades de transmisión típicas de LAN las que van de

10 a 100 Mbps (Megabits por segundo).

- WAN (Wide Area Network): Red Área Amplia: Tienen un tamaño superior a una

MAN, y consisten en una colección de host o de redes LAN conectadas por una

subred. Esta subred está formada por una serie de líneas de transmisión

interconectadas por medio de routers, aparatos de red encargados de rutear o dirigir

los paquetes hacia la LAN o host (computadores conectados a la red) adecuado,

enviándose éstos de un router a otro. Su tamaño puede oscilar entre 100 y 1000

kilómetros.

- MAN (Metropolitan Area Network): Red de Área Metropolitana: Son redes de

ordenadores de tamaño superior a una LAN, soliendo abarcar el tamaño de una

ciudad. Son típicas de empresas y organizaciones que poseen distintas oficinas

repartidas en un mismo área metropolitana, por lo que, en su tamaño máximo,

comprenden un área de unos 10 kilómetros.

REDES DE COMPUTADORAS

TOPOLOGIAS DE REDES

Las redes de computadoras surgieron como una necesidad de interconectar los

diferentes host de una empresa o institución para poder así compartir recursos y equipos

específicos. Pero los diferentes componentes que van a formar una red se pueden

interconectar o unir de diferentes formas, siendo la forma elegida un factor fundamental

que va a determinar el rendimiento y la funcionalidad de la red. La disposición de los

diferentes componentes de una red se conoce con el nombre de topología de la red: es la

configuración adoptada por las estaciones de trabajo (computador) para conectarse entre si.

La topología idónea para una red concreta va a depender de diferentes factores, como el

número de máquinas a interconectar, el tipo de acceso al medio físico que deseemos, etc.

Se clasifican de la siguiente manera:

1.- Topología de Comunicación Punto a Punto (Point to Point)

En la topología de comunicación punto a punto, las computadoras están conectadas en una

red de tal forma que en cualquier momento un enlace de comunicación pueda ser

establecido entre una computadora fuente y una computadora destino. Los datos enviados

por un sistema serán entregados sólo al sistema destino, al cual van dirigidos los datos.

Existen diferentes formas de implementar esta topología, dentro de las más utilizadas

tenemos: Topología Estrella y Topología Anillo

a.- Estrella

En esta topología todas las máquinas en una red están conectadas a un dispositivo

centralizado de la red. Toda comunicación se direcciona a través de este dispositivo

centralizado de la red. Esta red no se afecta si una de las computadoras falla pero si el

concentrador no funciona, la red falla por completo.

b.- Anillo

En esta tipo de topología todas las máquinas están conectadas una con otra en forma de un

anillo. Todos los computadores tienen igual acceso a los datos. Si falla un computador se

afecta se afecta su funcionamiento, pues al dejar de funcionar la tarjeta de red rompe el

enlace al siguiente computador.

2. - Topología de Comunicación por Difusión (Broadacast)

En este tipo las computadoras en una red están conectadas a través de un único canal de

comunicación. Los datos enviados por un sistema serán recibidos por todos los sistemas en

la red, a pesar de que sean dirigidos a un sistema particular. Existen diferentes formas de

implementar esta topología. Las siguientes son las más usadas:

a.- Bus: Esta topología permite que todas las computadoras reciban la información que se

transmite, una computadora transmite y todas las restantes reciben. Consiste en un cable

con un terminador en cada extremo del que se cuelgan todos los elementos de una red.

Todos los nodos de la red están unidos a este cable: el cual recibe el nombre de "Backbone

Cable". Tanto Ethernet como Local Talk pueden utilizar esta topología.

Terminador Terminador

b.- Satélite: En este tipo de topología, los sistemas están situados en ubicaciones

geográficas separadas, pero se conectan uno al otro a través de un satélite. Los datos son

transmitidos por un sistema al satélite. Todos los demás sistema conectados a este satélite

recibirán los datos. Puede alcanzar extensas áreas geográficas. Al fallar el satélite o en

condiciones atmosféricas adversas la comunicación se torna defectuosa y en muchos casos

nula.

Satélite

c.- Anillo: Las computadoras están unidas unas con otras formando un círculo por medio

de un cable común. El último nodo de la cadena se conecta al primero cerrando el anillo.

Las señales circulan en un solo sentido alrededor del círculo, regenerándose en cada nodo.

Con esta metodología, cada nodo examina la información que es enviada a través del anillo.

