Una red es un conjunto de dispositivos físicos "hardware" y de programas "sofware", mediante el cual podemos comunicar computadoras para compartir recursos (discos, impresoras, programas, etc.) así como trabajo (tiempo de cálculo, procesamiento de datos, etc.). A cada una de las computadoras conectadas a la red se le denomina un nodo.
Los dispositivos físicos necesarios para construir una red son la tarjeta de comunicación instalada en cada una de las computadoras conectadas, el cableado que los une y los programas. Los programas de la red serán aquellos que establecen la comunicación entre las estaciones y los periféricos.
Las redes difieren entre sí por los servicios que pueden prestar a los usuarios, o por el tipo comunidad de usuarios atraídos por el servicio. Podemos dividir las redes de computadoras en las siguientes categorías principales, redes vinculadas a Internet que ofrecen las herramientas "Internet", redes fuera de líneas, proveedores de servicios comerciales, redes de conmutación (PSN).
El motivo para establecer una red de computadoras nos permiten entender qué es una red y por qué esta puede ser de utilidad en una organización o institución tales como:
Las versiones de "software" para redes están disponibles con un ahorro en el precio comparativamente bajo a la compra de licencias de copias individuales. Los programas y sus archivos de datos se pueden guardar en un servidor de archivos al que pueden accesar muchos usuarios de la red a la misma vez.
Entre los recursos de la red se incluyen las impresoras, los "Plotters" y los dispositivos de almacenamiento como torres opticas o de disco. De esta forma la red proporciona un enlace de comunicación que permite que los usuarios compartan estos dispositivos.
Un servidor de bases de datos es una aplicación ideal para una red. Una función de la red denominada bloqueo de registros permite que varios usuarios puedan accesar a la vez a un archivo sin corromper los datos. Con el bloqueo de registros se asegura que dos usuarios no pueden accesar al mismo registro simultáneamente.
Las redes proporcionan una forma económica de aumentar el número de computadoras de una organización o institución. A la red se pueden conectar estaciones de trabajo baratas sin disco que utilicen el disco fijo del servidor para el arranque y el almacenamiento.
Una red proporciona una forma de crear grupos de usuarios, dentro de una organización, que no necesariamente tienen qué encontrarse dentro de un mismo departamento. Los grupos de trabajo facilitan las nuevas estructuras corporativas en las que personas de distintos y lejanos departamentos pertenecen a un proyecto o a grupos especiales.
El correo electrónico permite que los ususarios puedan comunicarse fácilmente entre ellos. Los mensajes se dejan en <> para que los destinatarios los lean cuando estos quieran.
Los programas de grupo y de flujo de trabajo se han diseñado específicamente para las redes y aprovechan los sistemas de correo electrónico para ayudar a los usuarios a colaborar en proyectos, programación de tareas y el proceso de documentación al igual que el de aprobación de las etapas .
Una red proporciona una forma de centralizar servidores y sus datos junto con otros recursos. Las actualizaciones del "hardware", las copias de seguridad del "software", el mantenimiento del sistema y la protección de éste resultan mucho más sencillas de manejar cuando los equipos están situados en solo lugar.
Las redes pueden cambiar la
estructura de una organización y la forma en que se trabaja. Los usuarios que
trabajan en un departamento específico o para una persona en especifico ya no es
necesario que se encuentren en la misma área física. Sus oficinas pueden
encontrarse en donde su experiencia sea más necesaria. La red une los
supervisores y compañeros de trabajo.
Conceptos Básicos de Redes
Las redes de información se pueden clasificar según su extensión y su topología. Una red puede empezar siendo pequeña para crecer junto con la organización o institución. A continuación se presenta los distintos tipos de redes disponibles:
De acuerdo con la distribución geográfica:
§ Segmento de red (subred)
Un segmento de red suele ser definido por el
"hardware" o una dirección de red específica. Por
ejemplo, en el entorno "Novell NetWare", en un
segmento de red se incluyen todas las estaciones de
trabajo conectadas a una tarjeta de interfaz de red
de un servidor y cada segmento tiene su propia
dirección de red.
§ Red de área locales (LAN)
Una LAN es un segmento de red que tiene conectadas estaciones de trabajo y
servidores o un conjunto de segmentos de red interconectados, generalmente
dentro de la misma zona. Por ejemplo un edificio.
