Tema 5 Redes e Internet 5 1 Redes

Tema 5: Redes e Internet 5. 1 Redes Profesora: Ing. Elizabeth Guerrero V.

Agenda � Concepto de una red � Ventajas de una red � Evolución Histórica � Componentes de una red � Tipos de Redes � Direcciones IP y nombres de dominio

Red � Llamamos en general Red, a un conjunto de elementos unidos, entre si mediante algún medio. Ejemplo: las Ciudades de un País se unen mediante las carreteras, o las vías del tren, que van uniendo unas ciudades con otras.

Redes de computadoras � Una red es un sistema de dos o más equipos informáticos (autónomos) que mediante una serie de protocolos, dispositivos y medios físicos de interconexión, son capaces de comunicarse con el fin de compartir datos, hardware y software, proporcionando así acceso a un mayor número de recursos con un menor coste económico y facilitando su administración y mantenimiento.

Ventajas del uso de las redes � � Compartición de recursos. El objetivo consiste en que todos los recursos estén disponibles para todos los usuarios de la red, con independencia de su localización geográfica. El uso de redes de computadores permite el uso compartido de todos los recursos (impresoras, lectores de CD's, scanners, etc. . . ) interconectados, lo que produce una mayor productividad y optimización de recursos en las organizaciones, llevando consigo una reducción de costes y, por tanto, una mayor competitividad. Tolerancia a fallos. El uso de redes de computadores aumenta la fiabilidad y tolerancia de los sistemas informáticos, proporcionando múltiples alternativas ante un fallo ocasional de algún elemento constitutivo de la red. Las redes de computadores ofrecen la posibilidad de aplicar mecanismo de redundancia de datos y duplicidad de información, por ejemplo, se puede configurar un sistema informático de forma que mantenga múltiples copias en tiempo real de una mismo fichero en diferentes computadores, separados geográficamente.

Ventajas del uso de las redes � � Ahorro económico. Con el avance de la microinformática, el abaratamiento de semiconductores y material electrónico en general, se ha producido un desarrollo espectacular en redes de computadores integradas por equipos de tamaño medio/pequeño, del tipo PC, debido a su mejor relación potencia/precio. Por ejemplo, los computadores pequeños tienen una relación costo/rendimiento mejor que los grandes supercomputadores. Estas máquinas ofrecen una potencia de cálculo de 10 a 100 veces superior, mientras que el precio es unas 1000 veces mayor. Escalabilidad. El uso de redes de computadores permite absorber aumentos de cargas de trabajo, ya que permite un fácil y gradual incremento del sistema, solamente incorporando hardware o software, según necesidad. Social. El uso de redes es un potente medio de comunicación, permitiendo la colaboración y trabajo en equipo de personas localizadas geográficamente a grandes distancias. Acceso geográfico ilimitado. Los desarrollos en tecnologías inalámbricas y satelitales han permitido que las redes de computadores alcancen prácticamente todo el planeta.

Clasificación de las Redes según el tamaño

Redes de Área Local (LAN (Local área Network)) Son redes de propiedad privada que funcionan dentro de una oficina, edificio o terreno hasta unos cuantos kilómetros, generalmente son usadas para conectar computadoras personales y estaciones de trabajo en una compañía y su objetivo es compartir recursos e intercambiar información. � Generalmente una red LAN es de tamaño restringido, limitando el tiempo de transmisión, lo cual hace factible que el diseño de la red simplifique la administración. �

Características LAN: Tecnología broadcast (difusión) con el medio de transmisión compartido. � Cableado específico instalado normalmente a propósito. � Capacidad de transmisión comprendida entre 1 Mbps y 1 Gbps. � Extensión máxima no superior a 3 km (Una FDDI puede llegar a 200 km) � Uso de un medio de comunicación privado. � La simplicidad del medio de transmisión que utiliza (cable coaxial, cables telefónicos y fibra óptica). � La facilidad con que se pueden efectuar cambios en el hardware y el software. � Gran variedad y número de dispositivos conectados. � Posibilidad de conexión con otras redes. �

