- Redes.
- Existen tres tipos de
comunicación: - Subredes.
- Clasificación de
redes. - Clasificación según
alcance. - Sobre redes
inalámbricas. - Protocolos.
- Función general de cada
una de las capas del protocolo OSI. - Protocolo
TCP/IP.
Ésta es una introducción al estudio de redes. En éste
documento se encuentra definición, elementos que la
forman, topología y Protocolos de
comunicación.
Una red es un proceso que
permite la conexión de equipo para:
- Compartir recursos.
- Comunicación remota.
- Optimiza el uso del equipo.
Toda red está formada por:
- Nodo o Terminal.
- Medio de transmisión.
Un nodo es un elemento de la red capaz de iniciar
o terminar una comunicación. La
comunicación entre ambas terminales es posible
sólo si existe un medio de transmisión capaz de
llevar la información desde un nodo inicial hasta un
nodo terminal.
Un nodo físicamente puede ser una PC, una
súper computadora
(frame), una impresora, un
puente (gate) o un ruteador.
Por otra parte un medio puede ser un cable o una
onda electromagnética que viaja a través del
aire.
Para ver el
gráfico seleccione la opción
"Descargar"
Entonces, si ya tenemos conectadas las terminales por
cualquier medio, lo que nos toca saber ahora es el modo de
comunicación que existe en esta red:
2. Existen tres
tipos de
comunicación:
- Comunicación Simplex o
Bidireccional.
Para ver el
gráfico seleccione la opción "Descargar"
Comunicación Half-Duplex.
Comunicación Full-Duplex.
La comunicación es con cables diferentes ,
pero ésta se hace al mismo tiempo.
A continuación tenemos una forma más
completa de representar una red:
Un tercer elemento para un esquema de red se le conoce
como subred y tiene significado cuando los nodos en
conexión se encuentran bastante distantes entre
sí, y no forman parte de la misma red; es en este caso
donde pueden existir toda una serie de nodos intermedios que
llevan a cabo la conexión física, a estos
nodos intermedios se les denomina genéricamente como una
subred.
Desde el punto de vista de alcance, una red se
clasifica según la distancia a la que se extiende y del
alcance global con que se puede analizar.
4-a. Redes Punto a Punto.
Para ver el gráfico seleccione
la opción "Descargar" del menú
superior
Una red punto a punto es aquella para la
que
Siempre dos terminales están unidas por una
línea o cable no compartido tal que su uso
es dedicado sólo a esas dos terminales.
Las topologías que soporta esta
clasificación son:
Topología de Anillo.
Para ver el gráfico seleccione la
opción "Descargar" del menú superior
La topología de anillo conecta a cualquier
terminal,únicamente con sus dos destinos más
próximos mediante una línea dedicada, de tal forma
que la
última de las terminales se conecta con la
primera de ellas por uno de los extremos, formando así un
ciclo o un anillo a través del cual fluye la
infor-
mación cuando las terminales se comunican. La
comunicación en un anillo es unidireccional o simplex, y
viaja de terminal a terminal hasta que encuentra
su destino y regresa a su origen. Tiene la desventaja de
que cualquier fallo entre alguna de las líneas dedicadas
genera una falla letal en la red.
Topología en Estrella.
Para ver el gráfico seleccione la
opción "Descargar" del menú superior
Ésta topología conecta a todas las
terminales entre sí, aunque no en forma directa. Para ello
utiliza un elemento que organiza el flujo de la
información en la red mediante switcheos que conectan a la
terminal destino con la terminal origen. A éste elemento
se le conoce cómo concentrador y su tarea debe ser
invisible a las terminales que se comunican.
La ventaja de la topología de estrella, es que es
más robusta que la topología de anillo, ya que si
falla una terminal, el resto sigue funcionando. La desventaja es
que si falla el concentrador entonces irremediablemente
fallará toda la red.
Topología de Árbol.
Una topología derivada de la topología de
estrella es la topología de árbol. En ésta
lo que se tiene, son diferentes estrellas conectadas entre,
sí utilizando concentradores como elemento de
interconexión. Algunas de éstas estrellas tienen
más prioridad que otras y así es posible encausar
la información a través de diferentes
estrellas.