§ Red de campus
Una red de campus se extiende a otros edificios dentro de un campus o área
industial. Los disversos segmentos o LAN de cada edificio suelen conectarse
mediante cables de la red de soporte.
§ Red de área metropolitanas (MAN)
Una red MAN es una red que se expande por pueblos o
ciudades y se interconecta mediante diversas instalaciones públicas o privadas,
como el sistema telefónico o los suplidores de sistemas de comunicación por
microondas o medios ópticos.
Red de área extensa (WAN y redes globales)
Las WAN y redes globales se extienden sobrepasando las fronteras de las
ciudades, pueblos o naciones. Los enlaces se realizan con instalaciones de
telecomunicaciones públicas y privadas, además por microondas y satélites.
La topología o forma lógica de una red se define como la forma de tender el cable a estaciones de trabajo individuales; por muros, suelos y techos del edificio. Existe un número de factores a considerar para determinar cual topología es la más apropiada para una situación dada. Existen tres topologías comunes:
. Anillo
Las estaciones están unidas unas con otras formando un círculo por medio de
un cable común. El último nodo de la cadena se conecta al primero cerrando el
anillo. Las señales circulan en un solo sentido alrededor del círculo,
regenerándose en cada nodo. Con esta metodología, cada nodo examina la
información que es enviada a través del anillo. Si la información no está
dirigida al nodo que la examina, la pasa al siguiente en el anillo. La
desventaja del anillo es que si se rompe una conexión, se cae la red completa.
§ Estrella
La red se une en un único punto, normalmente con un panel de control
centralizado, como un concentrador de cableado. Los bloques de información son
dirigidos a través del panel de control central hacia sus destinos. Este esquema
tiene una ventaja al tener un panel de control que monitorea el tráfico y evita
las colisiones y una conexión interrunpida no afecta al resto de la red.
"Bus"
Las estaciones están conectadas por un único segmento de cable . A
diferencia del anillo, el bus es pasivo, no se produce regeneración de las
señales en cada nodo. Los nodos en una red de "bus" transmiten la información y
esperan que ésta no vaya a chocar con otra información transmitida por otro de
los nodos. Si esto ocurre, cada nodo espera una pequeña cantidad de tiempo al
azar, después intenta retransmitir la información.
§ Híbridas
El bus líneal, la estrella y el anillo se combinan algunas veces para
formar combinaciones de redes híbridas.
* Anillo en estrella
Esta topología se utiliza con el fin de facilitar la administración de la
red. Físicamente, la red es una estrella centralizada en un concentrador,
mientras que a nivel lógico, la red es un anillo.
* "Bus" en estrella
El fin es igual a la topología anterior. En este caso la red es un "bus"
que se cablea físicamente como una estrella por medio de concentradores.
* Estrella jerárquica
Esta estructura de cableado se utiliza en la mayor parte de las redes
locales actuales, por medio de concentradores dispuestos en cascada par formar
una red jerárquica.
Una red de computadoras consta de "hardware" y "software". En el "hardware" se incluyen las tarjetas de interfaz de red y los cables que las unen y en el "software" se encuentran los sistemas operativos del servidor, los protocolos de comunicación y los controladores de tarjetas de interfaz de la red.
Para seleccionar el sistema operativo hay que saber la manera en que la red esta organizada. Las redes se pueden organizar en: cliente-servidor, servidor de archivos y computación par a par. El "software" puede incorporar varias funciones de seguridad, proporciona los protocolos de comunicación y el manejo de la tarjeta de interfaz de la red. Entre ellos podemos mencional Microsoft Windows para trabajo en grupos, Microsoft Windows NT, Novell NetWare y Artisoft LANtastic.
El medio físico es el medio utilizado para conectar los equipos informáticos que constituyen la red. Existen dos tipos de medios:
En él se incluye el cable de metal (cobre, aluminio,etc.) y cable defibra óptica. El cable suele instalarse dentro de los edificios o conducciones subterráneas. Entre los cables de metal se incluye el cable de par trenzado y el cable coaxial. También hay disponible cable de fibra óptica con uno o varios filamentos de fibras de plástico o cristal.
