Redes de comunicaciones

Introducción

El uso de Internet se ha generalizado de tal manera que
gran número de personas ocupan la mayor parte de su tiempo
navegando a través de redes sociales, accesando motores de
búsqueda realizando búsquedas avanzadas, conociendo
e informándose; a su alcance están miles de
páginas web que facilitan la navegación sin
ningún percance.

Para lograr este tipo de navegación y
búsquedas avanzadas, es necesario un conjunto de elementos
y para entender el funcionamiento de las redes y las distintas
tecnologías involucradas, en este ensayo voy a presentar
las principales características, su interacción y
principales diferencias en conceptos como el modelo OSI – TCP/IP,
los componentes de dichas tecnologías y equipos, entender
cada una de ellas y el esquema sobre el cual están
construidas.

Introducción a
redes de comunicaciones

Figura 1 – [1]Redes de
Comunicaciones

Las redes de computadores han estado siempre a la
vanguardia en la evolución en los paradigmas del progreso.
EL primero de esos paradigmas hacía referencia hacia la
segunda mitas del siglo pasado con el concepto de MainFrame. Este
modelo proporciona el control centralizado de un conjunto de
terminales facilitando el control de datos y de recursos. Sin
embargo, el costo administrativo y la recuperación de la
inversión [2]ROI) eran y continúan
siendo muy altos lo cual genera un punto único de falla de
alta criticidad y de gran impacto organizacional.

Luego aparecieron los PCs y estaciones de trabajo,
equipos con buena capacidad de cómputo e independientes
entre sí, que con el tiempo y la evolución de redes
PC-LAN ganaron gran popularidad proporcionando funcionalidades
como e-mail, ftp, impresión compartida y almacenamiento
compartido.

Modelos de
referencia

Los modelos de referencia nacen de la
necesidad de las empresas de definir un modelo estándar de
comunicaciones para las diferentes redes existentes y superar de
esta manera los problemas de incompatibilidad presentes en la
vinculación de distintos operadores y tecnologías.
Los modelos de referencia facilitaron la organización y
estructuración de protocolos de acuerdo con la
función y características de cada uno de
ellos.

Modelo OSI

Figura 2 – Modelo
[3]OSI

El modelo Open System Interconnection (OSI), es una
herramienta de referencia que permite entender la
transmisión de datos entre dos redes adyacentes. El modelo
estructura el proceso de comunicación en 7 capas, cada una
con su función específica.

Capa Física

Capa 1. Es la capa responsable de transmitir los bits
sobre el medio físico; proporciona servicios a la capa de
enlace de datos como: recibir los bloques que son generados por
la capa 2, cuando emiten un mensaje o proporcionar cadenas de
[4]bits, cuando el equipo se encuentra recibiendo
información. En esta capa es importante definir las
características del medio físico a ser usado, el
tipo de interfaces entre los medios, los equipos, y el esquema de
señalización.

Capa Enlace de Datos

Capa 2. Se encarga de realizar la transmisión de
datos hasta el enlace físico o medios de
transmisión. Adicionalmente, debe permitir la
corrección de problemas relacionados con el daño,
pérdida, duplicado, detección de errores y
detección de flojo de [5]frames,
con el objetivo primordial de garantizar la integridad y
confiabilidad de la data que corre sobre el canal de
comunicación.

Capa de Red

Capa 3. Se encarga de la transmisión de datos
entre dos puntos de diferentes redes, tomando control de los
problemas de localización de equipos e interoperabilidad
entre las tecnologías como por ej. Las comunicaciones
Ethernet con WiFi, utilizando IP como protocolo estándar
para todos las redes. Su función principal es la de
enrutamiento de paquetes.

Capa de Transporte

Capa 4. Es la responsable de dividir la data recibida de
capas superiores en fragmentos pequeños y facilitar la
transmisión a la capa de red asegurando que llegue en el
orden que fue entregado. Adicionalmente, se encarga de controlar
la comunicación entre dos aplicaciones en máquinas
distintas a través de puertos lógicos.

Capa Sesión

Capa 5. Proporciona los servicios de conexión
entre dos usuarios. Estos servicios incluyen el control de
diálogo, administración de [6]token,
y sincronización.

Capa Presentación

Capa 6. Se encarga del análisis de sintaxis y
semántica de los datos transmitidos. Codifica y comprime
los mensajes para su transmisión electrónica,
identificando los leguajes con que operan los equipos (e.g. ASCI,
BCD.

Capa aplicación

Capa 7. Se encarga de administrar y controlar el uso de
los protocolos que normalmente operan sobre un computador (e.g.
HTTP, FTP, etc.).