La siguiente figura muestra la
topología de árbol:
Para ver el
gráfico seleccione la opción "Descargar"
Topología en Malla.
Para ésta última se busca tener
conexión física entre todas las terminales de la
red. Utilizando conexiones punto a punto, esto permitirá
que cualquier terminal se comunique con otras terminales de forma
paralela si fuera necesario. La principal ventaja es que este
tipo de redes difícilmente falla, pues
Para ver el gráfico seleccione la
opción "Descargar" del menú superior
Inclusive, si alguna de estas líneas fallara
aún así se podrían encontrar otras rutas
para lograr la información.
La desventaja de la topología en malla, es que se
requiere demasiado cableado específicamente si exisen n
terminales en la red entonces se
requerirían:
No. cables=n(n-1)/2 cables en total.
Además cada terminal requiere n-1puertos de
comunicación. También el mantenimiento
resulta costoso a largo plazo.
4-b. Redes Multipunto.
En una red multipunto sólo existe una
línea de comunicación cuyo uso está
compartido por todas las terminales en la red. La
información fluye de forma bidireccional y es disernible
para todas las terminales de la red.
Para ver el
gráfico seleccione la opción "Descargar"
Lo típico es que en una conexión
miltipunto las terminales compiten por el uso del medio
(líenea) de forma que el primero que lo encuentra
disponible lo acapara, aunque también puede negociar su
uso.
Topología de Bus.
Los buses lineales son quizas la topología
más utilizadas para redes de área local,
también son las más baratas y una de las más
conflictivas. Consiste en conectar todas las terminales a una
línea común, utilizando para ello un dipositivo
llamado Tap, además de un segundo cable auxiliar (drop
line) que conecta a la reminal al Tap y éste a su vez a la
línea compartida. También en los extremos del bus
se requeren dos elementos terminadores.
Las desventajas en ésta topología es la
longitud del cable, terminales, el no uso de Taps. Por otra parte
los mensajes de desjastan cada vez que pasan por un Tap, y si no
tubiese terminadores los mensajes se colapsarían y se
perderán.
Para ver el gráfico seleccione la
opción "Descargar" del menú superior
5.
Clasificación según alcance.
5-a. Redes de área local (LAN).
En esta categoría se encuentran tipos
básicos de red. Su alcance es de tan sólo unos
cientos de metros, los suficientes como para conectar el equipo
de cómputo de un mismo edificio o de un mismo campus
universitario. Éstas son mantenidas y administradas por el
mismo propietario de la red.
También utilizan las topologías antes
estudiadas. Debido a su corto alcance tambien suelen tener la
velocidades más elevadas llegando inclusive a los 100
Mbps.
Habría que señalar un tipo muy particular
de red de área local, son las denominadas intranets,
éstas redes se utilizan para conectar pequeñas
subredes entre si que pudiera tener incluso diferentes
topologías, y lo hacen al estilo de una red
amplia.
5-b. Redes de área metropolitana
(MAN).
Tenemos que si el alcance de la red es a nivel,
municipal entonces se tiene una red tipo MAN (Metropolitan Area
Network). La idea de una red de área amplia es conectar
equipos de cómputo a través de líneas
privadas o públicas que son propiedad de
alguna empresa privada o
gubernamental como compañías telefónicas o
de TV por cable. Utilizan protocolos para redes de área
local y son administradas y mantenidas por la
compañía dueña de las
líneas.
5-c. Redes de área amplia
(WAN).
Las redes de área amplia conectan equipos
distantes entre sí, su alcance es de kilómetros,
típicamente de alcance global. A diferencia de las
redes LAN y
MAN, este tipo de redes no tienen un administrador en
particular, más bien son mantenidas por los mismos
usuarios quienes prestan sus recursos ( que pueden ser
dispositivos de interconexión como ruteadores, puentes,
etc.) para conectar redes privadas con el resto del
mundo.
5-d. internets.