Las personas que tienen que instalar los cables para las redes tienen que tomar decisiones importantes, tendrán que evaluar detenidamente las necesidades actuales y futuras y los requisitos de las aplicaciones multimedio de alto ancho de banda, videoconferencia e imágenes. Aunque muchas instituciones no pueden pagar lo que puede que necesiten en el futuro, la instalación de cable de tipo bajo limitará su crecimiento futuro. El cable y el equipo del cable deben cumplir con:
§ los requisitos de transmisiones actuales y futuros
§ las características eléctricas
§ la topología
Es una tecnología relativamente barata, bien conocida y fácil de instalar. Es el cable que suele elegirse en la mayoría de las instalaciones de redes a pesar de sus características eléctricas que producen ciertas límitaciones en la transmisión.
Limitaciones:
· es resistente al flujo de electrones, lo que limita la distancia de
transmisión
· radia señales que pueden detectarse y le afecta la radiación externa que puede
distorsionar las señales.
Los datos binarios se transmiten por el cable de cobre mediante la aplicación de un voltaje en un extremo y su recepción en el otro. Existen tres tipos principales de cables de cobre que se utilizan para transmitir señales digitales.
El cable de cobre plano consta de conductores de cobre rodeados por un
aislante. Se utiliza para conectar diversos dispositivos periféricos a
distancias cortas y a bajas velocidades binarias. Los cables serial con los que
se conectan los modem o las impresoras son de este tipo. El cable plano se ve
afectado por diafonía en distancias largas, por lo que no sirve para las redes.
El cable de par trenzado consta de conductores de núcleo de cobre rodeados
por un aislante. Se trenzan dos conductores juntos para formar un par y dicho
par forma un circuito por el que se pueden transmitir datos. Un cable es un haz
que consta de uno o más pares trenzados rodeados por un aislante. El par
trenzado no apantallado(UTP, Unshielded Twisted-Pair) es habitual en la red
telefónica. El par trenzado apantallado (STP, Shielded Twisted-Pair) proporciona
protección contra las interferencias. Este tipo de cable se utiliza en Ethernet,
red en anillo con paso de testigo y otras topologías de red.
En este tipo de cable se definen las siguientes categorías:
Categoría 1
Es el cable telefónico de par trenzado no apantallado tradicional por el
que se puede transmitir voz, pero no datos. La mayoría del cable telefónico
instalado antes de 1983 es de esta categoría.
Categoría 2
Es el cable de par trenzado no apantallado certificado para la transmisión
de datos hasta 4 Mbps y similar al tipo 3 del sistema de cableado de IBM. Este
cable tiene cuatro pares trenzados.
Categoría 3
Admite velocidad de transmisión de 10 Mbps y es necesario para las
topologías de red en anillo con paso de testigo (4 Mbps) y Ethernet 10 Base a 10
Mbps. El cable tiene cuatro pares y tres trenzas por cada pie.
Categoría 4
Está certificado para velocidades de transmisión de 16 Mbps y es la calidad
inferior aceptable para topologías de red en anillo con paso de testigo a 16
Mbps. El cable tiene cuatro pares.
Categoría 5
Es cable de cobre de par trenzado a cuatro hilos de 100 ohm, que puede
transmitir datos hasta 100 Mbps para admitir las tecnologías más recientes como
Fast Ethernet y ATM. El cable tiene una baja capacidad y presenta una baja
diafonía.
Cable coaxial
El cable coaxial consta de un núcleo de cobre sólido rodeado por un aislante . Con el cable coaxial puede conseguirse mayores distancias que con el par trenzado. Es el medio más tradicional para las redes Ethernet y Arcnet, hoy en día son habituales los cables de par trenzado y de fibra óptica.
Transmiten señales luminosas por un núcleo de dióxido de silicio, tan puro
que una ventana de cinco kilómetros de gruesa construída con este material no
distorsionaría la vista . Las transmisiones fotónicas no producen emisiones
fuera del cable y no se ven afectadas por la radiación externa.
