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MÓDULO II – Alfabetización en Redes digitales de Información

Redes Una red de computadoras (también llamada red de computadoras, red de comunicaciones de datos, red informática) es un conjunto de equipos informáticos y software conectados entre sí por medio de dispositivos físicos que envían y reciben impulsos eléctricos, ondas electromagnéticas o cualquier otro medio para el transporte de datos, con la finalidad de compartir información, recursos y ofrecer servicios. Como en todo proceso de comunicación, se requiere de un emisor, un mensaje, un medio y un receptor. La finalidad principal para la creación de una red de computadoras es compartir los recursos y la información en la distancia, asegurar la confiabilidad y la disponibilidad de la información, aumentar la velocidad de transmisión de los datos y reducir el costo. Un ejemplo es Internet, el cual es una gran red de millones de computadoras ubicadas en distintos puntos del planeta interconectadas básicamente para compartir información y recursos. La estructura y el modo de funcionamiento de las redes informáticas actuales están definidos en varios estándares, siendo el más importante y extendido de todos ellos el modelo TCP/IP basado en el modelo de referencia OSI1. Este último, estructura cada red en siete capas con funciones concretas pero relacionadas entre sí; en TCP/IP se reducen a cuatro capas. Existen multitud de protocolos repartidos por cada capa, los cuales también están regidos por sus respectivos estándares. Para poder formar una red se requieren de los siguientes elementos: Hardware, software y protocolos

Software.

Sistema operativo de red: Permite la interconexión de computadoras para acceder a los servicios y recursos. Al igual que un equipo no puede trabajar sin un sistema operativo, una red de equipos no puede funcionar sin un sistema operativo de red. En muchos casos el sistema operativo de red es parte del sistema operativo de los servidores y de los clientes.

Hardware. Para lograr el enlace entre las computadoras y los medios de transmisión (cables de red o medios físicos para redes alámbricas e infrarrojos o radiofrecuencias para redes inalámbricas), es necesaria la intervención de una tarjeta de red (NIC, Network Interface Card), con la cual se puedan enviar y recibir paquetes de datos desde y hacia otras computadoras, empleando un protocolo para su comunicación y convirtiendo a esos datos a un formato que pueda ser transmitido por el medio (bits: ceros y unos). Cabe señalar que a cada tarjeta de red le es asignado un identificador único por su fabricante, conocido como dirección MAC (Media Access Control), que consta de 48 bits (6 bytes). Dicho identificador permite direccionar el tráfico de datos de la red del emisor al receptor adecuado.

1 Es un modelo de referencia para los protocolos de la red de arquitectura en capas, creado en el año 1980 por la Organización

Internacional de Normalización (federación global de organizaciones que representa aproximadamente a 130 países)

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El trabajo del adaptador de red es el de convertir las señales eléctricas que viajan por el cable (p. ej: red Ethernet) o las ondas de radio (p. ej: red WiFi) en una señal que pueda interpretar la computadora.

En las computadoras del siglo XXI, tanto de sobremesa como portátiles, estas tarjetas ya vienen integradas en la placa base (motherboard).

Adaptador de red es el nombre genérico que reciben los dispositivos encargados de realizar dicha conversión. Esto significa que estos adaptadores pueden ser tanto Ethernet, como wireless, así como de otros tipos como fibra óptica, coaxial, etc. También las velocidades disponibles varían según el tipo de adaptador; estas pueden ser, en Ethernet, de 10, 100, 1000 Mbps o 10000 Mbps, y en los inalámbricos, principalmente, de 11, 54, 300 Mbps.

Protocolo. Es un conjunto de reglas usadas por computadoras para comunicarse unas con otras a través de una red. Un protocolo es una convención o estándar que controla o permite la conexión, comunicación, y transferencia de datos entre dos puntos finales. En redes informáticas, un protocolo es el lenguaje (conjunto de reglas formales) que permite comunicar nodos (computadoras) entre sí. Al encontrar un lenguaje común no existen problemas de compatibilidad entre ellas. En informática, un protocolo es un conjunto de reglas usadas por computadoras para comunicarse unas con otras a través de una red. Es una convención o estándar que controla o permite la conexión, comunicación, y transferencia de datos entre dos puntos finales. En su forma más simple, un protocolo puede ser definido como las reglas que dominan la sintaxis, semántica y sincronización de la comunicación. Los protocolos pueden ser implementados por hardware, software, o una combinación de ambos. A su más bajo nivel, un protocolo define el comportamiento de una conexión de hardware. Existen infinidad de protocolos (a nivel de aplicaciones) en internet u otras redes, por ejemplo: HTTP, HTTPS, FTP, POP3, SMTP, SSH, IMAP, etc. Existen dos tipos de protocolos:

Protocolos de Bajo Nivel. Controlan la forma en que las señales se transmiten por el cable o el medio físico. Ejemplos: Ethernet, Token Ring, etc.