Un tipo particular de área amplia son las
internets cuyo fin es conectar distintas LANs entre sí a
través de una conexión troncal o
"backbone"
Para ver el
gráfico seleccione la opción
"Descargar"
Las redes inalámbricas se toman como una
categoría aparte porque no utilizan un medio físico
de conexión, y por lo tanto no tienen los mismos límites
que las tres categorías anteriores..
El principal medio de transmisión son las
ondas
electromagnéticas que viajan a través del aire en
forma de microondas, se
utilizan antenas y
satélites como elementos de
interconexión; tienen un alcance global y local, son de
uso privado con velocidades de transmisión extremadamente
altas pero muy susceptibles a las interferencias.
Actualmente son utilizadas por empresas
gubernamentales, militares y de investigación.
Para ver el gráfico
seleccione la opción "Descargar"
Un Protocolo es una serie de reglas que
indican a una terminal cómo debe llevar a cabo el proceso
de comunicación. (fig. anterior)
Dos terminales que se comunican pueden tener una
arquitectura y
un sistema operativo
diferente que hace imposible una comunicación directa
entre ambas. Debido a esto se han desarrollado protocolos que
estandarizan la forma en que dos terminales deben establecer
comunicación y lo hacen desde cuestiones físicas
(por ejemplo tipo de cable, niveles de voltaje, frecuencia, etc.)
hasta cuestiones meramente de software
(representación de datos,
compresión y codificación, entre otras
cosas).
Ahora bien, dos elementos que intervienen en el proceso
de comunicación lo forman el paquete de información
que la terminal transmisora dirige a la terminal receptora; este
paquete contiene entre otras cosas direcciones,
información de usuario e información para
corrección de errores, requeridos para que alcance a la
terminal receptora. Además se encuentra obviamente el
protocolo de
comunicación.
Los protocolos o normalizaciones son establecidos por
organizaciones
de reconocimiento mundial, pro ejemplo la ISO, IEEE,
ANSI, etc. Existen tres tipos de estandarizaciones.
6-a. Normas por
imposición. Este tipo de normas son impuestas por una
organización y debe seguirse en estos
terrenos para asegurar comunicación.
6-b. Normas por convención. Este tipo de
normas son tomadas como tal bajo común acuerdo de
distintas organizaciones o grupos de
usuarios; éstas fueron tomadas por normas debido a su alto
desempeño o que son las únicas en su
tipo, sin embargo quien las diseñó no intentaba que
fueran una norma impuesta.
7. Protocolos más utilizados.
De todos los protocolos de redes sólo sobresalen
tres por su valor
académico o comercial:
7-a. El protocolo OSI (Open System
Interconection) desarrollado por la ISO.
7-b. El protocolo de la IEEE que de hecho esta
más orientado al hardware que al
software.
7-c. El protocolo TCP/IP
originalmente desarrollado por la secretaría de defensa de
los Estados Unidos de
América
junto con algunas universidades importantes.
8. Protocolo OSI.
Este protocolo está basado en la
arquitectura de redes estratificada, en ésta arquitectura
el proceso de comunicación se divide en etapas y a cada
etapa le corresponde un protocolo diferente, algunas etapas son
implementadas en hardware y otras en software y otras en una
combinación de las dos.
El protocolo OSI es un protocolo basado en 7 niveles o
capas y cada capa como está mencionado anteriormente tiene
definido un protocolo; éste protocolo está basado
en el supuesto de que una terminal se organiza de tal forma que
la comunicación fluye por cada una de las siguientes
capas:
Para ver el
gráfico seleccione la opción
"Descargar"
La capa física se encuentra en el nivel 0, la
capa de enlace de datos en el nivel 1, la capa de transporte en
el nivel 3, la de sesión en el 4, la de
presentación en el 5 y la de aplicación en el 6.
Las capas inferiores como anteriormente mencionado están
orientadas al hardware y las capas superiores al software del
usuario.
La figura anterior consiste en lo
siguiente:
Desde el punto de vista del transmisor, la
información parte de la capa de aplicación de
aquí hacia la de presentación, y luego a la de
sesión, transporte, red, enlace de datos y finalmente la
física. Siempre en ese orden y no es posible que una capa
omita alguna capa durante el proceso.
