1 introduccion a las redes de computadores
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El documento presenta una breve historia de las comunicaciones y el desarrollo de las redes de computadoras. Explica que las primeras redes se establecieron conectando ordenadores mediante módems a la red telefónica, y luego evolucionaron hacia redes de área local (LAN) para conectar varios ordenadores dentro de una misma organización, y redes de área amplia (WAN) que pueden extenderse a cientos de kilómetros. También introduce el modelo OSI de 7 capas para la interconexión de sistemas de comunicación.
1 introduccion a las redes de computadores
- 1. CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN A LAS REDES DE ORDENADORES
- 2. INTRODUCCIÓN A LAS REDES DE COMPUTADORES BREVE HISTORIA DE LAS COMUNICACIONES: Se han desarrollado mecanismos y sistemas desde que el ser humano tiene capacidad de comunicarse, permitiendo con ello el establecimiento de comunicaciones a grandes distancias.Uno de estos ejemplos es el teléfono el cual no se constituyo como el primer sistema de telecomunicación, pero si forma parte como uno de los más antiguos que se conocen y utilizan. Este artefacto surge como idea de Alexander Graham Bell quien presentó su máquina eléctrica parlante logrando comunicaciones a distancias entre estos aparatos unidos por un hilo eléctrico, en el año de 1878. Debido a que su uso fue creciendo, fue preciso buscar la manera de interconectarlos todos, pero por este modelo presentado era un problema para incluir un nuevo aparato a la red, de aquí a que compañías ofrecieron un servicio de conmutación. De este modo, cada aparato disponía de una sola conexión y no era necesario establecer ninguna variación en la misma para incorporar nuevos aparatos a la red.La red telefónica constituye una red de conmutación de circuitos. Para llevar a cabo una comunicación, es preciso establecer un circuito entre los dos extremos por medio de la red. Mientras dura la comunicación, se ocupan unos recursos en exclusiva, aunque no haya intercambio de información. Las compañías cobran el uso de los recursos por tiempo de ocupación. La red telefónica es analógica, ubicua, trabaja con la técnica de conmutación de circuitos Aparecen los primeros ordenadores: Para la década de los sesenta aparecen los primeros ordenadores comerciales, con la característica de que eran grandes y costosos, poco potentes usados por grandes empresas y organismos especiales, pero hoy día su uso se ha hecho necesario al tenerlos en maquinas mas personales y al alcance de todos El uso de MODEM Los primeros módems eran de 300 bps y generaban dos tonos diferentes: uno para el 1 lógico y otro para el 0. En la actualidad, van a 56.000 bps, que es el máximo que permite la red telefónica convencional actual. Los módems no sólo servían para poder alejar los terminales pasivos de los ordenadores centrales, también permitían interconectar ordenadores entre sí. Permitiendo con ello formar las redes de computadores. Las redes de datos Pronto las grandes empresas presionaron a las compañías telefónicas del momento para que desarrollaran redes pensadas para transportar datos, cuyo sistema de tarifación se ajustara al tráfico de datos real y permitiera más velocidad que los escasos 300 o 1.200 bps que se lograban utilizando la red telefónica. La respuesta fueron las redes de conmutación de paquetes. El envío de datos no necesariamente debe llevarse a cabo en tiempo real (las transmisiones de voz, sí). Por tanto, no es preciso establecer el camino entre los dos puntos antes de empezar la
- 3. transmisión y mantenerlo mientras dura el intercambio de datos. En lugar de ello, se empaquetan los bits que deben transmitirse y se dan a la central más próxima para que los envíe cuando pueda a la siguiente, y así sucesivamente hasta que lleguen al destino. Si cuando un paquete llega a una central todos los enlaces con la siguiente están ocupados, no pasa nada, lo hace esperar poniéndolo en una cola para enviarlo cuando haya un enlace disponible. Las redes de área local Cuando empezó a ser habitual disponer de más de un ordenador en la misma instalación, apareció la necesidad de interconectarlos para poder compartir los diferentes recursos: dispositivos caros, tales como impresoras de calidad, un disco duro que almacenara los datos de la empresa, un equipo de cinta para realizar copias de seguridad, etc. El diseño de las redes de área local siguió caminos completamente diferentes de los que se siguieron para las redes de gran alcance. En las redes de área local se necesita, habitualmente, establecer comunicaciones “muchos a uno” y “uno a muchos”, lo que es difícil de conseguir con las redes de conmutación, pensadas para interconectar dos estaciones. ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS (EL MODELO OSI) Cuando el CCITT (Comité Consultivo Internacional Telegráfico y Telefónico, ahora conocido como UIT, Unión Internacional de Telecomunicaciones) y la ISO(Organización Internacional de Normalización) propusieron la torre OSI (Modelo de interconexión de sistemas abiertos), en el mercado había muchas arquitecturas de protocolos, unas propietarias, otras abiertas, pero todas diferentes. La torre OSI pretendía ser un modelo básico de referencia, un marco para el desarrollo de estándares que permitieran la interoperabilidad completa. Definición: El modelo OSI, afronta el problema de las comunicaciones de datos y las redes informáticas dividiéndolo en niveles. Cada participante de la comunicación incorpora como mínimo uno de los mismos, y los equipos terminales los incorporan todos. Los niveles de la torre se comunican en dos direcciones: • Horizontal. La comunicación horizontal sólo se da entre niveles homónimos. • Vertical. La comunicación vertical sólo se da entre niveles adyacentes de un mismo sistema. NIVELES DEL MODELO OSI Nivel físico El nivel físico se encarga de las tareas de transmisión física de las señales eléctricas (o electromagnéticas) entre los diferentes sistemas. Las limitaciones del nivel físico (equipos de transmisión y recepción, medios de transmisión, amplificadores, etc.) imponen otras al resto del sistema: por un lado, limitan la velocidad de transmisión (en bits por segundo) y, por otro, hacen aparecer una
- 4. probabilidad de error, el porcentaje de bits erróneos que llegan a destino. Nivel de enlace El nivel de enlace es el primero de la torre OSI que se basa en software, algoritmos y protocolos. Su misión principal es dar fiabilidad a la transmisión de las señales eléctricas o electromagnéticas que proporciona el nivel físico, confiere una estructura a los bits: se agrupan en pequeños bloques denominados tramas, que contienen los bits de mensaje, los bits añadidos para detectar errores y diferentes campos de control, tales como el número de trama. Además del control de errores, el nivel de enlace lleva a cabo otra tarea importante: el control de flujo. El receptor debe procesar las tramas a medida que las recibe. El nivel de enlace no sólo sirve para controlar líneas punto a punto, sino también para controlar líneas compartidas por diferentes terminales (redes de área local). El nivel de enlace se ocupa de que los bits lleguen de una lado a otro, por lo tanto, sólo permite interconectar dos máquinas Nivel de red El nivel de red es el que permite que pueda haber más de dos máquinas involucradas en las interconexiones. Si sólo se tuviese el nivel de enlace, esto no sería posible. Para poder interconectar más de dos máquinas, necesitamos identificarlas y conectarlas de alguna manera. Ésta es la tarea del nivel de red. El modelo OSI, sólo habla de redes de conmutación de paquetes. En el nivel de red se distingue entre estaciones terminales y nodos de conmutación: Los nodos de conmutación disponen de diferentes enlaces hacia otros nodos o hacia terminales, y son los que permiten que los paquetes viajen por la red desde una estación terminal a otra. Nivel de transporte El nivel de transporte permite una conexión fiable sobre cualquier tipo de red (fiable o no). En las redes de conmutación de paquetes en modo datagrama es donde este nivel revela su importancia, puesto que es el responsable de controlar las posibles deficiencias de las transmisiones. La función principal de este nivel consiste en asegurar la calidad de transmisión entre los terminales que utilizan la red, lo que implica recuperar errores, ordenar correctamente la información, ajustar la velocidad de transmisión de la información (control de flujo), etc. Nivel de sesión, Nivel de presentación y Nivel de aplicación Estos tres niveles se suelen explicar de manera conjunta, puesto que existen pocos ejemplos prácticos de protocolos de sesión y de presentación. Además, la arquitectura Internet delega todos los trabajos por encima de transporte a la aplicación. No obstante, en el modeloOSI están definidos como tres niveles diferentes e independientes, con atribuciones propias.El nivel de sesión es, en teoría, el encargado de gestionar las conexiones de larga duración, la recuperación de caídas de red de manera transparente y los protocolos de sincronía entre aplicaciones. El nivel de presentación se encarga de conseguir que las diferentes plataformas (sistemas operativos, procesadores, etc.) se puedan entender al conectarse por medio de una misma red. Dicho de otra manera, soluciona el problema de la heterogeneidad definiendouna