Ethernet. Es el método de conexión más utilizado porque permite un buen equilibrio entre velocidad, costo y facilidad de instalación. Dada su buena aceptación en el mercado informático y la facilidad de soportar prácticamente todos los protocolos de red hacen de Ethernet la tecnología ideal para la mayoría de las instalaciones de LAN.

Token Ring. Es bastante menos utilizada que el Ethernet pero tiene sus grandes ventajas como ser que es más fácil detectar errores.

Protocolos de Red. Organizan la información (controles y datos) para su transmisión por el medio físico a través de los protocolos de Bajo Nivel.

AppleTalk. Es un protocolo de comunicaciones para computadoras Apple Macintosh y viene incluido en su sistema operativo de tal forma que el usuario no necesita configurarlo.

TCP/IP. Es en realidad un conjunto de protocolos donde los más conocidos son el TCP y el IP. Es el que se utiliza en internet porque es muy amplio y extenso ya que contempla computadoras con sistemas operativos incompatibles, redes más pequeñas y distintos servicios (cada uno con sus propios protocolos de comunicación). Los diferentes protocolos dentro de la suite TCP/IP trabajan conjuntamente para

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proporcionar el transporte de datos dentro de internet (o intranet) y hacen posible el acceso a los distintos servicios de la Red como ser: transmisión de correos electrónicos (POP), transferencia de archivos (FTP), acceso a la web (HTTP), etc.

TCP: Controla la división de la información en unidades individuales de datos, llamados paquetes, para que estos paquetes sean encaminados de la forma más eficiente hacia su punto de destino. En dicho punto (destino) TCP se encargará de re-ensamblar dichos paquetes para reconstruir el archivo o mensaje que se envió.

IP: se encarga de repartir los paquetes de datos enviados entre la computadora local y las computadoras remotas. Esto lo hace etiquetando los paquetes con una serie de información entre las que se encuentran las direcciones IP de las dos computadoras. Basándose en ésta información, IP garantiza que los datos se encaminarán hacia el destino correcto. Los paquetes recorrerán la red hasta su destino por el camino más corto posible gracias a unos dispositivos (hardware) denominados routers.

Protocolos más comunes:

IP (Internet Protocol)

TCP (Transmission Control Protocol)

HTTP (HyperText Transfer Protocol)

FTP (File Transfer Protocol)

Telnet (Telecommunication Network)

POP3 (Post Office Protocol 3)

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

IMAP (Internet Message Access Protocol)

PPP (Point-to-Point Protocol)

Tipología de Redes

CLASIFICACION DE LAS REDES SEGÚN SU ALCANCE Red de área personal (Personal Area Network, PAN) es

una red de computadoras usada para la comunicación entre los dispositivos cerca de una persona. Una red PAN puede conectar dispositivos que estén ubicados a 10 metros como máximo (aproximadamente). Se la utiliza para conectar dispositivos como teléfonos celulares, auriculares, asistentes digitales personales entre sí, a otros dispositivos autónomos o a redes más grandes.

Red inalámbrica de área personal (Wireless Personal Area Network, WPAN), es una red de computadoras inalámbrica para la comunicación entre distintos dispositivos (tanto computadoras, puntos de acceso a internet, teléfonos celulares, PDA, dispositivos de audio, impresoras) cercanos al punto de acceso. Estas redes normalmente son de unas pocas decenas de metros y para uso personal, así como fuera de ella. El medio de transporte puede ser cualquiera de los habituales en las redes inalámbricas pero las que reciben esta denominación son habituales en Bluetooth.

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Red de área local (Local Area Network, LAN), es una red que se limita a un área especial relativamente pequeña tal como un cuarto, un solo edificio, una nave, o un avión. Las estaciones de trabajo y las computadoras personales en oficinas normalmente están conectados en una red LAN, lo que permite que los usuarios envíen o reciban archivos y compartan el acceso a los archivos y a los datos. Cada computadora conectada a una LAN se llama un nodo. Cada nodo en un LAN tiene su propia CPU con la cual ejecuta programas, pero también puede tener acceso a los datos y a los dispositivos en cualquier parte en la LAN. Esto significa que muchos usuarios pueden compartir dispositivos caros, como impresoras láser, así como datos

Red de área local inalámbrica (Wireless Local Area Network, WLAN), es un sistema de comunicación de datos inalámbrico flexible, muy utilizado como alternativa a las redes de área local cableadas o como extensión de estas.

Red de área de campus (Campus Area Network, CAN), es una red de computadoras de alta velocidad que conecta redes de área local a través de un área geográfica limitada, como un campus universitario, una base militar, hospital, conjunto de edificios, etc. Tampoco utiliza medios públicos para la interconexión. Los nodos dentro de las redes CAN suelen estar conectadas por fibra óptica para alcanzar altas velocidades de transmisión.

