Introducción a las Redes

INTRODUCCIÓN A LAS REDES. 

En el nivel más fundamental, una red consiste en dos equipos conectados entre sí mediante un cable de tal forma que pueda compartir datos. Todas las redes no importa lo sofisticadas que sean, parten de este sencillo sistema. Aunque la idea de dos equipos conectados mediante un cable no parece extraordinaria, visto en el tiempo ha sido el mayor logro en el mundo de las comunicaciones.
Los equipos son herramientas de las organizaciones para producir datos, hojas de calculo, gráficos y otros tipos de información. Sin una red, es necesario imprimir los documentos para que otros puedan utilizarlos. Como máximo se podrían compartir discos para pasar dichos datos, si no existiera las redes estas serian solo la forma de compartir información. Es por eso que se crearon las redes.
Con el ejemplo anterior si esos equipos que querían compartir información estuvieran conectados en red podrían compartir tanto impresoras, scanner, datos y todo tipo de información. Al concepto de conectar equipos y compartir recursos se los denomina trabajo en red.

Las redes comenzaron como algo pequeño, quizás como diez equipos conectados entre sí con una impresora. La tecnología limitaba el tamaño de la red, tanto él numero de equipos conectados como la distancia física que podría cubrirse con una red. Por ejemplo a principios de los ochenta, el método de conectividad permitía alrededor de 30 usuarios en una longitud máxima de cable de 200 metros. Una red así podía estar en un solo piso de un edificio o dentro de una pequeña empresa.

Esta configuración aun resulta adecuada para las empresas muy pequeñas  de hoy en día. Este tipo de red, en un área limitada, se conoce con el nombre de red de área local. (LAN- local área Networks) De lo anterior se desprende que debe haber una serie de pasos a seguir para poder interconectar la red.  Lo primero es la topología de red.

TOPOLOGÍAS DE RED.

Todos los diseños de red parten de tres topología básicas.

Bus

Estrella

Anillo

Si los equipos están conectados en fila a partir de un solo cable (segmento), se dice que la topología es de bus. Si los equipos están conectados a segmentos de cables que parten de un único punto o concentrador, la topología se denomina estrella. Si los equipos están conectados a un cable que forman un bucle, se conoce a la topología como anillo.

Aunque estas tres topologías básicas son sencillas en si mismas, sus versiones en el mundo real combinan a menudo características de mas de una de ellas y pueden llegar a ser demasiadas complejas.

BUS 
Esta topología se conoce también como bus lineal. Es el método mas sencillo y común de equipos en red. Consiste en un solo cable llamado línea principal (también red principal o segmento) que conecta todos los equipos de la red a una sola línea.

Los equipos en una red con topologías de bus se comunican direccionando datos  un equipo determinado y poniéndolos en el cable en forma de señales eléctricas.
Para comprender como se comunican los equipos en un bus necesita estar familiarizado con tres conceptos.

Envió de señal.

Reflejo de la señal.

Terminador.

Envió de señales: 

Los datos de la red se envían en forma de señales electrónicas a todos los equipos de la red; sin embargo, solo acepta la información el equipo cuya dirección coincide con la dirección codificada en la señal original. Solo puede enviar mensajes un equipo a la vez.

Debido a esto el funcionamiento de la red se ve afectado por él numero de equipos interconectados al bus.

Cuanto más equipos hay mas equipos estarán esperando para transmitir y por lo tanto cada ves mas se hará la red más lenta.

No hay medida estándar de la influencia del numero de equipos en una red dada. La velocidad de la red no depende solo del numero de equipos. Depende de numerosos factores entre ellos se pueden mencionar:

-Capacidades de hardware de los equipos de la red.

Numero de veces que los equipos de la red transmiten datos.

Tipo de aplicaciones que se ejecutan en la red.

Tipo de cable utilizado en la red.

Distancia entre los equipos de la red.

La topología de bus es pasiva. Los equipos en bus solo escuchan los datos que se envían por la red. Nos son responsables de mover los datos de un equipo a otro, si un equipo falla, no afecta al resto de la red. En una topología activa los equipos generan las señales y mueven los datos a través de la red.

Reflejo de la señal: 

Debido a que los datos, se envían a toda la red, deben viajar de un extremo al otro del cable. Si se permitiera que la señal continuara de forma interrumpida, se estaría reflejando por el cable e impediría a los otros equipos enviar señales. Por lo tanto, debe detenerse la señal una vez que haya llegado a la dirección de destino.

Terminador:
Para hacer que la señal deje de reflejarse, se coloca un componente llamado terminador al final del cable para absorber las señales libres. Al absorber la señal se limpia el cable para que otros equipos puedan enviar datos.

Cada cable debe estar enchufado a algo. Por ejemplo, el final de un cable debe estar conectado a un equipo o un conector para aumentar la longitud del cable.
Y al final de los extremos del cable debe estar conectado con un terminador.