Si la información no está dirigida al nodo que la examina, la pasa al siguiente en el anillo.

La desventaja del anillo es que si se rompe una conexión, se cae la red completa.

3.- Topología Hibridas: En una topología híbrida, se combinan dos o más topologías para formar un diseño de red completo. Raras veces, se diseñan las redes utilizando un solo tipo de topología. Por ejemplo, es posible que desee combinar una topología en estrella con una topología de bus para beneficiarse de las ventajas de ambas.En una topología híbrida, si un solo equipo falla, no afecta al resto de la red. Normalmente, se utilizan tres tipos de topologías híbridas: topología en Estrella-Bus, topología en Estrella-Anillo y Topología Malla.

- Estrella-Bus: En una topología, varias redes de topología en estrella están conectadas a una conexión en bus. Cuando una configuración en estrella está llena, podemos añadir una segunda en estrella y utilizar una conexión en bus para conectar las dos topologías en estrella. Si un equipo falla, no afectará al resto de la red. Sin embargo, si falla el componente central, o concentrador, que une todos los equipos en estrella, todos los equipos adjuntos al componente fallarán y serán incapaces de comunicarse.

- Estrella-Anillo: En la topología en estrella-anillo, los equipos están conectados a un componente central al igual que en una red en estrella. Sin embargo, estos componentes están enlazados para formar una red en anillo. Al igual que la topología en estrella-bus, si un equipo falla, no afecta al resto de la red. Utilizando el paso de testigo, cada equipo de la topología en estrella-anillo tiene las mismas oportunidades de comunicación. Esto permite un mayor tráfico de red entre segmentos que en una topología en estrella-bus.

- Malla: Es una topología de red en la que cada nodo está conectado a todos los nodos. De esta manera es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos. Si la red de malla está completamente conectada, no puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones. Cada servidor tiene sus propias conexiones con todos los demás servidores.

MEDIOS DE TRANSMISIÓN

El medio de transmisión, constituye el soporte físico a través del cual emisor y receptor pueden comunicarse en un sistema de transmisión de datos. Distinguimos dos tipos de medios: Guiados y No Guiados. En ambos casos la transmisión se realiza por medio de ondas electromagnéticas.

- Los medios guiados conducen (guían) las ondas a través de un camino físico, ejemplos de estos medios son el cable coaxial, la fibra óptica y el par trenzado.

- Los medios no guiados proporcionan un soporte para que las ondas se transmitan, pero no las dirigen; como ejemplo de ellos tenemos el aire y el vacío.

La naturaleza del medio junto con la de la señal que se transmite a través de él constituyen los factores determinantes de las características y la calidad de la transmisión. En el caso de medios guiados es el propio medio el que determina el que determina principalmente las limitaciones de la transmisión: velocidad de transmisión de los datos, ancho de banda que puede soportar y espaciado entre repetidores. Sin embargo, al utilizar medios no guiados resulta más determinante en la transmisión el espectro de frecuencia de la señal producida por la antena que el propio medio de transmisión.

ALGUNOS MEDIOS DE TRANSMISIÓN GUIADOS (Redes Cableadas) SON:

Pares trenzados: Este consiste en dos alambres de cobre aislados, en general de 1mm de espesor. Los alambres se entrelazan en forma helicoidal. La forma trenzada del cable se utiliza para reducir la interferencia eléctrica con respecto a los pares cercanos que se encuentran a su alrededor.

Los pares trenzados se pueden utilizar tanto para transmisión analógica como digital, y su ancho de banda depende del calibre del alambre y de la distancia que recorre; en muchos casos pueden obtenerse transmisiones de varios megabits, en distancias de pocos kilómetros. Debido a su adecuado comportamiento y bajo costo, los pares trenzados se utilizan ampliamente y es probable que se presencia permanezca por muchos años.

Cable coaxial: El cable coaxial consta de un alambre de cobre duro en su parte central, es decir, que constituye el núcleo, el cual se encuentra rodeado por un material aislante. Este material aislante está rodeado por un conductor cilíndrico que frecuentemente se presenta como una malla de tejido trenzado. El conductor externo está cubierto por una capa de plástico protector.

La construcción del cable coaxial produce una buena combinación y un gran ancho de banda y una excelente inmunidad al ruido. El ancho de banda que se puede obtener depende de la longitud del cable; para cables de 1km, por ejemplo, es factible obtener velocidades de datos de hasta 10Mbps, y en cables de longitudes menores, es posible obtener velocidades superiores. Se pueden utilizar cables con mayor longitud, pero se obtienen velocidades muy bajas. Los cables coaxiales se emplean ampliamente en redes de área local y para transmisiones de largas distancia del sistema telefónico.