Se recomienda el cable de fibra cuando la seguridad es clave. Las señales
de las computadoras se transmiten por el cable de fibra óptica convirtiendo los
1 y los 0 electrónicos en pulsos de luz. Un diodo emisor de luz en un extremo
emite pulsos de luz por un cable que recogen en el otro extremo con un sencillo
fotodetector y se vuelven a convertir en señales eléctricas. Como las señales
prácticamente no encuentran resistencia y no hay emisiones, las tasas de
transmisión por cable de fibra sólo están limitadas por la pureza del núcleo de
cristal, la calidad de los equipos y la velocidad de la luz. Sus principales
características son:
· Una baja atenuación por Km cuando se transmite por las llamadas ventanas de
transmisión, que están ubicadas en torno a los valores siguientes de longitud de
onda: 0.8 mm, 1.3 mm y 1.55 mm. Esta última ventana es la que presenta menor
atenuación.
· Total inmunidad al ruido y a las interferencias electromagnéticas, lo que
constituye un medio especiálmente útil en ambientes con alto ruido.
· Uso de potencias del orden de los mW, en comparación con otros medios de
comunicaciones que requieren potencias mayores.
· Su pequeño tamaño y poco peso, hacen de ellas medios de comunicaciones fáciles
de instalar, especialmente cuando se trata de completar sistemas sobre ductos
preexistentes, sobrecargados por otro tipo de medios que no es posible eliminar.
Teniendo en cuenta el modo de propagación, las fibras ópticas se clasifican en:
· Monomodo
Las dimensiones del nucleo son comparables a la longitud de onda de luz,
por lo cual hay un solo modo de propagación y no existe dispersión.
· Multimodo
Contiene varios modos de propagación y ocurre en consecuencia al efecto de
dispersión.
A su vez estas últimas se subdividen en:
Indice escalón
Tiene dispersión, reducido ancho de banda y son de bajo costo, dado que
resultan tecnológicamente sencillas de producir.
Indice gradual
Más costosas pero de grán ancho de banda. Se puede disminuir la dispersión
haciendo variar lentamente el índice de refracción entre el nucleo y el
recubrimiento.
El representa la técnica que se utiliza para transmitir señales por el aire y el espacio desde el transmisor al receptor, tales como infrarrojos y microondas. Con este medio se pueden cubrir distancias más grandes.
Los satélites de comunicaciones orbitando sobre un punto fijo de la tierra
recibe las señales de radio de un amplificador en tierra y las transmite a su
destino. La señal de entrada del satélite es recibida por una antena parabólica
y se distribuye localmente mediante cables. Este medio se utiliza cuando la
comunicación cubre millones de kilómetros.
Microondas
Las señales de microondas deben viajar sin obstrucciones, por esto las torres de retransmisión son instaladas en cimas de colinas y montes para enviar las señales sobre terrenos disparejos . También las torres de microondas son instaladas en techos elevados para enlazar oficinas que no están muy distantes.
Radio
Las ondas de radio pueden ser utilizadas como medio de comunicación estas
permiten transmitir en distintas frecuencias. También pueden ser utilizadas en
una escala geográfica más amplia.
Un protocolo de red es como un lenguaje para la comunicación de información. Son las reglas y procedimientos que se uilizan en una red para comunicarse entre los nodos que tienen acceso al sistema de cable. Los protocolos gobiernan dos niveles de comunicaciones:
§ Los protocolos de alto nivel
Estos definen la forma en que se comunican las aplicaciones.
§ Los protocolos de bajo nivel
Estos definen la forma en que se transmiten las señales por cable.
Como es frecuente en el caso de las compuadoras el constante cambio, tambien los protocolos están en continuo cambio. Actualmente, los protocolos más comúnmente utilizados en las redes son Ethernet, Token Ring y ARCNET. Cada uno de estos esta diseñado para cierta clase de topología de red y tienen ciertas características estándar.
Ethernet
Actualmente es el protocolo más sencillo y es de bajo costo. Utiliza la
topología de “Bus” lineal.
Token Ring
El protocolo de red IBM es el Token ring, el cual se basa en la topología de
anillo.
ARNET
Se basa en la topología de estrella o estrella distribuída, pero tiene una
topología y protocolo propio.
“Network Interface Card”
(Tarjeta de interfaz de red) o “Medium Access Unit” (Medio de unidad de acces).
Cada computadora necesita el “hardware” para transmitir y recibir información.
