Redes Informáticas: Conceptos Fundamentales y Funcionamiento

Redes Informáticas

Definición

Una red informática es un conjunto de equipos informáticos conectados entre sí por medio de dispositivos físicos que envían y reciben impulsos eléctricos, con la finalidad de compartir información, recursos y ofrecer servicios. Está formada por dos partes esenciales:

• Parte física (hardware): Componentes tangibles como computadoras, cables, tarjetas de red, etc.
• Parte lógica (software): Programas y protocolos que controlan la comunicación y el funcionamiento de la red.

Componentes de una Red

Tarjeta de Red (NIC)

La tarjeta de red (NIC) permite la conexión del hardware al medio de transmisión. Existen diferentes tipos de tarjetas de red, como PCI, PCMCIA y USB.

Medios de Transmisión

Los medios de transmisión son los canales por los que se envían y reciben los datos. Algunos ejemplos son:

• Cable par trenzado RJ-45
• Cable coaxial RG-58
• Fibra óptica
• Conexión inalámbrica

Estándar de Red Ethernet

El estándar de red Ethernet se encarga de garantizar la compatibilidad física de los equipos en una red.

CSMA/CD

CSMA/CD (Acceso Múltiple por Detección de Portadora con Detección de Colisiones) es un protocolo que regula el acceso al medio de transmisión en redes Ethernet. Consiste en que todos los equipos de la red respetan el turno de palabra. Cuando un ordenador quiere transmitir, «escucha» la red hasta que nadie transmita. Cuando ningún equipo transmite, el equipo que quiere transmitir comienza a enviar sus datos.

Tipos de Redes

• LAN (Red de Área Local): Cubre un área pequeña, como una casa u oficina.
• MAN (Red de Área Metropolitana): Cubre un área mediana, como una ciudad.
• WAN (Red de Área Amplia): Cubre un área geográfica extensa, como un país o continente.

Servidores

Un servidor es un potente ordenador conectado de forma permanente a Internet que provee servicios a otros ordenadores denominados clientes desde cualquier parte del mundo.

Tipos de Servidores

• De correo: (e-mail) Contiene los mensajes de correo.
• Web: (http) Proporciona información en formato de páginas web.
• FTP: (FTP) Contiene ficheros disponibles para ser descargados. También se pueden subir ficheros.
• DNS: (DNS) Es un servicio que convierte y asocia las IPs de las páginas web con el nombre de dominio.
• Chat: (IRC) Permite mantener conversaciones en tiempo real.
• Proveedor de Servicios de Internet (ISP): Ofrecen conexión de acceso a Internet.
• De IPs dinámicas (DHCP): Proporciona IPs dinámicas a los ordenadores de la red.

Direcciones IP

Una IP es un número de identificación que se asigna de manera lógica a cada dispositivo conectado a una red y que sirve para diferenciarlo de los demás.

• IPs privadas: Se pueden repetir siempre que no estén en la misma red.
• IPs públicas: No se pueden repetir porque son únicas.
• IPs estáticas: Están siempre fijas y no cambian aunque se reinicie el router.
• IPs dinámicas: Cambian cada vez que se inicia el router.

Conexión a Internet

Tipos de Conexión

• Conexión por módem a la línea telefónica: Solo permite hablar o estar conectado. El tipo de modulación es FSK (modulación por desplazamiento de frecuencia).
• RDSI: Permite hablar y estar conectado simultáneamente.
• ADSL: Se utilizan routers en vez de módems. La velocidad de bajada es distinta a la de subida.
• Por cable
• Por línea eléctrica
• Fibra óptica
• Inalámbricas

Módem

Su función es modular y demodular las señales. Se utiliza para conectarse a Internet a través de la línea telefónica. Convierte la información digital de nuestro ordenador en analógica (modular) y la información analógica de la línea a digital (demodular).

RDSI

Integra voz y datos en la misma línea telefónica existente. Existe el acceso básico que consiste en dos canales de 64 Kbps y el acceso primario que consiste en 30 canales de 64 Kbps, llegando a proporcionar 2 Mbps.

Conexión ADSL

La central local transmite las señales de Internet y teléfono por una única línea (bucle de abonado) y cuando llega al domicilio del usuario, el splitter divide la información mediante un filtro paso bajo y un filtro paso alto, para que la señal del teléfono llegue al teléfono y la de Internet llegue al router.

Instalaciones de los Splitters

• Filtrado centralizado: El splitter es el encargado de distribuir las altas y bajas frecuencias.
• Filtrado distribuido: Tiene un microfiltro en cada teléfono para no dejar pasar las frecuencias altas.

DSLAM

Está situado en la central local y recoge todas las señales ADSL del usuario y las transfiere por una sola línea.

Puerto

Es la ubicación en un ordenador que permite la entrada y salida de información. Es una subdirección lógica y es el que distingue a la aplicación a la que tienen que llegar los datos si dos ordenadores en la misma red piden la misma información. Los más conocidos son los puertos 80 (http), el 21 (ftp) y el 25 (smtp).