Redes de Área Amplia (WAN (Wide área Network)) Es una red de gran alcance con un sistema de comunicaciones que interconecta redes geográficamente remotas (Ciudades, Países, Continentes) , utilizando servicios proporcionados por las empresas de servicio público comunicación vía telefónica o en ocasiones instalados por la misma organización. � Una red se extiende por un área geográfica extensa mantiene computadores con el propósito de ejecutar aplicaciones, a estos computadores se les denomina HOST. Los host se encuentran conectados a subredes de comunicaciones, cuya función es conducir mensajes de un host a otro, a diferencia del sistema telefónico que conduce voz, los host conducen datos utilizando la misma vía (red telefónica). � Una red WAN, también tiene la posibilidad de comunicarse mediante un sistema de satélite o radio, utilizando antenas las cuales efectúan la transmisión y la recepción. �

Características WAN � Algunas de las características más notables de este tipo de RED son: ◦ Consisten en una colección de hosts (máquinas) o LANs de hosts conectados por una subred. ◦ La subred consiste en las líneas de transmisión y los enruteadores, que son dispositivos dedicados a cambiar de ruta. ◦ Se mandan los paquetes de un enruteador a otro.

MAN (Metropolitan área Network) � Abarcan un área intermedia entre las LAN y las WAN. Es básicamente una versión más grande que las redes de área local (LAN), con una tecnología bastante similar. Una red de éste tipo, puede manejar voz y datos e incluso podría estar relacionada con la red de televisión local por cable. Las MAN carecen de elementos de conmutación, por lo que su sencillo diseño está más próximo al de una red de área local amplia que al de una red de área extensa, aunque pueden interconectarse varias redes de área metropolitana hasta cubrir regiones enteras.

Topologías de Red � La topología de red define la estructura de una red. � Clasificación ◦ la topología lógica, que define la forma en que los hosts acceden a los medios para enviar datos. Se clasifican en: �Broadcast y �Transmisión por Tokens ◦ la topología física, que es la disposición real de los cables o medios. Se clasifican en: �Bus �Anillo �Estrella extendida �Malla �Arbol

Topologías Lógicas � La topología broadcast (difusión): cada host envía sus datos hacia todos los demás hosts conectados al medio físico de la red. No existe un orden en la transmisión de datos. Es por orden de llegada, el primero en acceder al medio es el primero en transmitir. Ethernet funciona así

Topologías Lógicas � La transmisión de tokens (Pase de testigo): controla el acceso a la red mediante la transmisión de un token electrónico a cada host de forma secuencial. Cuando un host recibe el token, ese host puede enviar datos a través de la red. Si el host no tiene ningún dato para enviar, transmite el token al siguiente host y el proceso se vuelve a repetir. Dos ejemplos de redes que utilizan la transmisión de tokens son Token Ring y la Interfaz de datos distribuida por fibra (FDDI). Nota: En redes, un token es una serie especial de bits que viajan por las redes token-ring. Los token actúan como tickets, permitiendo a sus dueños enviar un mensaje por la red. Existe sólo un token por cada red, por lo tanto no hay posibilidad que dos computadoras intenten transferir mensajes al mismo tiempo.

Topologías Físicas

Componentes de una red • Nodos Físicos • Medios de transmisión • Método de acceso • Dispositivos de interconexión Lógicos • Protocolos para el intercambio de información • Sistema operativo de red

Enlace y Nodo � Enlace (link): En el nivel más bajo la una red consiste de dos o más computadores conectados a través de un medio físico (cable coaxial, cable par trenzado o fibra óptica) � Nodo: Cada computador o dispositivo conectado.

Tipos de Enlaces � Enlace punto a punto: Algunas veces los enlaces están limitados a conectar un par de nodos. � Enlaces de acceso múltiple: Más de dos nodos comparten el mismo enlace

Medios de Transmisión Guiados Medios de Transmisión No Guiados Están constituidos por un cable que se encarga de la conducción (o guiado) de las señales desde un extremo al otro. Las señales se propagan libremente a través del medio. Entre los medios más importantes se encuentran el aire y el vacío. cable coaxial cable par trenzado STP UTP la fibra óptica Monomodo Multimodo Enlaces ópticos al aire libre Microondas Luz infrarroja Vía Señales Satélite de radio

