La capa física

6.- HARDWARE A NIVEL FÍSICO
? Modem

Es el dispositivo que permite a un ordenador enviar y recibir información a través de la red telefónica conmutada, que trasmite señal analógica. Para ello utiliza las técnicas descritas anteriormente sobre modulación de al señal.
Puede ser interno o externo
Winmodem es un modem que no tiene procesador propio incorporado que realice las operaciones de comunicación para liberar al Sistema Operativo y al microprocesador de dichas tareas.
? Tarjeta de red - NIC

Otro dispositivo importante en la instalación de una red es la tarjeta de red también llamada NIC (Network interface card). En ella se encuentran grabados los protocolos de comunicación de la red, en los niveles físico, enlace a datos y red. Por su parte la comunicación con el ordenador se realiza a través de las ranuras de expansión que éste dispone (PCI,PCMCIA..etc)
Los pasos que sigue una tarjeta de red para transmitir la información por el medio son los siguientes:
1. Determinar la velocidad de transmisión, la longitud del bloque de información, el tamaño de la memoria intermedia (buffer),etc. Esta información se obtiene a través de la configuración establecida del sistema
2. Convertir el flujo de bits en paralelo a una secuencia en serie (la transmisión entre el bus del ordenador y la tarjeta es en paralelo)
3. Codificar la secuencia de bits en serie formando una señal eléctrica.

La tarjeta de red conectada al equipo ofrece por la cara que queda visible al exterior la conexión de red (RJ45, BNC), además de indicadores de estado.
Componentes de una tarjeta de red:
- Procesador principal: Realiza las operaciones de comunicación en base a unos protocolos establecidos
- Conexión con el bus: Es la vía de comunicación entre la tarjeta de red y el bus del sistema del ordenador
- Zócalo ROM BIOS: Se utiliza para insertar una memoria ROM que permite al ordenador obtener el sistema operativo de la red y arrancar si no dispone unidades de disco
- Transceptor: Es el dispositivo encargado de dar acceso al medio de transmisión de la red cuando el ordenador desea enviar o recibir datos. Puede estar instalado en la tarjeta o se puede conectar a ésta desde el exterior, mediante el cable adecuado. Este dispositivo también se encarga de detectar la señal portadora que circula por el medio y las colisiones que se puedan producir.
- Conector Wake on LAN: Este conector comunica mediante un cable la tarjeta con la placa base del ordenador y permite el arranque de esa estación enviando ordenes desde otra estación diferente.
- Indicadores de estado: LNK o PWR, conexión con la red

ACT o TX/RX actividad enviar y recibir
COL o FUDUP colisión
A veces otro indicador indicando la velocidad.

Amplificadores, Repetidores, Concentradores y Conmutadores
Amplificadores.
Estos repiten y amplifican la señal intentando restaurarla a su forma original. Los analógicos a diferencia de los digitales, también amplifican el ruido, con lo cual no se pueden intercalar en un canal todos los que queramos. Todo dependerá del tipo de canal y de las perturbaciones de ruido que le afecten.
Repetidores Digitales.
Repiten la señal en el canal de transmisión. También repiten el ruido e interferencias. Su funcionamiento puede ser con o sin inteligencia.
Concentradores.
Es un dispositivo que permite centralizar el cableado de una red. También conocido como Repetidor Multipuerto o HUB.
Un concentrador HUB es un dispositivo de distribución del equipamiento (Hardware) usado en ciertas redes para efectuar funciones especiales con las señales de Transmisión. Funciona repitiendo cada paquete de datos en cada uno de los puertos con los que cuenta, excepto en el que ha recibido el paquete, de forma que todos los puntos tienen acceso a los datos. También se encarga de enviar una señal de choque a todos los puertos si detecta una colisión. Son la base para las redes de topología tipo estrella.
Los hubs se pueden conectar formando una estrella o una cascada. Con estas dos formas de conectar los habs podemos obtener una red de topología jerárquica.
Dentro del modelo OSI el concentrador opera a nivel de la capa física, al igual que los repetidores, y puede ser implementado utilizando únicamente tecnología analógica. Simplemente une conexiones y no altera las tramas que le llegan.
Existen tres tipos de HUB´s: Activos, Pasivos e Inteligentes
? Un HUB activo se usa para amplificar, recuperar y acondicionar las señales de transmisión mientras se tiene en cuenta la posibilidad de agregar puertos (Ports) adicionales para conectar a la red más Estaciones ó Ppuestos de Trabajo (Workstation). Los HUBS activos poseen entre 4 y 64 puertos y necesitan alimentación eléctrica para su funcionamiento.