Fibra óptica: Un cable de fibra óptica consta de tres secciones concéntricas. La más interna, el núcleo, consiste en una o más hebras o fibras hechas de cristal o plástico. Cada una de ellas lleva un revestimiento de cristal o plástico con propiedades ópticas distintas a las del núcleo. La capa más exterior, que recubre una o más fibras, debe ser de un material opaco y resistente.

Un sistema de transmisión por fibra óptica está formado por una fuente luminosa muy monocromática (generalmente un láser), la fibra encargada de transmitir la señal luminosa y un fotodiodo que reconstruye la señal eléctrica.

MEDIOS DE TRANSMISIÓN NO GUIADOS (Redes Inalámbricas):

Son aquellos que se comunican por un medio de transmisión no guiado (sin cables) mediante ondas electromagnéticas. La transmisión y la recepción se realizan a través de antenas. En esta Red los usuarios puedan conectarse a las redes existentes y se permite que circulen libremente. La telefonía móvil ha demostrado ser un servicio útil.

Dentro de los medios de transmisión encontramos los siguientes:Líneas Aéreas / Microondas:- Líneas aéreas, se trata del medio más sencillo y antiguo q consiste en la utilización de hilos de cobre o aluminio recubierto de cobre, mediante los que se configuran circuitos compuestos por un par de cables. Se han heredado las líneas ya existentes en telegrafía y telefonía aunque en la actualidad sólo se utilizan algunas zonas rurales donde no existe ningún tipo de líneas.- Microondas, en un sistema de microondas se usa el espacio aéreo como medio físico de transmisión. La información se transmite en forma digital a través de ondas de radio de muy corta longitud (unos pocos centímetros). Pueden direccionarse múltiples canales a múltiples estaciones dentro de un enlace dado, o pueden establecer enlaces punto a punto. Las estaciones consisten en una antena tipo plato y de circuitos que interconectan la antena con la terminal del usuario.Para la comunicación de microondas terrestres se deben usar antenas parabólicas, las cuales deben estar alineadas o tener visión directa entre ellas, además entre mayor sea la altura mayor el alcance, sus problemas se dan perdidas de datos por atenuación e interferencias, y es muy sensible a las malas condiciones atmosféricas.

Dentro de los sistemas Microondas encontramos:- Microondas terrestres: Suelen utilizarse antenas parabólicas. Para conexionas a larga distancia, se utilizan conexiones intermedias punto a punto entre antenas parabólicas.Se suelen utilizar en sustitución del cable coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitan menos repetidores y amplificadores, aunque se necesitan antenas alineadas. Se usan para transmisión de televisión y voz.La principal causa de pérdidas es la atenuación debido a que las pérdidas aumentan con el cuadrado de la distancia (con cable coaxial y par trenzado son logarítmicas). La atenuación aumenta con las lluvias.Las interferencias es otro inconveniente de las microondas ya que al proliferar estos sistemas, pude haber más solapamientos de señales.- Microondas por satélite: El satélite recibe las señales y las amplifica o retransmite en la dirección adecuada .Para mantener la alineación del satélite con los receptores y emisores de la tierra, el satélite debe ser geoestacionario.Se suele utilizar este sistema para:

• Difusión de televisión.• Transmisión telefónica a larga distancia.• Redes privadas.

El satélite es un dispositivo que actúa como “reflector” de las emisiones terrenas. Es decir que es la extensión al espacio del concepto de “torre de microondas”. Los satélites “reflejan” un haz de microondas que transportan información codificada. La función de “reflexión” se compone de un receptor y un emisor que operan a diferentes frecuencias a 6 Ghz. Y envía (refleja) a 4 Ghz.

Infrarrojos: Las comunicaciones mediante infrarrojos se llevan a cabo mediante trasmisores y receptores (“transceivers”) que modulan luz infrarroja no coherente. Los emisores y receptores de infrarrojos (“transceivers”) deben estar alineados o bien estar en línea tras la posible reflexión de rayo en superficies como las paredes. En infrarrojos no existen problemas de seguridad ni de interferencias ya que estos rayos no pueden atravesar los objetos (paredes por emplo). Tampoco es necesario permiso para su utilización (en microondas y ondas de radio si es necesario un permiso para asignar una frecuencia de uso).