Medios de transmisión guiados • Par trenzado Consiste de ocho filamentos de alambre de cobre, cada uno cubierto de plástico, luego trenzados por pares y envueltos en una capa de plástico. Velocidad: 1 – 1000 Mbits / seg. Es el más usado en redes LAN. • Coaxial Fue uno de los primeros tipos de cables utilizados en redes. Velocidades de 10 a 20 Mbits / seg. Conector BNC

• Fibra óptica Filamento de vidrio o plástico, del espesor de un cabello, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. Características • Tiene mayor velocidad de transmisión. • Inmune a la interferencia de frecuencias de radio. • Capaz de enviar señales a distancias considerables sin perder su fuerza. • Tiene un costo mayor. • Más difícil de instalar. • Velocidad: hasta 100 Gbits/seg (100 billones de bits por segundo aprox. )

Medios de transmisión no guiados Se emplean cuando es difícil tender el cable o se puede ahorrar dinero. Los datos se transmiten a través de distintos tipos de señales: ØInfrarrojas: tecnología de transmisión de datos por medio de ondas de calor en línea recta. a corta distancia. La transmisión ocurre Ø Radio: transmisión por ondas electromagnéticas. Hay varias tecnologías: Wi Fi: buena calidad de emisión para distancias cortas (20 m en interiores). Velocidad hasta 300 Mbps dependiendo del estándar. Bluetooth: transmisión por medio de ondas de corto alcance. Velocidad hasta 24 Mbps.

ØMicroondas: usadas en comunicaciones a gran escala. Hay de dos tipos: Microondas terrestres: la conexión se realiza entre antenas sin obstáculos físicos. Microondas satelitales: antenas envían señales al satélite ubicado en la órbita terrestre, y éste se encarga de direccionarlas a la estación receptora.

Método de acceso al canal de transmisión Tarjeta de interfaz de red: Dispositivo que permite a una computadora conectarse a una red y controla el flujo de información (intercambio de datos). Se instalan dentro de la computadora. En redes con cable: Proporciona un puerto al cual se conecta el cable de red. Redes inalámbricas:

Dispositivos � Dispositivos son los equipos que se conectan de forma directa a un segmento de red.

Clasificación � Estos 1. 2. dispositivos se clasifican en dos grandes grupos: Dispositivos de usuario final Dispositivos de red.

Dispositivos de usuario final � Los dispositivos de usuario final conectan a los usuarios con la red, incluyen los computadores, impresoras, escáneres, y demás dispositivos que brindan servicios directamente al usuario. • Estos dispositivos permiten a los usuarios compartir, crear y obtener información. • Los dispositivos host pueden existir sin una red, pero sin la red las capacidades de los hosts se ven sumamente limitadas.

Dispositivos de red � Los dispositivos de red son todos aquellos que conectan entre sí a los dispositivos de usuario final, posibilitando su intercomunicación.

Dispositivos de red Los dispositivos de red son los que transportan los datos que deben transferirse entre dispositivos de usuario final. � Los dispositivos de red proporcionan el tendido de las conexiones de cable, la concentración de conexiones, la conversión de los formatos de datos y la administración de transferencia de datos. � Entre los dispositivos de red se tienen: � Ø Los repetidores, Ø Los hubs o concentradores, Ø Los puentes, Ø Los switches Ø Los routers Ø Gateway Ø Firewalls

Repetidor El repetidor brinda una solución sencilla a uno de los siguientes problemas: • Exceso de nodos o • Falta de cables Un repetidor es un dispositivo de red que se utiliza para regenerar una señal. Los repetidores regeneran señales analógicas o digitales que se distorsionan a causa de pérdidas en la transmisión producidas por la atenuación. Repetidor

Concentradores o Hubs ü Los hubs concentran las conexiones, en realidad son repetidores multipuerto. ü En muchos casos, la diferencia entre los dispositivos radica en el número de puertos que cada uno posee. ü Mientras que un repetidor convencional tiene sólo dos puertos, un hub por lo general tiene de cuatro a veinticuatro puertos.