Interrupción de la comunicación: 

Si se produciría una rotura en el cable que recorre a todos los equipos sin importar en donde se produzca la comunicación se interrumpe en todos los equipos de la red, eso es lo que comúnmente se denomina fallo de la red.

ESTRELLA

En la topología estrella, los equipos se conectan mediante segmentos de cable a un componente central, llamado concentrador o hub. (hub equipo destinado a concentrar todas las señales que envían los equipos y repetirlas para que el equipo destino reciba el dato)

Las señales se envían desde el equipo hasta el hub y luego a todos los equipos de la red. Esta topología se encuentra ya utilizada en los comienzos de la informática cuando los equipos estaban conectados a un equipo principal.
La red estrella ofrece recursos y administración centralizados. Sin embargo, debido a que cada equipo esta conectado a un punto central, esta topología requiere grandes cantidades de cable en una instalación de red grande.
Asimismo si el punto central o mejor dicho el hub falla toda la red se cae.
Si en una red de estrella falla un equipo o cable que lo conecta al concentrador, solo el equipo que ha fallado no podrá enviar o recibir datos. El resto de la red sigue funcionando normalmente.

TOPOLOGÍA EN ANILLO

En la topología en anillo los equipos  se conectan formando un circulo de cable. No existe un terminador. Las señales viajan a lo largo del anillo en una dirección y pasan por todos los equipos. A diferencia de la topología pasiva de bus. Cada equipo actúa como un repetidor para reforzar la señal y enviarla al siguiente equipo. Debido a que la señal pasa por todos los equipos, el fallo de un equipo afectara a todo la red.

Uno de los métodos para transmitir los datos por un anillo, es llamado paso de testigo.
El testigo pasa de equipo en equipo hasta llegar al destinatario de los datos. El equipo remitente modifica el testigo, pone una dirección electrónica en los datos y los envía por la red.

Los datos pasan por cada equipo hasta que encuentran una cuya dirección coincide con la de los datos.

El equipo destinatario devuelve un mensaje al equipo remitente indicándole que ha recibido los datos. Tras la comprobación, el equipo remitente crea un nuevo testigo y lo libera en la red.

REDES LAN WAN

Empezaremos dando las definiciones de Redes Lan y Wan.

LAN:
Local Arrea Network o Red de Área Local. Este es el tipo de red que interconecta equipos en un radio de alcance restringido. Generalmente este alcance no supera la distancia de algunos kilómetros. O áreas grandes tales como de un edificio al otro, en donde esta limitado solo por la distancia.

WAN:
Wide Área Network o Redes de banda Ancha. Esta es el tipo de red que interconecta equipos con un espectro mas amplio de cobertura, a cualquier nivel sin importar la distancia, país región. El ejemplo mas imponente seria la Internet que se puede considerar como la mas efectiva Wan.
Por lo antes dicho explicaremos un poco que es la Internet.

INTERNET:
Se podría decir de forma sencilla como una red de redes de computadoras con alcance mundial.

Sus orígenes se remontan por los anos 70 cuando un grupo de científicos creo la primer red para compartir sus actividades con el mundo científico. Se llamo originariamente ARPANET y luego eso dio origen a su predecesor Internet.

En Internet estamos todos conectados a una misma red organismos sin fines de lucro gubernamentales, militares, comerciales, educativos, ciencia, cultura, deportes, medicina, etc.

Todos y cada uno de ellos en forma particular somos y formamos la Internet.
Lo único que debemos tener es acceso a ella por medio de un contrato con un proveedor de este servicio.

INTRANET:
La idea es bien simple: mientras que Internet es una red que combina varias redes y permite operar sobre ellas viéndolas como una sola red virtual, una Intranet es una red acotada al ámbito de una organización, construida con las mismas tecnologías que Internet que puede también estar formada por varias redes físicas.

EXTRANET:
Es el siguiente paso natural para una Intranet, es abrirse al acceso de clientes y proveedores. Así, la Intranet, que es privada por definición, se convierte en una red semi pública, de manera análoga al espacio en parte publico y en parte privado que representan un edificio de oficinas.

Una extranet es entonces, una Intranet extendida que permite ya no solamente el acceso del personal interno de una organización, sino que también habilita el ingreso a personas

ELEMENTOS QUE COMPONEN UNA RED.

Los elementos que componen una red son simplemente los dispositivos con los cuales los equipos pueden comunicarse entre ellos.
Tales como:

Placa De Red.

Cableado.

Conectores.

Hub o concentradores.

Swicht.

Servidores.

La Placa de red: 

Es casi el componente fundamental ya que es la encargada de comunicarse en todo la red.

La mas Usada es Ethernet siendo el estándar indiscutido hoy en día para construir redes locales. Debido a razones fundamentalmente económica.