Modelo TCP/IP

Este protocolo fue desarrollado con el propósito
de permitir la comunicación entre equipos que corren
sistemas operativos completamente diferentes, resolviendo de esta
forma, problemas de interoperabilidad entre redes
heterogéneas permitiendo que los hosts puedan comunicarse
sin la necesidad de conocer las características de las
redes intermedias.

Este modelo a diferencia del OSI,
está compuesto por 4 capas:

• 1. Interfaz de Red – Capa de
  acceso a la red

• 2. IP – Internet
  Protocol

• 3. TCP/UDP – Capa de
  Transporte

• 4. Aplicación – Capa de
  aplicación

Modelo utilizado desde la
implementación de la antigua
[7]ARPANET.

Figura 3 – [8]Modelo
TCP/IP vs. Modelo OSI

Topologías y
arquitecturas

Modelos arquitecturales de redes de acuerdo
al tamaño

Las redes pueden ser clasificadas de
diferentes maneras de acuerdo al contexto sobre el cual se
esté estudiando. La siguiente es la clasificación
de redes de acuerdo a su tamaño:

Figura 4
-[9]Clasificación de redes según
tamaño

PAN

Personal Area Network (PAN), consideradas como
redes de computadores pequeñas organizadas alrededor de un
único dispositivo. Este tipo de redes es utilizado para
compartir información entre dispositivos móviles,
portátiles, etc. El rango de cobertura es de
aproximadamente 10 metros con tecnologías con Bluetooth e
Ingrarojos.

LAN

Local Area Network (LAN), son las
redes utilizadas en organizaciones, instituciones, universidades
y diferentes tipos de organizaciones para establecer
comunicación entre diferentes equipos ubicados en un
área geográfica determinada y compartir recursos
como , internet, Bases de Datos, espacio de almacenamiento,
etc.

La estructura de red LAN está compuesta por uno o
más switches interconectados entre sí. Los esquemas
de conexión pueden ser en pila, cascada, etc., e
interconectan los diferentes dispositivos. En los casos en que se
requiere conexión a otras redes, es necesario el uso de un
[10]router provisto por el
[11]ISP (Internet Service Provider) bajo el modelo
de conexión de última milla.

Figura 5 – Tamaños de las
Redes

MAN/WAN

Metropolitan Area Networks (MAN) son redes
amplias que cubren áreas geográficas del
tamaño de una ciudad, como por ejemplo, sede de las
oficinas de una misma organización en distintas zonas de
la ciudad.

Una MAN puede usarse para interconectar diferentes LAN o
para conectar con una Wide Area Network (WAN) como lo es
Internet. Las conexiones entre LAN y MAN son efectuadas a
través de tecnologías de alta velocidad como son
ATM/SDH, ATM/SONET, FrameRelay/xDSL, ATM/E1, etc.alcanzando
velocidades desde 10Gb hasta 1.3Tb con tecnologías como
DWDM.

Las WAN proporcionan conexiones entre ciudades o
países, por lo que pueden interconectar redes MAN entre
si. Requieren tecnologías de alta velocidad como las MAN y
de equipos como [12]switches capa 2 y
[13]routers capa 3 para logra
interconectividad.

Topologías de
las Redes

Las topologías describen la forma de
interconexión tanto de los equipos activos como de los
dispositivos que interconectan. A continuación se detallan
los diferentes tipos de topologías físicas
presentes en las redes.

Topología de Bus

En esta topología la conexión de los
equipos es multipunto, es decir, un solo cable actúa como
red y es el punto de interconexión entre los dispositivos
de la red los cuales quedan dispuestos de manera serial. La
conexión de los dispositivos a la red, es realizada
mediante el uso de conectores hembra y macho dependiendo de la
tecnología que se emplee. La ventaja de este tipo de
interconexión es la sencillez, aunque tiene un
límite de longitud.

Figura 6
-[14]Topología de Bus

Topología de Anillo

En esta topología cada equipo tiene una
conexión punto a punto con máximo dos equipos. La
comunicación va en una solo sentido, transmitiendo los
datos de un equipo a otro hasta que llegue a su
destino.

Esta topología es fácil de implementar y
configurar ya que cada equipo tiene solo dos conexiones
físicas, sin embargo, el número de nodos (equipos)
es restringido debido a la latencia que genera el transporte de
datos.

Figura 7 –
[15]Topología de Anillo

Topología de Estrella

Esta topología utiliza un equipo activo
denominado concentrador o Switch al cual los equipos son
conectados con un enlace punto a punto. El concentrador es el que
modera la comunicación y sobre él cruza toda la
comunicación realizada por los equipos que interconecta.
Esta topología no permite el tráfico directo entre
dispositivos.

