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INTRODUCCION A REDES

Notas de la Materia

M.A. Mónica Hernández Barrera

Profesor ACADEMIA DE INFORMÁTICA Facultad de Contaduría y Ciencias Administrativas Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

UNIDAD I

INTRODUCCIÓN

● Definición de red ● Clasificación de las redes ● Características de las redes ● Modelos de redes DEFINICIÓN DE RED Una red es un conjunto de equipos informáticos interconectados entre sí. En toda red, hay una parte física y otra parte lógica. La parte física, está compuesta por todos los elementos materiales (hardware), y los medios de transmisión. La parte lógica (software), son los programas que gobiernan o controlan esa transmisión y la información o datos que es transmitida. Compartición de recursos Una red de computadoras permite compartir información y recursos a los usuarios de la red. Principales recursos para compartir: ● Unidades de almacenamiento. ● Servidor de aplicaciones. ● Impresoras. ● Acceso a internet.

Este sistema de asignación permite que cada computadora no dependa del resto para comunicar aunque, se pueden desaprovechar los canales. Su mayor ventaja es que se evitan las interferencias y colisiones. Asignación dinámica Permite gestionar la utilización de un único medio en función de las necesidades de comunicación de los equipos en cada momento. Reparte el ancho de banda más eficazmente. Se han creado distintos protocolos de acceso al medio, en redes Ethernet uno de los protocolos más usados, es CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). La computadora que quiere transmitir, examina si el canal lo está usando otra, en este caso espera para transmitir. Si hubiera un choque, la transmisión se detendría. El conjunto de normas IEEE 802.3, siguen este protocolo. Redes punto a punto Las conexiones son punto a punto, entre pares de computadoras. Se establece una comunicación directa entre las dos computadoras.

Hasta que un mensaje llega a su destino, puede pasar por varios nodos intermedios. Dado que normalmente, existe más de un camino posible, hay algoritmos de encaminamiento (routing), que lo gobiernan. Este tipo de redes, usa dos tecnologías diferentes: Conmutación de circuitos y conmutación de paquetes. Conmutación de circuitos Se establece un “circuito” entre los dos puntos, mientras dura la conexión. Se establece una comunicación dedicada entre los nodos. El camino queda fijado durante toda la llamada, se transmitan o no datos. El circuito de llamada se establece de manera similar a una llamada telefónica y se comporta como un circuito dedicado, aunque solo mientras dura la conexión. Ventajas ● La transmisión se realiza en tiempo real , siendo adecuado para comunicación de voz y video. ● Acaparamiento de recursos. Los nodos que intervienen en la comunicación disponen en exclusiva del circuito establecido mientras dura la sesión. ● No hay contención. Una vez que se ha establecido el circuito las partes pueden comunicarse a la máxima velocidad que permita el medio, sin compartir el ancho de banda ni el tiempo de uso. ● El circuito es fijo. Dado que se dedica un circuito físico específicamente para esa sesión de comunicación, una vez establecido el circuito no hay pérdidas de tiempo calculando y tomando decisiones de encaminamiento en los nodos intermedios. Cada nodo intermedio tiene una sola ruta para los paquetes entrantes y salientes que pertenecen a una sesión específica.

● Se pueden asignar prioridades a los paquetes de una determinada comunicación. Desventajas ● Mayor complejidad en los equipos de conmutación intermedios , que necesitan mayor velocidad y capacidad de cálculo para determinar la ruta adecuada en cada paquete. ● Duplicidad de paquetes. Si un paquete tarda demasiado en llegar a su destino, el host receptor(destino) no enviara el acuse de recibo al emisor, por el cual el host emisor al no recibir un acuse de recibo por parte del receptor este volverá a retransmitir los últimos paquetes del cual no recibió el acuse, pudiendo haber redundancia de datos. ● Si los cálculos de encaminamiento representan un porcentaje apreciable del tiempo de transmisión, el rendimiento del canal (información útil/información transmitida) disminuye. Por su Tamaño ● Redes de área local (LAN) ● Redes metropolitanas (MAN) ● Redes de área extensa (WAN) Redes de área local(LAN)