Red de área metropolitana (Metropolitan Area Network, MAN) es una red de alta velocidad (banda ancha) que da cobertura en un área geográfica más extensa que un campus, pero aun así limitado. Por ejemplo, una red que interconecte los edificios públicos de un municipio dentro de la localidad por medio de fibra óptica.

Red de área amplia (Wide Area Network, WAN), son redes informáticas que se extienden sobre un área geográfica extensa utilizando medios como: satélites, cables interoceánicos, Internet, fibras ópticas públicas, etc.

Red de área de almacenamiento (Storage Area Network, SAN), es una red concebida para conectar servidores, arrays de discos y librerías de soporte, permitiendo el tránsito de datos sin afectar a las redes por las que acceden los usuarios.

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CLASIFICACION DE LAS REDES SEGÚN SU TIPO DE CONEXIÓN FÍSICA

Cable de par trenzado: es una forma de conexión en la que dos conductores eléctricos aislados son entrelazados para tener menores interferencias y aumentar la potencia y disminuir la diafonía de los cables adyacentes. Dependiendo de la red se pueden utilizar, uno, dos, cuatro o más pares trenzados.

Cable coaxial: se utiliza para transportar señales electromagnéticas de alta frecuencia, el cual posee un núcleo sólido (generalmente de cobre) o de hilos, recubierto por un material dieléctrico y una malla o blindaje, que sirven para aislar o proteger la señal de información contra las interferencias o ruido exterior.

Fibra óptica: es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir.

Red por radio es aquella que emplea la radiofrecuencia como medio de unión de las diversas estaciones de la red.

Red por infrarrojos (Infrared Data Association, IrDA), permiten la comunicación entre dos nodos, usando una serie de leds infrarrojos para ello. Se trata de emisores/receptores de ondas infrarrojas entre ambos dispositivos, cada dispositivo necesita al otro para realizar la comunicación por ello es escasa su utilización a gran escala. No disponen de gran alcance y necesitan de visibilidad entre los dispositivos.

Red por microondas, es un tipo de red inalámbrica que utiliza microondas como medio de transmisión, y según el protocolo utilizado pueden llegar a alcanzar velocidades de hasta 600 Mbps.

CLASIFICACION DE LAS REDES SEGÚN SU TIPO DE CONEXIÓN FÍSICA

Maestro/Esclavo. se refiere a una relación donde un simple nodo ("maestro") inicia y controla una sesión con uno o más dispositivos ("esclavos").

Originalmente diseñado para redes de computadoras mainframe dónde la mainframe era la computadora maestra y las terminales "tontas" eran las esclavas.

Peer-to-Peer (P2P. En una red p2p, no hay servidores dedicados, y no existe una jerarquía entre los equipos. Todos los dispositivos conectados son iguales (peers). Cada dispositivo actúa como cliente y servidor, y no hay un administrador responsable de la red completa. El usuario de cada equipo determina los datos de dicho equipo que van a ser compartidos en la red. Las redes P2P resultan una buena elección para entornos en los cuales: Hay como máximo 10 usuarios Los usuarios comparten recursos, tales como archivos e

impresoras, pero no existen servidores especializados La seguridad no es una cuestión fundamental

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Cliente/Servidor: Se refiere a una relación donde servidores dedicados le dan soporte a

los clientes que están conectados a ellos. Las comunicaciones cliente servidor son comúnmente encontradas en redes grandes, de alto desempeño, multiplataforma donde la seguridad es una prioridad.

Un servidor dedicado es aquel que funciona sólo como servidor, y no se utiliza como cliente o estación.

Los servidores se llaman "dedicados" porque no son a su vez clientes, y porque están optimizados para dar servicio con rapidez a peticiones de clientes en la red, y garantizar la seguridad de los archivos y directorios.

A medida que las redes incrementan su tamaño (y el número de equipos conectados y la distancia física y el tráfico entre ellas crece), generalmente se necesita más de un servidor.

La división de las tareas de la red entre varios servidores asegura que cada tarea será realizada de la forma más eficientemente posible.

Existen por lo tanto:

Servidores de archivos Servidores de impresión Servidores de aplicaciones Servidores de correo, web, etc.

CLASIFICACION DE LAS REDES SEGÚN SU TOPOLOGÍA FÍSICA

Red en bus (o ‘conductor común’): se caracteriza por tener un único canal de comunicaciones (denominado bus, troncal o backbone) al cual se conectan los diferentes dispositivos.

Red en anillo' (ring) o Red circular: cada estación está conectada a la siguiente y la última está conectada a la primera.

Red en estrella (star): las estaciones están conectadas directamente a un punto central y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente a través de este.

Red en malla (mesh): cada nodo está conectado a todos los otros.

Red en árbol (tree) o Red jerárquica: los nodos están colocados en forma de árbol. Desde una visión topológica, la conexión en árbol es parecida a una serie de redes en estrella interconectadas salvo en que no tiene un nodo central.