Modelo OSI y TCP/IP

Modelo OSI

El modelo OSI (Open Systems Interconnection) es un modelo de referencia para la interconexión de sistemas abiertos. Define siete capas:

• Física: Se ocupa de definir las características mecánicas, eléctricas, funcionales y de procedimiento para comunicar dos equipos. Es la capa de más bajo nivel y se ocupa de las transmisiones de los bits y del hardware necesario para ello. Por ejemplo, debe garantizar la compatibilidad de los conectores, cuántos pines tiene cada conector, el sistema de cableado, la duración de los pulsos eléctricos, etc.
• Enlace: Su misión es establecer una línea de comunicación libre de errores que pueda ser utilizada por la capa de red. La capa de enlace del emisor fracciona el mensaje en tramas, las tramas se envían en secuencias por la línea de transmisión. La capa de enlace de la transmisión quedará a la escucha de las tramas de configuración que genera la capa de enlace del receptor para seguir enviando. También se ocupa del tratamiento de los errores que se produzcan en la recepción de las tramas.
• Red: La principal función de este nivel es el encaminamiento, es decir, el tratamiento de cómo elegir la ruta más adecuada para que el paquete llegue a su destino. También se encarga del tratamiento de la congestión, ya que cuando hay muchos paquetes en la red, unos obstruyen a otros generando cuellos de botella.
• Transporte:
• Sesión:
• Presentación:
• Aplicación: Define los protocolos que utilizarán las aplicaciones y procesos de los usuarios.

Familia TCP/IP

La familia de protocolos TCP/IP es un conjunto de protocolos de red que se utilizan en Internet. Define cuatro capas:

• Interfaz de red:
• Internet:
• Transporte:
• Aplicación:

Topologías de Red

La topología de una red es la propiedad que indica la forma física de la red, es decir, el modo en que se disponen los equipos y el sistema de cableado que los interconecta.

Tipos de Topologías

• Estrella: Las estaciones se conectan entre sí a través de un nodo que ocupa la posición central de la red, formando con el resto de las estaciones una estrella. A este nodo se le denomina estación concentradora de la estrella y suele ser un hub o switch. El concentrador tiene dos funciones: intercomunicador entre dos estaciones cualesquiera y aislador de los problemas que pudieran surgir en cualquiera de los segmentos, de modo que si un segmento se rompe o deteriora solo él quedaría sin el servicio de red, permaneciendo en buen estado el resto. Las conexiones suelen ser muy estructuradas, a cada nodo solo le llega un cable de red. El punto débil se encuentra en el concentrador, si cae la red cae con él y como todos los segmentos han de terminar en él, suele concentrarse una importante madeja de cables a su alrededor.
• Anillo: Conecta todos sus equipos en torno a un anillo fijo. La red consiste en un conjunto de repetidores, unidos mediante un enlace punto a punto. Las más utilizadas son las Token Ring con un testigo para establecer turnos.
• Bus: Los puestos de una red en bus se conectan a una única línea de transmisión que recorre la ubicación física de todos los ordenadores. Es muy simple en su funcionamiento y muy sensible a problemas de tráfico o roturas de cables. La ruptura del bus impide totalmente la comunicación entre cualquiera de los nodos.
• Malla:
• Árbol:
• Interconexión total:
• Mixtas:

Cableado

Cableado TA

Blanco-verde, verde, blanco-naranja, azul, blanco-azul, naranja, blanco-marrón, marrón.

Cableado TB

Blanco-naranja, naranja, blanco-verde, azul, blanco-azul, verde, blanco-marrón, marrón.

Cable Cruzado

Se utiliza para conectar terminales iguales.

Cables Rectos

Se utiliza para conectar terminales diferentes.

Dispositivos de Red

Hub o Switch

Interconectan todos los segmentos de la red.

Hub

Cuando un ordenador transmite información a otro mediante un hub, esa información es transmitida a todos los nodos de la red, creando así mucho tráfico en la red y ralentizándola.

Switch

Cuando un ordenador transmite información a otro mediante un switch, el switch hace que esa información sea solo enviada al ordenador destino, siendo así la transmisión más rápida. Para que el switch sepa a qué ordenador de la red va enviada esa información, lo que hace es enviar un paquete ARP a todos los nodos de la red preguntándoles su dirección IP y su máscara de red. Cada nodo de la red responde con un paquete RARP con su dirección IP y su máscara de red, y el switch guarda esas direcciones y les asigna un número de puerto para cuando se vuelva a comunicar con ellos.

Router

Es un encaminador o direccionador, usado para la interconexión de redes informáticas que permite asegurar el direccionamiento de paquetes de datos entre ellas o determinar la mejor ruta que deben tomar.

Enrutamiento

Tablas de Enrutamiento

Almacenan las rutas de los distintos nodos de la red. Se almacenan en el router. Cuando se envían datos de un ordenador a otro, se hace referencia a la tabla de enrutamiento con el fin de encontrar la mejor ruta.

Tipos de Rutas

• Rutas estáticas: Saben exactamente dónde se encuentra la red de destino y dicen por dónde tirar.
• Rutas dinámicas: No saben dónde está la red de destino, por lo que tienen que ir preguntando a otros routers dónde se encuentra ese destino. Estas preguntas se hacen a través de paquetes RIP y son los que dicen por qué puerto deben de tirar.
• Rutas directas: Son las que se encuentran en la misma red, el host de origen y el de destino se encuentran en una sola red física.
• Rutas indirectas: Son las que se encuentran en diferentes redes, el host de destino no está conectado directamente a la red de origen.
• Rutas por defecto: Son las rutas que se utilizan cuando no se encuentra el host de destino por las rutas directas o indirectas.