Son redes privadas con un medio físico de comunicación propio. Se consideran restringidas a un área geográfica determinada: centro docente, empresa, etc. Aunque puedan extenderse en varios edificios empleando distintos mecanismos y medios de interconexión. La longitud máxima de los cables, que unen las computadoras, puede ir desde 100 metros, con cable de par trenzado, hasta algunos kilómetros en segmentos unidos por fibra óptica. Son redes optimizadas: permiten una gran rapidez y fiabilidad a la hora de transmitir datos. Las computadoras comparten un mismo medio de comunicación: Todos están conectados a un medio común, por lo que para su utilización deben competir por él. Son redes de difusión: al disponer de un medio compartido pueden enviar mensajes al resto de los equipos de forma simultánea. Redes metropolitanas (MAN) Es similar en su estructura y funcionamiento a las LAN, pero ocupan una mayor extensión geográfica y pueden ser públicas o privadas.

La comunicación se consigue mediante routers (encaminadores) y en algunos casos gateways (llamados también convertidores de protocolos o pasarelas). Sus velocidades de transmisión son lentas comparadas con redes de área local. Tienen una alta tasa de errores, necesitando sistemas de detección y recuperación de errores. Permiten la posibilidad de reconfiguración de las redes debido a su menor fiabilidad. Usan técnicas de almacenamiento y reenvío (Store and Fordward) en los nodos de comunicación. Están compuestas por un conjunto de nodos interconectados donde los datos son encaminados a través de los mismos desde un emisor hasta el receptor. La comunicación entre los nodos se puede establecer mediante algún sistemas de conmutación. Por su topología Esa estructura puede ser física o lógica. Topología física , la distribución física del cableado y los elementos físicos, y su forma de interconexión. Topología lógica , la forma de circulación y la regulación de la información. Además del cable, que es el medio físico tradicional de transmisión de datos, también puede conseguirse la comunicación, por radio, infrarrojos o microondas, son las comunicaciones inalámbricas.

Por su topología física: ● En bus ● De anillo ● E n estrella ● En malla ● De red celular Red en bus Características: ● Todos los dispositivos están unidos a un cable continuo, a través de interfaces físicas, llamadas tomas de conexión, hay terminales a cada extremo del bus para que las señales no se reflejen y vuelvan al bus. ● El cable puede ir por el piso, techo, etc., pero siempre será un segmento continuo. ● Las computadoras se unen al cable mediante unos transceptores, que pueden estar integrados en la propia tarjeta adaptadora de red. ● Los mensajes circulan en ambas direcciones. ● No hay ningún nodo central que controle la red. ● La información se transmite por todo el bus. Por ello, todos los nodos del bus pueden escuchar las señales (mensajes broadcast).

● Cualquier nodo puede recibir el paquete que circula por el anillo, si es paraél, se lo queda, si no, lo pasa al siguiente. ● No hay principio ni final. ● No hay ningún nodo central que controle la red. Ventajas: ● Localización de errores fácil. ● El software es sencillo, no necesita algoritmos de encaminamiento o routing. Desventajas: ● El fallo de un enlace provoca el fallo de todo el anillo. ● Difícil adición de nodos. ● El repetidor de cada nodo ralentiza la velocidad de transmisión. ● Instalación del cableado compleja. ● Redes de este tipo son Token Ring (norma 802.5), que utiliza par trenzado como cable y FDDI (Fiber Distributed Data Interface) sobre fibra óptica. Red en estrella Características: ● En este tipo de redes, está formado por un nodo central al cual están

conectadas todas las computadoras de la red. ● El nodo central puede tener dos formas de funcionamiento; como repetidor de las tramas que le llegan ó repetir las tramas solamente al destino Ventajas: ● Fácil administración. ● Sencillo añadir/desconectar nuevos nodos. Desventajas: ● Si se avería el nodo central, no funciona la red. ● Hay que instalar una línea para cada nodo. ● La entrada /salida del nodo central puede convertirse en un cuello de botella. Red en malla Características: ● Los nodos de la red tienden a conectarse con el resto, de la manera más corta. ● Esta topología permite que la información circule por varias rutas alternativas. Ventajas: ● Si algún enlace deja de funcionar, la información puede ir por otro camino.