Puentes � Es un dispositivo que conecta dos redes de área local (LAN) o dos segmentos de la misma LAN. � Funciones: ◦ Dividir una red LAN en dos subredes. Cuando una LAN se hace demasiado grande debe ser dividida para que su funcionamiento sea mejor. ◦ Interconectar dos redes LAN, pudiendo tener protocolos o medios de transmisión distintos. ◦ Controlar las tramas defectuosas.

Puentes

Switches (Conmutadores) Filtran y dirigen tramas entre los segmentos de la LAN proporcionando un ancho de banda dedicado: forman un circuito virtual entre el equipo emisor y el receptor, y disponen de todo el ancho de banda del medio durante la fracción de segundo que tardan en realizar la transmisión. � Un switch se describe a veces como un puente multipuerto. Mientras que un puente típico puede tener sólo dos puertos que enlacen dos segmentos de red, el switch puede tener varios puertos, según la cantidad de segmentos de red que sea necesario conectar. � Al igual que los puentes, los switches aprenden determinada información sobre los paquetes de datos que se reciben de los distintos computadores de la red. �

Switches Un switch tiene muchos puertos con muchos segmentos de red conectados a ellos. El switch elige el puerto al cual el dispositivo o estación de trabajo destino está conectado.

Routers El propósito de un router es examinar los paquetes entrantes, elegir cuál es la mejor ruta para ellos a través de la red y luego conmutarlos hacia el puerto de salida adecuado. Los routers son los dispositivos de regulación de tráfico más importantes en las redes de gran envergadura. Permiten que prácticamente cualquier tipo de computador se pueda comunicar con otro computador en cualquier parte del mundo. El router es capaz de calcular cual será el destino más rápido para hacer llegar la información de un punto a otro. Busca soluciones alternativas cuando un camino está muy cargado.

Simbología El símbolo correspondiente al router (Observe las flechas que apuntan hacia adentro y hacia fuera) sugiere cuáles son sus dos propósitos principales : selección de ruta y conmutación de paquetes hacia la mejor ruta. Las flechas de la parte superior representan las rutas individuales que pueden tomar los datos en un switch, La flecha en ambos sentidos representa que los datos fluyen por todas las rutas

Gateway o Pasarelas � Es un sistema de hardware o software que hace de puente entre dos aplicaciones o redes incompatibles para que los datos puedan ser transferidos entre distintos computadoras. � Permite que las máquinas de una red local (LAN) conectadas a él tengan acceso hacia una red exterior. � Conecta redes diferentes

Firewalls o Cortafuego � Son dispositivos de red que permiten establecer filtros para permitir o denegar las comunicaciones o accesos entrantes y salientes a una red con el fin de administrar la seguridad de la misma. � El firewall puede ser hardware, software o una combinación de ambos

Protocolos de Red Un protocolo de red es un conjunto de normas que permiten que los computadores conectados a una red puedan comunicarse. Los protocolos establecen: • Método para enviar y recibir datos. • Cómo se empacan los mensajes para su transmisión • Cómo se enrutan los mensajes a través de la red • Procedimientos de seguridad • Forma en que se despliegan los mensajes Ejemplos: TCP/IP Net. BEUI FTP HTTP Token ring

Sistema Operativo de Red � Al igual que un equipo no puede trabajar sin un sistema operativo, una red de computadoras no puede funcionar sin un sistema operativo de red que permita compartir los recursos, la información y las funciones de los equipos de la red. � Las funciones principales de un sistema operativo de red son: ◦ Conectar los equipos, periféricos y demás dispositivos de la red. ◦ Coordinar las funciones de estos elementos. ◦ Controlar el acceso a los datos y a los elementos.

Direccionamiento � Los dispositivos utilizan el esquema de direccionamiento para determinar el destino de los datos a medida que se desplazan a través de las redes. � Las direcciones MAC (dirección física) usan un esquema de direccionamiento plano, donde el fabricante de las tarjetas de red, recibe un bloque de direcciones; la primera mitad de cada dirección corresponde al código del fabricante, el resto de la dirección MAC es un número que se asigna de forma secuencial. � Las direcciones IP (dirección lógica) es una secuencia de unos y ceros de 32 bits que identifican unívocamente un computador.