Red híbrida o Red mixta: se da cualquier combinación de las anteriores. Por ejemplo, circular de estrella, bus de estrella, etc.

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CLASIFICACION DE LAS REDES SEGÚN LA DIRECCIONALIDAD DE LOS DATOS

Simplex o unidireccional: un equipo terminal de datos transmite y otro recibe. La transmisión simplex (sx) o unidireccional es aquella que ocurre en una dirección solamente, deshabilitando al receptor de responder al transmisor. Normalmente la transmisión simplex no se utiliza donde se requiere interacción humano-máquina. Ejemplos de transmisión simplex son: La radiodifusión de TV y radio.

Half-duplex (o semidúplex): el método o protocolo de envío de información es bidireccional pero no simultáneo bidireccional, solo un equipo transmite a la vez. La transmisión half-duplex (hdx) permite transmitir en ambas direcciones; sin embargo, la transmisión puede ocurrir solamente en una dirección a la vez. Tanto transmisor y receptor comparten una sola frecuencia. Un ejemplo típico de half-duplex es el radio de banda civil (CB) donde el operador puede transmitir o recibir, no pero puede realizar ambas funciones simultáneamente por el mismo canal. Cuando el operador ha completado la transmisión, la otra parte debe ser avisada que puede empezar a transmitir (por ejemplo diciendo "cambio").

Full-duplex (o dúplex): los dos equipos involucrados en la comunicación lo pueden hacer de forma simultánea, transmitir y recibir.

La transmisión full-duplex (fdx) permite transmitir en ambas dirección, pero simultáneamente por el mismo canal. Existen dos frecuencias una para transmitir y otra para recibir. Ejemplos de este tipo abundan en el terreno de las telecomunicaciones, el caso más típico es la telefonía, donde el transmisor y el receptor se comunican simultáneamente utilizando el mismo canal, pero usando dos frecuencias.

Tipos de comunicación dentro de las redes

SINCRÓNICA ASINCRONICA

Cuando dos personas llevan un diálogo conjuntamente a una hora determinada y pueden reaccionar directamente a preguntas, respuestas y comentarios (la mayoría de las veces cortos) entonces se trata de una comunicación sincrónica. Ambas formas de comunicación también son posibles en internet. En lo que respecta a comunicación sincrónica, el máximo exponente es el chat. Otros ejemplos son las videoconferencias, las audioconferencias, pizarra electrónica y documentos compartidos.

La comunicación asincrónica es aquella que se establece entre personas de manera diferida en el tiempo, es decir, cuando no existe coincidencia temporal. Cuando se escribe una carta o un mensaje por correo electrónico no se tiene una conexión directa con el compañero. Se escribe un texto (la mayoría de las veces largo) y se envía; el receptor lo encuentra cuando mira otra vez en su buzón y entonces puede contestarlo. Un ejemplo de comunicación asincrónica es la carta de papel. Otro ejemplo son los Foros de discusión.

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El modelo de referencia OSI

El modelo de referencia OSI (diseñado durante la década de los 80) es el modelo principal para las comunicaciones por red.

Aunque existen otros modelos, en la actualidad la mayoría de los fabricantes de redes relacionan sus productos con el modelo de referencia OSI, especialmente cuando desean enseñar a los usuarios cómo utilizar sus productos.

Los fabricantes consideran que es la mejor herramienta disponible para enseñar cómo enviar y recibir datos a través de una red.

El modelo de referencia OSI permite que los usuarios vean las funciones de red que se producen en cada capa. Más importante aún, el modelo de referencia OSI es un marco que se puede utilizar para comprender cómo viaja la información a través de una red.

Además, puede usar el modelo de referencia OSI para visualizar cómo la información o los paquetes de datos viajan desde los programas de aplicación (por ej., hojas de cálculo, documentos, etc.), a través de un medio de red (por ej., cables, etc.), hasta otro programa de aplicación ubicado en otro computador de la red, aun cuando el transmisor y el receptor tengan distintos tipos de medios de red.

En el modelo de referencia OSI, hay siete capas numeradas, cada una de las cuales ilustra una función de red específica.

Esta división de las funciones de networking se denomina división en capas.

Si la red se divide en estas siete capas, se obtienen las siguientes ventajas:

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

• Normaliza los componentes de red para permitir el desarrollo y el soporte de los productos de diferentes fabricantes.

• Permite a los distintos tipos de hardware y software de red comunicarse entre sí.

• Impide que los cambios en una capa puedan afectar las demás capas, para que se puedan desarrollar con más rapidez.

• Divide la comunicación de red en partes más pequeñas para simplificar el aprendizaje.

El problema de trasladar información entre computadores se divide en siete problemas más pequeños y de tratamiento más simple en el modelo de referencia OSI.