CARACTERÍSTICAS DE LAS REDES

● Compartición de archivos ● Compartición de impresoras ● Servicios de aplicación ● Acceso remoto ● Seguridad de la red MODELOS DE REDES Siempre que se pretende una comunicación del tipo que sea, se deben cumplir una serie de requisitos básicos, como son el tipo de lenguaje a utilizar, el tipo de información a transmitir, el momento, el modo, etc. Cuando dos equipos intentan establecer una comunicación deben hablar el mismo lenguaje y ponerse de acuerdo en una serie de normas. Estas normas mutuamente aceptadas van a regir el diálogo entre los equipos de una red. Para que esta comunicación sea más sencilla de implementar se divide en niveles o capas. Así, la comunicación entre equipos queda estructurada por niveles y forma lo que se llama una arquitectura de protocolos de comunicaciones. Modelo de Referencia OSI (Interconexión de Sistemas Abiertos) El modelo de referencia OSI intenta crear una estructura de manera que el problema de la comunicación entre equipos pueda ser abordado del mismo modo por todas aquellas personas encargadas de desarrollar hardware y software para una red.

El modelo de referencia OSI es un marco teórico que no se aplica realmente en la práctica ya que existen otras arquitecturas que se desarrollaron con más rapidez y que, demostrada su validez, se han implantado de forma generalizada. El modelo de referencia OSI es la definición de un modelo de arquitectura, desarrollado por la Organización de Estándares Internacionales (ISO, International Standar Organization). Este es frecuentemente usado para describir la estructura y función de los protocolos de comunicaciones de datos. Este modelo llamado Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, Open System Interconnect), provee una referencias para todos los sistemas de comunicación. Este modelo de referencia posee 7 capas que definen las funciones de los protocolos de comunicaciones de datos. Capas o niveles del Modelo OSI Cada capa del modelo OSI presenta la ejecución de una función, cuando los datos son

Ofrece la transmisión y recuperación fiable de datos, con varias funciones: Control de errores (detección/corrección), delimitación o sincronización de tramas y control de flujo. Algunos protocolos del nivel de enlace: CSMA/CD y Paso testigo. Nivel de Red Se encarga del encaminamiento de paquetes entre el origen y el destino, atravesando tantas redes intermedias como sean necesarias. Los datos se fragmentan en paquetes y cada uno de ellos se envía de forma independiente. Este nivel se encarga de mandar los paquetes de información por el camino más adecuado para que llegue en el menor tiempo posible y evitando, a la vez, que las redes se lleguen a saturar. Aparte, este nivel, se ocupa de la conexión y desconexión de redes, su sincronización, control de flujo de la información entre redes, detección de errores de transmisión y recuperación de los errores que se puedan producir, así como evitar la congestión por exceso de paquetes en alguna parte de la subred. Nivel de Transporte Es el corazón del modelo OSI. Ofrece mecanismos fiables para el intercambio de datos de un extremo a otro, realiza servicios de detección de errores que aseguran la integridad de los datos así como los niveles de calidad de los servicios y se encarga de la multiplexación entre aplicaciones distintas. Las tramas de datos viajan sin orden por la red, este nivel tiene la función de recomponer la información para que tenga sentido; será el encargado de eliminar las tramas repetidas y ponerlas todas en el orden correcto. Ejemplos de protocolos de este nivel son: TCP y UDP.

Nivel de Sesión Proporciona funciones de organización y sincronización para que las aplicaciones dialoguen entre si. El diálogo se realiza a través del uso de una conexión que se llama sesión. Son mecanismos complejos que consiguen determinar en que punto se encuentra exactamente una comunicación si ocurre un error fatal. Nivel de Presentación Se encarga de la presentación de los datos intercambiados entre entidades de nivel de aplicación, es decir, la sintaxis de estos datos. Actúa como un traductor de manera que, cualquiera que sea la aplicación que desea emplear los servicios de la red, los datos se traducen a un formato universal. Se ocupa de los aspectos de representación de la información, por ejemplo, se ocupa del tipo de codificación de los datos previamente establecido. También se ocupa de la compresión de los datos y de su encriptación. Nivel de Aplicación Este nivel enlaza directamente con el usuario real. Proporciona servicios de red a procesos de aplicacion. Son funciones de uso común para muchas aplicaciones, (emulación de terminales, transferencia de archivos, correo electrónico...).