Es el dispositivo que conecta la computadora u otro equipo de red con el medio
físico. La NIC es un tipo de tarjeta de expansión de la computadora y
proporciona un puerto en la parte trasera de la PC al cual se conecta el cable
de la red. Hoy en día cada vez son más los equipos que disponen de interfaz de
red, principalmente Ethernet, incorporadas. A veces, es necesario, además de la
tarjeta de red, un transceptor. Este es un dispositivo que se conecta al medio
físico y a la tarjeta, bien porque no sea posible la conexión directa (10base 5)
o porque el medio sea distinto del que utiliza la tarjeta.
Son equipos que permiten
estructurar el cableado de las redes. La variedad de tipos y características de
estos equipos es muy grande. En un principio eran solo concentradores de
cableado, pero cada vez disponen de mayor número de capacidad de la red, gestión
remota, etc. La tendencia es a incorporar más funciones en el concentrador.
Existen concentradores para todo tipo de medios físicos.
Son equipos que actúan a
nivel físico. Prolongan la longitud de la red uniendo dos segmentos y
amplificando la señal, pero junto con ella amplifican también el ruido. La red
sigue siendo una sola, con lo cual, siguen siendo válidas las limitaciones en
cuanto al número de estaciones que pueden compartir el medio.
Son equipos que unen dos
redes actuando sobre los protocolos de bajo nivel, en el nivel de control de
acceso al medio. Solo el tráfico de una red que va dirigido a la otra atraviesa
el dispositivo. Esto permite a los administradores dividir las redes en
segmentos lógicos, descargando de tráfico las interconexiones. Los bridges
producen las señales, con lo cual no se transmite ruido a través de ellos.
Son equipos de
interconexión de redes que actuán a nivel de los protocolos de red. Permite
utilizar varios sistemas de interconexión mejorando el rendimiento de la
transmisión entre redes. Su funcionamiento es más lento que los bridges pero su
capacidad es mayor. Permiten, incluso, enlazar dos redes basadas en un
protocolo, por medio de otra que utilice un protocolo diferente.
Son equipos para
interconectar redes con protocolos y arquitecturas completamente diferentes a
todos los niveles de comunicación. La traducción de las unidades de información
reduce mucho la velocidad de transmisión a través de estos equipos.
Son equipos que permiten la
conexión a la red de equipos periféricos tanto para la entrada como para la
salida de datos. Estos dispositivos se ofrecen en la red como recursos
compartidos. Así un terminal conectado a uno de estos dispositivos puede
establecer sesiones contra varios ordenadores multiusuario disponibles en la
red. Igualmente, cualquier sistema de la red puede imprimir en las impresoras
conectadas a un servidor.
Son equipos que permiten a
las computadoras comunicarse entre sí a través de líneas telefónicas; modulación
y demodulación de señales electrónicas que pueden ser procesadas por
computadoras. Los modems pueden ser externos (un dispositivo de comunicación) o
interno (dispositivo de comunicación interno o tarjeta de circuitos que se
inserta en una de las ranuras de expansión de la computadora).
Un usuario de la red puede
buscar información y tener acceso a través de los recursos de la red. Usando
este servicio un mienbro de la facultad puede mirar el desempeño de un
estudiante en un semestre previo.
El usuario envía y recibe
correspondencia electrónica. El correo electrónico facilita la comunicación
entre mienbros en el ambiente de computadoras. Usando
correo electrónico, una persona
puede establecer una coversación con otra, enviar
archivos a otros departamentos y distribuir información a todos sus
compañeros.
El usuario puede imprimir
documentos a un printer. Algunos sistemas cargan los documentos en un "print
queue" de un servidor y el usuario puede seguir trabajando mientras se va
imprimiendo el documento. Un "print server" es especialmente útil en un salón de
clases y laboratorio ya que permite a varios estudiantes
envian trabajos a la
impresora simultaneamente.
Permite acceso a diferentes
tipos de estaciones de trabajo con diferentes sistemas operativos. Un profesor
puede desde su oficina con una computadora accesar la computadora central
localizada en centro de computos.
Permite que el usuario desde una estación remota pueda comunicarse via módem y que tenga acceso a los servicios de la red. Este servicio permite a una persona desde su casa enviar una carta a otra persona, establecer comunicación de máquina a máquina o utilizar todos los demás servicios de la Red.
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