Desde el punto de vista del receptor la
información fluye en sentido contrario, desde la capa
física hasta la de presentación, respetando el
orden de las capas y de igual forma so se podrá omitir
alguna de ellas.
Ésta organización obedece al hecho de que
cada capa tiene un protocolo independiente del de las otras
capas, entonces si se tiene la implementación de
algún protocolo en alguna capa y posteriormente esa
implementación se mejora o se desea remplazar sólo
será necesario modificar a éste protocolo en
particular sin alterar al resto, o sea, al de las otras
capas.
NOTA: El protocolo OSI sólo indica
qué debe hacerse en cada una de las capas, pero no indica
cómo, ésto es cuestión del
diseñador.
9. Función
general de cada una de las capas del protocolo
OSI.
Física: Capa del nivel más bajo, su
protocolo consiste en transmitir la información a
través del medio según las especificaciones del
hardware que tenga la red a la que pertenece el nodo.
Enlace de datos: Con dos funciones
primordiales:
- le corresponde identificar de forma inequívoca
a las terminales a las que se dirige un paquete particular,
así como las terminales en donde se origina éste
paquete. - También se encarga de asegurar que la
información dirigida a capas superiores esté
libre de errores.
Red: realiza una función muy similar a la
capa de enlace de datos, es decir se asegura que un paquete
llegue a la terminal destino, sólo que en esta
ocasión la comunicación es a nivel de interedes y
no a nivel local.
La capa de red utiliza un paquete conocido como
datagrama, este paquete que sólo tiene significado para la
capa de red contiene información a cerca de la red y del
número de terminal en esa red, tanto de la terminal origen
como la terminal destino.
Transporte: La información de usuario
comúnmente tiene que ser acondicionada para que pueda
viajar por la red, en particular cuando el usuario desea manejar
la información en una cantidad mayor a la que la red puede
manejar. Una red que maneja paquetes de Kbytes cuando recibe
información de usuario que excede la longitud del paquete
entonces éste debe seccionarse en partes, cada una con
kbytes de longitud; a cada una de estas partes se les denomina
UDP (Unit Data Package) y cada UDP es ruteado por separado hacia
la terminal destino. En la terminal destino la capa de transporte
se encarga de anexar cada UDP en el orden requerido hasta formar
el paquete dirigido a la placa de aplicación; por lo tanto
este es el trabajo que
realiza la capa de transporte a demás de otros como
controlar los errores que se generan cuando un UDP se pierde,
control de flujo
(que la terminal transmisora no sobrecargue a la receptora),
etc.
Sesión: Hay dos tipos de red desde el
punto de vista de la capa de sesión:
* Orientadas a conexión.
Redes
* No orientadas a conexión.
* Una red orientada a conexión envía todos
los UDPs de la capa de transporte exactamente por la misma ruta
que conecta la terminal origen con la terminal destino; la ruta
es decidida por la capa de red y ésta se decide previo a
la transmisión.
* Redes No orientadas a conexión. En este tipo de
redes cada paquete es ruteado por separado hacia la terminal
destino, esto indica que pueden llegar en desorden y es tarea de
la capa de transporte re ordenarlos para que formen el paquete
original.
Para asegurar la comunicación entre dos
terminales se requiere de un proceso conocido como "hand shaking"
mediante el cual ambas terminales llevan a cabo un proceso de
reconocimiento de acceder a comunicación, términos
de comunicación, inicio y finalización de la
transmisión.
Presentación: se encarga de formatear la
información de usuario para que pueda ser manipulada por
la red de la mejor forma, esto significa que la
información que viene de la capa de aplicación debe
comprimirse, encriptarse o simplemente traducirlo a otro formato
para facilitar el proceso de transmisión.
Aplicación: hace disponibles al usuario o
a otras aplicaciones los servicios que
la red le ofrece, cada servicio se
asocia a un puerto que no es otra cosa que un número que
lo referencía.