- 5. manera universal de codificar la información. Dicha codificación puede tener propiedades de eficiencia (por medio de la compresión, por ejemplo), propiedades de confidencialidad (por medio de la criptografía), etc.En el nivel de aplicación residen los programas. En este nivel podemos encontrar servidores, clientes que acceden a estos últimos, aplicaciones que trabajan según un modelo simétrico (peer-to-peer), etc. TIPOS DE REDES Y TOPOLOGÍAS TIPOS DE REDES RED DE ÁREA Interconexión de una o varias computadoras y periféricos. LOCAL (LAN) Extensión: Desde 10 metros a 1 kilómetro, su velocidad va de 10 a 100 MBps. RED DE ÁREA Es una red de alta velocidad (banda ancha) que da Según METROPOLITAN cobertura en un área geográfica extensa, Tamaño máximo Tamaño A (MAN): de 10 kilómetros. RED DE ÁREA Red de computadoras capaz de cubrir distancias desde AMPLIA (WAN) unos 100 hasta unos 1000 km, suministrando de servicio a un país o un continente, tamaño entre 100 y 1000 kilómetros. según su REDES Son las redes donde lo datos llegan a todas las maquinas de la tecnología de BROADCAST red, un solo canal de comunicación transmisión REDES POINT- Son aquellas donde hay muchas conexiones entre parejas TO-POINT individuales de maquinas. según en tipo TRANSMISIÓN Los datos solo pueden ir en un sentido. de SIMPLEX transferencia : Los datos pueden ir en ambos sentidos pero solo en uno a la de datos: HALF-DUPLEX vez. FULL-DUPLEX Los datos pueden ir en ambos sentidos a la vez. TOPOLOGÍAS DE RED: -Bus: Todas las maquinas están conectadas a un único cable por dondepasa toda la información, esta llega a todas las maquinas. Tienen un switch al final. -Anillo: Es un anillo cerrado donde cada nodo o PCesta conectado consus nodos adyacentes formando un anillo. La información se transmitede nodo en nodo. -Anillo doble: En lugar de un anillo, hay dos para aumentar la fiabilidadde la red. -Estrella: Es un nodo central q normalmente es un
- 6. hub y a él estánconectados todos los pc, la información pasa por el hub para luego ir asu destino. -Árbol: Tiene un nodo troncal q suele ser un hub desde el q seramifican los demás nodos. -Malla completa: Todos los nodos se comunican directamente entre si. MEDIOS DE TRANSMISIÓN Se entiende el material físico cuyas propiedades de tipo electrónico, mecánico, óptico, o de cualquier otro tipo se emplea para facilitar el transporte de información entre terminales distante geográficamente.Su uso depende del tipo de (costo, facilidad de instalación, ancho de banda soportado y velocidades de transmisión máxima permitidas). MEDIOS GUIADOS Los medios de transmisión guiados están constituidos por un cable que se encarga de la conducción de las señales desde un extremo al otro. Cable Coaxial Consiste de un núcleo sólido de cobre rodeado por un aislante, una combinación de blindaje y alambre de tierra y alguna otra cubierta protectora. El cable coaxial no interfiere con señales externas y puede transportar de forma eficiente señales en un gran ancho de banda con menor atenuación que un cable normalel coaxial tiene una limitación para transportar señales de alta frecuencia en largas distancias ya que a partir de una cierta distancia el ruido superará a la señal. Cable UTP Es una forma de conexión en la que dos aisladores son entrelazados para darle mayor estética al terminado del cable y aumentar la potencia y la diafonía de los cables adyacentes. El cable de Par Trenzado debe emplear conectores RJ45 para unirse a los distintos elementos de hardware que componen la red. Fibra Óptica Es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales
- 7. plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el núcleo de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total. Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio y/o cable. Son el medio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnéticas. MEDIOS NO GUIADOS MEDIOS NO GUIADOS ONDAS DE RADIO Las ondas de radio son fáciles de generar, pueden viajar distancias muy largas y penetrar edificios sin problema, de modo que se utilizan mucho en la comunicación tanto en interiores como en exteriores. Las ondas de radio también son omnidireccionales, lo que significa que viajan en todas las direcciones desde la fuente, por lo que el transmisor y el receptor no tienen que alinearse físicamente. Se identifica a las ondas electromagnéticas en el espectro de frecuencias MICROONDAS comprendido entre 1 y 300 GHz, Son unidireccionales, alineamiento de las antenas parabólicas, Telecomunicaciones de larga distancia, propagación de Líneas vistas (Visión directa), No siguen la curvatura de la tierra. INFRAROJOS Los enlaces infrarrojos se encuentran limitados por el espacio y los obstáculos. El hecho de que la longitud de onda de los rayos infrarrojos sea tan pequeña, hace que no pueda propagarse de la misma forma en que lo hacen las señales de radio. Es por este motivo que las redes infrarrojas suelen estar dirigidas a oficinas o plantas de oficinas de reducido tamaño.