Cada uno de los siete problemas más pequeños está representado por su propia capa en el modelo.

Las siete capas del modelo de referencia OSI son:

Capa 7: La capa de aplicación

Capa 6: La capa de presentación

Capa 5: La capa de sesión

Capa 4: La capa de transporte

Capa 3: La capa de red

Capa 2: La capa de enlace de datos

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Capa 1: La capa física

Al estudiar una por una las capas del modelo de referencia OSI, comprenderá de qué manera los paquetes de datos viajan a través de una red y qué dispositivos operan en cada capa a medida que los paquetes de datos las atraviesan.

Funciones de cada capa

Cada capa individual del modelo OSI tiene un conjunto de funciones que debe realizar para que los paquetes de datos puedan viajar en la red desde el origen hasta el destino.

A continuación, presentamos una breve descripción de cada capa del modelo de referencia OSI tal como aparece en la figura.

Capa 7: La capa de aplicación. La capa de aplicación es la capa del modelo OSI más cercana al usuario; suministra servicios de red a las aplicaciones del usuario.

Difiere de las demás capas debido a que no proporciona servicios a ninguna otra capa OSI, sino solamente a aplicaciones que se encuentran fuera del modelo OSI.

Algunos ejemplos de aplicaciones son los programas de hojas de cálculo, de procesamiento de texto y los de las terminales bancarias.

La capa de aplicación establece la disponibilidad de los potenciales socios de comunicación, sincroniza y establece acuerdos sobre los procedimientos de recuperación de errores y control de la integridad de los datos. Administra la comunicación entre aplicaciones, seleccionando el servicio apropiado, tal como transferencias de archivos, etc.

Si desea recordar a la Capa 7 en la menor cantidad de palabras posible, piense en los navegadores de Web.

Capa 6: La capa de presentación. La capa de presentación garantiza que la información que envía la capa de aplicación de un sistema pueda ser leída por la capa de aplicación de otro.

De ser necesario, la capa de presentación traduce entre varios formatos de datos utilizando un formato común. Convierte los datos entre diferentes juegos de caracteres, por ejemplo entre ASCII e ISO 8859-1 correspondiente al idioma castellano

Si desea recordar la Capa 6 en la menor cantidad de palabras posible, piense en un formato de datos común.

Capa 5: La capa de sesión. Como su nombre lo indica, la capa de sesión establece, administra y finaliza las sesiones entre dos hosts que se están comunicando. La capa de sesión proporciona sus servicios a la capa de presentación.

También sincroniza el diálogo entre las capas de presentación de los dos hosts y administra su intercambio de datos. Además de regular la sesión, la capa de sesión ofrece disposiciones para una eficiente transferencia de datos, clase de servicio y un registro de excepciones acerca de los problemas de la capa de sesión, presentación y aplicación. Es como un semáforo que regula en tráfico.

Su unidad es la “transacción”.

Si desea recordar la Capa 5 en la menor cantidad de palabras posible, piense en diálogos y conversaciones.

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Capa 4: La capa de transporte. La capa de transporte segmenta los datos originados en el host emisor y los re-ensambla en una corriente de datos dentro del sistema del host receptor.

El límite entre la capa de transporte y la capa de sesión puede imaginarse como el límite entre los protocolos de aplicación y los protocolos de flujo de datos.

Mientras que las capas de aplicación, presentación y sesión están relacionadas con asuntos de aplicaciones, las cuatro capas inferiores se encargan del transporte de datos.

La capa de transporte intenta suministrar un servicio de transporte de datos que aísla las capas superiores de los detalles de implementación del transporte.

Específicamente, temas como la confiabilidad del transporte entre dos hosts es responsabilidad de la capa de transporte. Al proporcionar un servicio de comunicaciones, la capa de transporte establece, mantiene y termina adecuadamente los circuitos virtuales.

Al proporcionar un servicio confiable, se utilizan dispositivos de detección y recuperación de errores de transporte.

Verifica que los datos llegan a su destino correctamente por medio del protocolo TCP.

Si desea recordar a la Capa 4 en la menor cantidad de palabras posible, piense en calidad de servicio y confiabilidad.

Capa 3: La capa de red. La capa de red es una capa compleja que proporciona conectividad y selección de ruta entre dos sistemas de hosts que pueden estar ubicados en redes geográficamente distintas. El nivel-3 define el tamaño máximo de los paquetes que, en su campo de datos puede contener hasta 1024 bits.

Aquí es donde se sitúa el protocolo IP que decide cuál es el mejor camino para llegar del emisor al receptor, atravesando routers.

Su unidad es el “paquete”.

Si desea recordar la Capa 3 en la menor cantidad de palabras posible, piense en selección de ruta, direccionamiento y enrutamiento.

Capa 2: La capa de enlace de datos. La capa de enlace de datos proporciona tránsito de datos confiable a través de un enlace físico.