Entre otros servicios que la capa de aplicación
ofrece a usuario se encuentran los siguientes: correo
electrónico, servicios de archivos
(ftp),
servicios de directorios, terminal emulada, etc.
10. Protocolo
TCP/IP.
Éste protocolo fue diseñado a finales de
los 60’s como el fundamento de la red ARPANET que conectaba
las computadoras
de oficinas gubernamentales y universitarias. Funciona bajo el
concepto de
cliente servidor, lo que
significa que alguna computadora pide los servicios de otra
computadora; la primera es el cliente y la segunda el
servidor.
ARPANET evolucionó para lo que ahora se conoce
como INTERNET y con
ello también evolucionó el protocolo TCP/IP. Sin
embargo la
organización básica del protocolo sigue siendo
la misma, se organiza en sólo tres niveles: el de red,
transporte y aplicación.
Para ver el
gráfico seleccione la opción "Descargar"
En comparación con el protocolo OSI la capa
de red de TCP/IP equivale a la capa de red de OSI. La capa de
transporte de TCP/IP equivale a la capa de transporte de OSI y la
capa de aplicación de TCP/IP equivale a las capas de
sesión, presentación y aplicación todas en
conjunto del protocolo OSI.
El protocolo TCP/IP no especifica nada a cerca del
hardware de red por lo que las capas de enlace de datos y
físicas no existen.
Capa de Red de TCP/IP.
Se encargan de ruteo de información a
través de una red de área amplia. Existen dos
protocolos en este nivel, uno de ellos conocido como IP (Internet
Protocol) que es probablemente el protocolo de ruteo más
utilizado y trabaja bajo el principio de direcciones
enmascaradas; también existe una versión más
simplificada de IP conocida como ICMP que se encarga de rutear
paquetes sin ningún esquema de seguridad pero a
mayor velocidad, se
utiliza en particular para transmisión de
e-mails.
Capa de Transporte.
La capa de Transporte de TCP/IP ofrece dos protocolos:
TCP para redes orientadas a conexiones y UDP para redes no
orientadas a conexión. Un complementario a cerca de las
capas de transporte TCP y UDP es que a diferencia de OSI pueden
trabajar a nivel local sin necesidad de enrutamientos ni
partición o segmentación de paquetes.
También es importante hacer notar que en el nivel
capa de transporte no existe control de flujo ni
verificación de errores para administrar los paquetes que
circula por la red. Sin embargo, algunas implementaciones
particulares del TCP/IP como la de Windows si
contempla esquemas de verificación de errores.
Capa de Aplicación para TCP/IP.
Los servicios de aplicación de TCP/IP son
idénticos a los de OSI pero incorporan características que en el protocolo de OSI
corresponden a las capas de presentación y de
sesión. Entre ellos se encuentran los
siguientes:
- Telnet: servicio de terminal remota para permitir a
un usuario remoto acceder a los servicios de un servidor como
si tuviera conexión directa. - FTP: protocolo para transferencia de archivos y
servicios de directorio entre terminales remotas. - SMTP: protocolo para correo
electrónico. - Kerberos: protocolo que ofrece servicios de
encriptación y codificación de información
y otros esquemas de seguridad para aplicaciones de
usuario. - TNS: este protocolo permite mapear las direcciones
lógicas de una terminal a un nombre simbólico
más fácilmente identificable pro los usuarios de
la red. Ese servicio a su vez es utilizado por otros servicios
como el de correo electrónico y FTP.
Todos estos servicios están basados en TCP a
nivel capa de transporte y aunque son más simples se usar
no son tan seguros, entre
ellos están:
- RCP: éste protocolo se utiliza para que los
programas de
usuario estén accesibles a otros usuarios en la red
ofreciendo a estos últimos una interfaz con el
primero. - TFTP: idéntico a ftp pero sin
verificación de errores.
Existe además un servicio orientado a los
administradores de red, conocido como SNMP que permite monitoriar
a las terminales en red, a los usuarios, a los servicios y
finalmente a los recursos existentes en la red.
Enviado por:
Julio Cesareo Lara Gallegos.
"
".