Este tipo de red o placa reemplazo a todos los estándares anteriores incluso a Apple Talk de Mac y a Token Ring de IBM.

Cableado:
La mayoría de las redes actuales conectadas por algún tipo de cables que actúa como medio de transmisión lavando las señales entre los diferentes equipos.
Los principales cables son Coaxial, par trenzado o UTP y fibra óptica.

Coaxial:
El cable coaxial puede conducir los datos de la red a velocidades superiores a 300Mbps.  Esta formado por un hilo de cobre central y un conductor principal, y esta envuelto en material aislante. Sobre este material aislante hay pantalla trenzada, que es el conductor secundario y actúa como tierra.  Todos estos elementos se envuelven en una funda protectora.

El cable coaxial esta disponible en diferentes variedades y espesores. También existen con diferentes impedancias.

Existen dos tipos de cables coaxial. 

Fino y grueso, el tipo que elija dependerá de las necesidades de la red.
Cable fino: es un cable con un grosor aproximado de 6mm. Debido a que es flexible y fácil de trabajar con el, puede utilizarse en cualquier tipo de red.

El cable fino, se conecta directamente a la placa de red de los equipos.
Con cable coaxial fino pueden transportar señales a distancias de hasta 185 metros sin que la señal sufra atenuación apreciable. El cable fino se incluye dentro de un grupo que se denomina de forma genérica de RG-58 y tiene una impedancia característica de 50 Ohmios. Cable Grueso: es un cable relativamente rígido de un diámetro aproximado de 12mm. A menudo se lo denomina Ethernet estándar, ya que fue el primer cable que se utilizo en redes de topología Ethernet. El núcleo es mas grueso que el del cable fino. El mayor grosor de un cable hace que pueda transportar señales a mas distancia con igual atenuación. Esto quiere decir que el cable grueso pueden llevar señales a mayor distancias que el cable fino, lo hace hasta 500mts, por lo tanto se utiliza como cable principal para la conexión de varias pequeñas redes de cable fino.

Un dispositivo denominado transceptor conecta el coaxial fino con el grueso de mayor distancia.

UTP
Existen varios tipos de estos cables.(par trenzado) Un cable de par trenzado no apantallado esta formado por dos hilos de cobre trenzados y aislados.

Sin embargo es mas que solo dos hilos de cobre aislados envueltos juntos, porque el cableado de par trenzado debe cumplir unas especificaciones exactas que indican cuantas trenzas se permiten por metro de cable. A menudo, los grupos de cables de par trenzado no apantallados se colocan dentro de una funda protectora.

Los cables que se utilizan en la mayoría de los sistemas telefónicos son del tipo UTP. Esta es una de las razones por la que han ganado popularidad, puesto que muchos edificios están equipados con cables de par trenzado.Las tecnologías de los UTP para la comunicación de datos esta creciendo rápidamente y ahora puede utilizarse en la mayoría de las redes.

Este tipo de cableado tiene como ventajas:

Es barato.
Los dispositivos se conectan fácilmente.
Es fácil de instalar.
Y sus desventajas son:
-Es mas propenso al ruido e interferencias eléctricas.
-Generalmente, tiñe velocidades de transmisión de datos menores.
-Las distancias entre etapas y amplificación son mas cortas.

Existen 3 tipos fundamentales de cables UTP
UTP 3:  4 cables 10mbs y estos son los utilizados en telefonía.
UTP 5:   8 cables 100mbps son utilizados en informática.
UTP 6:  8 cables 1000mbps son utilizados en informática pero a alta velocidad.

Fibra Óptica:

El cable de fibras óptica conduce los datos en forma de haces de luz modulados. Como sugiere el nombre, sobre la línea de fibra óptica se conducen impulsos no eléctricos, lo que significa que los bits se transforman en haces de luz. Estos haces de luz se modulan para indicar si un BIT esta a uno o a cero.

Los cables de fibra óptica se utilizan para comunicaciones de datos de alta capacidad y alta velocidad. Habilitan las transferencias de datos a velocidades que exceden un billón de bits por segundo.

La fibra utilizada en los cables puede ser de vidrio o plástico. La fibra óptica de plástico es mas fácil de instalar pero la distancia de transmisión es mas corta que la de vidrio.

Ventajas:
-Posibilitan la transferencia de datos a alta velo.
-No produce señales magnéticas o eléctricas, por lo que no interfieren con equipos cercanos.
-No puede ser intervenido por lo que sugiere una excelente elección por su seguridad.
Desventajas:
-Se requieren mayores conocimientos para su instalación.
-Se requieren mayores conocimientos para conectar los dispositivos.
-Es mas cara de instalar que los cables coaxiales o de par trenzado.