Al hacerlo, la capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico (comparado con el lógico), la topología de red, el acceso a la red, la notificación de errores, entrega ordenada de tramas y control de flujo.

Su unidad es la “trama”.

Si desea recordar la Capa 2 en la menor cantidad de palabras posible, piense en tramas y control de acceso al medio.

Capa 1: La capa física. La capa física define las especificaciones eléctricas, mecánicas, de procedimiento y funcionales para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas finales.

Las características tales como niveles de voltaje, temporización de cambios de voltaje, velocidad de datos físicos, distancias de transmisión máximas, frecuencias, antenas, conectores físicos, asignación de pines y otros atributos similares son definidos por las especificaciones de la capa física. Transmite el flujo

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de datos al medio de transmisión (fibra óptica, coaxil, par trenzado, etc.) y recibe datos del mismo.

Su unidad es el “bit”.

Si desea recordar la Capa 1 en la menor cantidad de palabras posible, piense en señales y medios.

Es importante destacar que, mientras la capa-1 es puto hardware y las capas-3 a la capa-7 son puto software, la capa-2 puede implementarse con programas de comunicaciones o con circuitos integrados especiales en las tarjetas de interfaz (controladoras de protocolo).

(Facultad de Ciencias Exactas - Univ. Nac. del Centro - Pcia Bs.As.)

Protocolo de Red TCP/IP.

El modelo TCP/IP es usado para comunicaciones en redes y, como todo protocolo, describe un conjunto de guías generales de operación para permitir que un equipo pueda comunicarse en una red. TCP/IP provee conectividad de extremo a extremo especificando cómo los datos deberían ser formateados, direccionados, transmitidos, enrutados y recibidos por el destinatario. El TCP garantiza la entrega de datos, es decir, que los datos no se pierdan durante la transmisión y también garantiza que los paquetes sean entregados en el mismo orden en el cual fueron enviados. Para conseguir un intercambio fiable de datos entre dos equipos, se deben llevar a cabo muchos procedimientos separados. El resultado es que el software de comunicaciones es complejo. Con un modelo en capas o niveles resulta más sencillo agrupar funciones relacionadas e implementar el software modular de comunicaciones. Las capas están jerarquizadas. Cada capa se construye sobre su predecesora.

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El número de capas y, en cada una de ellas, sus servicios y funciones son variables con cada tipo de red. Sin embargo, en cualquier red, la misión de cada capa es proveer servicios a las capas superiores haciéndoles transparentes el modo en que esos servicios se llevan a cabo. De esta manera, cada capa debe ocuparse exclusivamente de su nivel inmediatamente inferior, a quien solicita servicios, y del nivel inmediatamente superior, a quien devuelve resultados.

Capa 4 o capa de aplicación: aplicación, asimilable a las capas: 5 (sesión), 6 (presentación) y 7 (aplicación), del modelo OSI. La capa de aplicación debía incluir los detalles de las capas de sesión y presentación OSI. Crearon una capa de aplicación que maneja aspectos de representación, codificación y control de diálogo.

Capa 3 o capa de transporte: transporte, asimilable a la capa 4 (transporte) del modelo OSI.

Capa 2 o capa de internet: Internet, asimilable a la capa 3 (red) del modelo OSI.

Capa 1 o capa de acceso al medio: acceso al medio, asimilable a la capa 2 (enlace de datos) y a la capa 1 (física) del modelo OSI.

IP. El diseño del protocolo IP se realizó presuponiendo que la entrega de los paquetes de datos sería poco confiable.

Por ello IP tratará de realizar el trabajo de la mejor forma posible mediante técnicas de encaminamiento sin garantías de alcanzar el destino final pero tratando de buscar la mejor ruta entre las conocidas por la máquina que esté usando IP.

Los datos en una red basada en IP son enviados en bloques conocidos como paquetes o datagramas2.

El Protocolo de Internet (IP) utiliza direcciones que son series de cuatro números octetos (byte) con un formato de punto decimal, por ejemplo: 069.005.163.059

IP no provee ningún mecanismo para determinar si un paquete alcanza o no su destino y únicamente proporciona seguridad (mediante checksums o sumas de comprobación) de sus cabeceras y no de los datos transmitidos.

Por ejemplo, al no garantizar nada sobre la recepción del paquete, éste podría llegar dañado, en otro orden con respecto a otros paquetes, duplicado o simplemente no llegar.

Si se necesita fiabilidad, ésta es proporcionada por los protocolos de la capa de transporte, como TCP.

Dirección IP. Una dirección IP es un número que identifica de manera lógica y jerárquicamente a una interfaz de un dispositivo (habitualmente una computadora) dentro de una red que utilice el protocolo de Internet (Internet Protocol), que corresponde al nivel de red o nivel 3 del modelo de referencia OSI.