Figura 8 –
[16]Topología de Estrella

Topología en Árbol

Es una modificación de la topología de
estrella en la cual switches de borde o secundarios confluyen en
switches de core o primarios para poder conectar a equipos que se
encuentran a distancias mayores. Dispone de repetidores que
generan los mensajes recibidos y los retransmite a distancias
mayores.

Figura 9 –
[17]Topología en
Árbol

Topología en Malla

Una red en malla interconecta todos los equipo de red
entre si mediante canales dedicados estableciendo un tipo de
conexión Punto a Punto o P2P. Esta topología y tipo
de conexión generada es benéfico en seguridad,
latencia y altas velocidades de transferencia.

Figura 10 –
[18]Topología en Malla

Conclusión

Las redes son utilizadas para despachar diferentes tipos
de servicios a través de diferentes topologías y
arquitecturas, para ello, hace uso de una gran variedad de
equipos y tecnologías. Por lo anterior es de vital
importancia obtener el conocimiento y entendimiento de
características y comportamiento las redes para hacer un
uso adecuado de ellas para utilizarlas como herramientas que
permitan el diseño y arquitectura de una estructura de
comunicaciones adecuada a las necesidades de una
corporación.

La humanidad se ha enfrentado a diferentes paradigmas
sobre las cuales se ha tenido una reacción positiva y
aportando grandes avances en la evolución de las redes.
Partiendo del paradigma de MainFrame, esquema centralizado con
super-cómpto con la capacidad de realizar operaciones de
red aunque a costos altos, pasando por PCs independientes
representados en islas independientes de cómputo y
almacenamiento y, llegando finalmente a las tecnologías de
redes que integran esas islas de cómputo independiente del
sistema operativo o hardware sobre el cual corren.

Bibliografía

El Modelo OSI – Consultado Septiembre 12 de
2014
http://www.exa.unicen.edu.ar/catedras/comdat1/material/ElmodeloOSI.pdf

Universidad Tecnológica Nacional
(2009). Capítulo I: Modelo OSI. Modelo

TCP/IP Recuperado el 07 de noviembre de
2011 de:
http://traficoweb.googlecode.com/files/Capitulo_01_Modelo_OSI_TCP_IP.pdf

STALLING, W, (2001). Comunicaciones y Redes
de computadores. Ed Prentice Hall. Sexta
Edición.

Autor:

Angel Alberto Echeverry
Castano

NOMBRE DEL CURSO:
NETWORKING&COMUNICATIONS

FECHA: Octubre 10 de 2014LUGAR:
Bogotá D.C., Colombia

ATLANTIC INTERNATIONAL
UNIVERSITY

[1] Redes de Comunicaciones – Tomado de
http://www.muycomputerpro.com/wp-content/uploads/2013/06/trafico-de-datos.png

[2] ROI – siglas en inglés de
Return of Investment

[3] OSI – sigla en inglés de
Open System Interconnection

[4] Bit: Mínima unidad de
información

[5] Frames: trama de paquetes de datos

[6] Token: elemento que registra datos
relevantes a acceso

[7] ARPANET – siglas en inglés
de Advanced Research Projects Agency Network creada para el
Departamento de Defensa de Estados Unidos

[8] Modelo OSI vs. TCP/IP – Tomado de
http://pondalpar115.wordpress.com/el-modelo-osi/.
04/06/2012

[9] Clasificación de redes
según tamaño – Tomado de
http://www.rfidc.com/docs/introductiontowireless_standards.htm.
04/06/2012

[10] Router: equpio activo que interconecta
redes de diferentes tipos.

[11] ISP – siglas de Internet Service
Provider: empresa prestadora de servicios de acceso a
internet.

[12] Switch – Equipo activo utilizado
en redes para interconexión de dispositivos

[13] Router – Equipo activo utilizado para
interconexión de redes

[14] Topología de Bus – Linear
Bus – Tomado de
http://www.angelfire.com/mac2/rodrigo/tmenuchis_archivos/topored.html

[15] Topología de Anillo –
Tomado de
http://www.bloginformatico.com/topologia-de-red.php

[16] Topología de Estrella –
Tomado de
http://www.bloginformatico.com/topologia-de-red.php

[17] Topología en Árbol –
Tomada de
http://www.bloginformatico.com/topologia-de-red.php

[18] Topología en Árbol –
Tomada de
http://www.bloginformatico.com/topologia-de-red.php