Composición de la fibra: 

La fibra esta formada por un cilindro finísimo de cristal, llamado núcleo, rodeado por una capa concéntrica de cristal, conocida como revestimiento. La fibra esta hecha en ocasiones de plástico. El plástico es mucho mas fácil de instalar, pero no se puede utilizar para transmitir señales a tantas distancias como con el cristal.

Cada hilo de cristal permite la transmisión en un sentido, por lo que un cable contiene dos filos con cubierta separadas. Una capa de refuerzo de plástico rodea cada hilo de cristal, mientras que la cubierta de kevlar le proporciona resistencia.

La transmisión por cable de fibra óptica no esta sujeta a interferencias eléctricas y es extremadamente rápida.

CONECTORES 
En esto se agrupa las fichas con las cuales se conectan los equipos a los concentradores y a su ves con los demás equipos.  Los conectores de informática son del tipo RJ45 en los cuales se inserta el cable UTP para la final conexión. Ella cuenta con la conexión de 8 cables. Los conectores de telefonía RJ11 ya que en el solo se conectan 4 cables para la utilización de conexiones de módems o teléfonos.

HUB O CONCENTRADORES  Y SWICHT

Este es un componente fundamental en la instalación de una red ya que como su palabra lo indica son concentradores de red.

Todos los equipos llegan a el y por lo tanto actúan de repetidor y amplificador de señales enviando los datos a todos los demás equipos para que así el equipo al cual esta dirigido los datos lo pueda recibir y procesar.

La diferencia entre el hub y el swicht es simple mientras el hub cuando recibe los datos de un equipo los envía a todos los demás para uno solo recibirlo el swicht tiene un dispositivo interno que graba las direcciones de cada equipo y por lo tanto sabe y envía la señal o el dato al equipo que lo requiere.

Evitando así un congestionamiento en lar red y una mayor velocidad en ella.
Por lo tanto el swicht es el dispositivo recomendado para concentrar las redes, pero la principal desventaja que este trae es su costa ya que es superior al del hub.

Servidores:
La función de un servidor es , entonces brindar servicios a los puestos de trabajo de la red, ya sean locales (conectados a través de una placa de red) o remotos. Aunque eventualmente, los servidores pueden ser utilizados como puestos de trabajo esta función no oficial ya que escapan a su funciones principales.
Como pueden ser servidores de correo, web, impresión, Dns, base de datos, etc.

PROTOCOLOS QUE FORMAN INTERNET.

Como ya antes habíamos mencionado Internet es una gran red a alcancé mundial la agrupa equipos y redes a lo largo del mundo.
El desarrollo de la Internet se basa en un protocolo esencial llamado IP que es el encargado de su desarrollo.
Internet Protocol como su nombre lo indica es el encargado de rutear la conexión entre equipos y saltear cualquier impedimento que podría ocasionarse.

TCP 
Transmisión Control Protocol es el protocolo que permite establecer una comunicación virtual entre dos aplicaciones, de forma análoga a una llamada telefónica. Mientras que IP se encarga del routing, la tarea de TCP, según lo indica su nombre, es controlar la transmisión todos y cada uno de los paquetes deben llegar a destino, una vez ahí son chequeados para asegurar que no hayan sido introducido errores en el camino y además, deben ser reordenados para respetar la secuencia en que fueron transmitidos.

Es el protocolo que le da a la Internet seguridad que un dato puede viajar por el mundo varias veces sin perder nada de su info. ni mucho menos un dato.

Después se pueden enumerar muchos protocolos pero el mas usado en Internet es el TCP/IP.

Otros son Token Ring diseñado por IBM el cual esta basado en un anillo electrónico formado por todos los puestos de la red y un testimonio similar utilizado en las carreras de posta.

El Token, un conjunto de bytes en cuanto a su implementación lógica va pasando de maquina en maquina, dando vueltas al anillo hasta que una maquina necesita transmitir.
En ese momento la maquina en cuestión captura el token y no lo devuelve a la red hasta que termine de transmitir. Solo en ese momento otro puesto de red puede capturarlo y comenzar su propia transmisión.

SLIP.
Serial Line Interfase Protocol es sencillamente, un protocolo para establecer una comunicación a través de una línea serial.

PPP
Point-topoint Protocol es el sucesor del SLIP. Cumple la misma función, aunque con ventajas por ser mas moderno.

IP
Internet Protocol. Nada menos el corazón de toda Internet, network, Intranet o extranet. Este protocolo por si mismo, es el que permite que los datos que circulan por una red puedan llegar a destino. Esto quiere decir que la función clave del IP es el routing es decir, que un paquete de datos sea transmitido por uno de varios caminos posibles.

Hay muchos mas protocolos para mencionar pero estos son los mas importantes otros pueden ser FTP, Telnet, http, Html los cuales serán tratados en los temas referentes con ellos.