Dicho número no se ha de confundir con la dirección MAC que es un número físico que es asignado a la tarjeta o dispositivo de red (viene impuesta por el fabricante), mientras que la dirección IP se puede cambiar.

2 Un datagrama es un paquete de datos que constituye el mínimo bloque de información en una red de conmutación por datagramas. Los datagramas se componen de una Cabecera (con información de control) y los propios Datos que se desean transmitir. En la técnica de datagramas, cada paquete se trata de forma independiente gracias a que puede contener en la cabecera la dirección de origen y destinatario. Mediante un encaminador, también conocido como enrutador o, más popularmente, router, la red puede encaminar cada fragmento hacia el receptor por rutas diferentes.

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El usuario al conectarse desde su hogar a Internet utiliza una dirección IP. Esta dirección puede cambiar al reconectar. A la posibilidad de cambio de dirección de la IP se denomina dirección IP dinámica.

Los sitios de Internet que por su naturaleza necesitan estar permanentemente conectados, generalmente tienen una dirección IP fija (IP fija o IP estática); es decir, no cambia con el tiempo.

Las máquinas manipulan y jerarquizan la información de forma numérica, y son altamente eficientes para hacerlo y ubicar direcciones IP.

Sin embargo, los seres humanos debemos utilizar otra notación más fácil de recordar y utilizar, por ello las direcciones IP pueden utilizar un sinónimo, llamado nombre de dominio (Domain Name), para convertir los nombres de dominio en direcciones IP, se utilizan servidores para la resolución de nombres de dominio DNS.

Enrutamiento. En comunicaciones, el encaminamiento (o enrutamiento) es el mecanismo por el que en una red los paquetes de información se hacen llegar desde su origen a su destino final, siguiendo un camino o ruta a través de la red.

En una red grande o en un conjunto de redes interconectadas el camino a seguir hasta llegar al destino final puede suponer transitar por muchos nodos intermedios.

Asociado al encaminamiento existe el concepto de métrica, que es una medida de lo "bueno" que es usar un camino determinado.

La métrica puede estar asociada a distintas magnitudes: distancia, coste, retardo de transmisión, número de saltos, etc., o incluso a una combinación de varias magnitudes.

Si la métrica3 es el retardo, es mejor un camino cuyo retardo total sea menor que el de otro. Lo ideal en una red es conseguir el encaminamiento óptimo: tener caminos de distancia (o coste, o retardo, o la magnitud que sea, según la métrica) mínimos.

Típicamente el encaminamiento es una función implantada en la capa 3 (capa de red) del modelo de referencia OSI.

Se denomina "Datagrama" a aquellos bloques en los que puede dividirse la información en una red de conmutación, permitiendo así que estos puedan viajar hasta su lugar de destino.

Cuando se habla de encaminamiento de datagramas se hace referencia a todos aquellos paquetes de datos que han sido enviados desde algún host (A) determinado y que circula buscando un camino que los guíe hasta su destino (B).

Los equipos encargados de recibir los datagramas y posteriormente asignar una ruta hacia su destino o a un siguiente salto se conocen como "enrutadores", o comúnmente conocidos como "Routers".

Enrutamiento se refiere al proceso en el que los enrutadores aprenden sobre redes remotas, encuentran todas las rutas posibles para llegar a ellas y luego escogen las mejores rutas (las más rápidas) para intercambiar datos entre las mismas.

3 Un protocolo de enrutamiento seleccionará como mejor ruta, después de ejecutar su algoritmo, la ruta que tenga la métrica más baja y cada protocolo utiliza su propia métrica, por ejemplo; RIP utiliza una métrica de "conteo de saltos", OSPF utiliza "Costo" y EIGRP utiliza una combinación de "ancho de banda y retraso".

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En otras palabras, los enrutadores deciden -después de examinar la dirección IP de destino- dónde enviar los paquetes, para que eventualmente lleguen a su red de destino, o simplemente descartan los paquetes si es que, por algún motivo, fallan todos los intentos de enrutarlos.

Sin embargo, al principio un enrutador no conoce ninguna otra red que no sea la que está directamente conectada al enrutador mismo.

Para que un enrutador pueda llevar a cabo el enrutamiento, primero debe saber de la existencia de redes remotas y para que esto suceda, el enrutador tiene que estar configurado con ‘enrutamiento dinámico y / o enrutamiento estático’4.

El envío de los paquetes de información se logra mediante la lectura que realizan los enrutadores de la dirección IP que poseen inmersa en su cabecera cada uno de los datagramas, esto permite determinar si la dirección de destino que se posee pertenece a algún host conectado en la propia interfaz de conexión de router (es decir, si pertenece a su propia red) o si debe ser enviado a otro enrutador que contenga la información sobre otras redes hasta encontrar su destino, cada uno de los equipos que reciben el datagrama verifica si esa dirección pertenece a la red a la que ellos controlan.

TABLA DE ENRUTAMIENTO IP

Es un archivo de datos incorporado dentro del enrutador que le permite almacenar información relacionada y precisa de su red y de todas las rutas asociadas a esta.

Esta tabla le permite al enrutador luego de conocer la dirección IP del datagrama, buscar si el camino por el cual se necesita enviar el paquete se conoce, en caso de no existir dentro del listado la ruta de destino, se cuenta con una ruta predeterminada para que este paquete sea enviado.

La tabla de enrutamiento puede contener muchísimas rutas que automáticamente son almacenadas y que varían entre redes remotas y redes de conexión directa. la variedad de rutas almacenadas permite decidir cuál es la ruta más eficiente o de menor recorrido para enviar la información.

Ancho de Banda. En sistemas digitales, el ancho de banda digital es la cantidad de datos que pueden ser transportados por algún medio en un determinado período de tiempo (generalmente segundos). Por lo tanto a mayor ancho de banda, mayor transferencia de datos por unidad de tiempo (mayor velocidad).

El ancho de banda se puede definir como el caudal máximo de datos que se puede enviar a través de una línea, en un segundo (tiempo).

El ancho de banda es similar al diámetro de un caño.

Una red de tuberías trae agua potable a los hogares y las empresas y se lleva las aguas servidas. Esta red de agua está compuesta de caños de diferentes diámetros.

Las principales tuberías de agua de una ciudad pueden medir dos metros de diámetro, en tanto que el caño de una canilla de cocina puede medir apenas dos centímetros.

El ancho de la tubería determina su capacidad de transporte de agua. Por lo tanto, el agua es como los datos, y el ancho de la tubería es como el ancho de banda.

4 Los tipos de enrutamiento escapan a los alcances de este libro; amplia información técnica específica sobre éstas técnicas se encuentra en Internet.

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Muchos expertos en networking dicen que necesitan poner “caños” más grandes si desean agregar capacidad para transportar información.

El ancho de banda es la medición de la cantidad de información, o bits, que puede fluir desde un lugar hacia otro en un período de tiempo determinado, o segundos.

Aunque el ancho de banda se puede describir en bits por segundo, se suelen usar múltiplos de bits por segundo.

En otras palabras, el ancho de banda de una red generalmente se describe en términos de miles de bits por segundo (kbps), millones de bits por segundo (Mbps), miles de millones de bits por segundo (Gbps) y billones de bits por segundo (Tbps).

El ancho de banda varía según el tipo de medio, además de las tecnologías LAN y WAN utilizadas.

Las señales se transmiten a través de cables de cobre de par trenzado, cables coaxiales, fibras ópticas, y por el aire.

Las diferencias físicas en las formas en que se transmiten las señales son las que generan las limitaciones fundamentales en la capacidad que posee un medio dado para transportar información.

No obstante, el verdadero ancho de banda de una red queda determinado por una combinación de los medios físicos y las tecnologías seleccionadas para señalizar y detectar señales de red.

Tasa de Transferencia.

El ancho de banda es la medida de la cantidad máxima de información que puede atravesar la red en un período dado de tiempo.

Por lo tanto, la cantidad de ancho de banda disponible es un punto crítico de la especificación de la red.

Una LAN típica se podría construir para brindar 100 Mbps a cada estación de trabajo individual, pero esto no significa que cada usuario pueda realmente mover cien megabits de datos a través de la red por cada segundo de uso. Esto sólo podría suceder bajo las circunstancias más ideales.

El concepto de tasa de transferencia nos ayudará a entender el motivo.

La tasa de transferencia se refiere a la medida real del ancho de banda, en un momento dado del día, usando rutas de Internet específicas, y al transmitirse un conjunto específico de datos.

Desafortunadamente, por varios motivos, la tasa de transferencia a menudo es mucho menor que el ancho de banda digital máximo posible del medio utilizado.

A continuación se detallan algunos de los factores que determinan la tasa de transferencia:

● Dispositivos de internetworking ● Tipo de datos que se transfieren ● Topología de la red ● Cantidad de usuarios en la red ● Computador del usuario ● Computador servidor

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● Estado de la alimentación

El ancho de banda teórico de una red es una consideración importante en el diseño de la red, porque el ancho de banda de la red jamás será mayor que los límites impuestos por los medios y las tecnologías de networking escogidos. No obstante, es igual de importante que un diseñador y administrador de redes considere los factores que pueden afectar la tasa de transferencia real.

Al medir la tasa de transferencia regularmente, un administrador de red estará al tanto de los cambios en el rendimiento de la red y los cambios en las necesidades de los usuarios de la red. Así la red se podrá ajustar en consecuencia.

Como vemos, a diferencia del concepto de transferencia, donde se contabiliza en base a totales de información enviada, el ancho de banda se refiere al límite de velocidad que se puede alcanzar en determinado momento.