? Un HUB pasivo, a menudo con solo 4 puertos, se emplea al igual que los activos para aumentar el número de puertos para que se puedan agregar estaciones, con la diferencia de que un HUB pasivo no puede amplificar la señal sino únicamente repetir una señal de transmisión y no necesitan energía eléctrica para realizar su función.

Actúan como simple concentradores cuya función principal consiste en interconectar toda la red y deben ser conectados directamente a una Estación de Trabajo ó a un HUB Activo.
Las LAN (Local Area Networks - Redes Locales) emplean HUBS Activos y Pasivos para lograr una máxima distancia de cableado desde cualquier nodo de la red hasta cualquier otro nodo de la misma.
? Un HUB Inteligente o también llamados ?smart hubs son hubs activos que incluyen microprocesador.

Visto lo anterior podemos sacar las siguientes conclusiones:
1. El concentrador envía información a ordenadores que no están interesados. A este nivel sólo hay un destinatario de la información, pero para asegurarse de que la recibe el concentrador envía la información a todos los ordenadores que están conectados a él, así seguro que acierta.

2. Este tráfico añadido genera más probabilidades de colisión. Una colisión se produce cuando un ordenador quiere enviar información y emite de forma simultánea con otro ordenador que hace lo mismo. Al chocar los dos mensajes se pierden y es necesario retransmitir. Además, a medida que añadimos ordenadores a la red también aumentan las probabilidades de colisión.
3. Un concentrador funciona a la velocidad del dispositivo más lento de la red. Si observamos cómo funciona vemos que el concentrador no tiene capacidad de almacenar nada. Por lo tanto si un ordenador que emite a 100 megabit/segegundo le trasmitiera a otro de 10 megabit/segundo algo se perdería del mensaje. En el caso del ADSL los Routers suelen funcionar a 10 megabit/segundo, si lo conectamos a nuestra red casera, toda la red funcionará a 10 megabit/segundo, aunque nuestras tarjetas sean 10/100 megabit/segundo .
4. Un concentrador es un dispositivo simple, esto influye en dos características. El precio es barato. Un concentrador casi no añade ningún retardo a los mensajes.
Los concentradores fueron muy populares hasta que se abarataron los Switch que tienen una función similar pero proporcionan más seguridad contra programas como los sniffer. La disponibilidad de switches ethernet de bajo precio ha dejado obsoletos a los Hubs, pero aún se pueden encontrar en instalaciones antiguas y en aplicaciones especializadas.
Conmutadores SWITCH y ROUTER
Un Conmutador es un dispositivo electrónico de interconexión de redes de computadoras. A continuación se verán dos tipos de conmutadores: los Switch y los Routers.
? SWITCH

Un switch (en castellano "conmutador") es un dispositivo electrónico de interconexión de redes de computadoras que opera en la capa 2 (nivel de enlace de datos) del modelo OSI (Open Systems Interconection).
Un switch es el centro de una red en estrella.
Los switches se utilizan cuando se desea interconectar múltiples redes o segmentos de red, fusionándolas en una sola. Funcionan de manera similar a los Puentes (bridges) pasando datos de un segmento a otro, de acuerdo con la dirección MAC de destino inmersa en los datagramas que se transmiten por la red.
Dado que funcionan como un filtro en la red, mejoran el rendimiento y la seguridad de las LANs
Funcionamiento de los conmutadores switch
Los conmutadores poseen la capacidad de aprender y almacenar las direcciones de red de nivel 2 (direcciones MAC) de los dispositivos alcanzables a través de cada uno de sus puertos. Por ejemplo, un equipo conectado directamente a un puerto de un conmutador provoca que el conmutador almacene su dirección MAC. Esto permite que, a diferencia de los concentradores o hubs, la información dirigida a un dispositivo se dirija únicamente desde el puerto origen al puerto que permite alcanzar el dispositivo destino. En el caso de conectar dos conmutadores o un conmutador y un concentrador, cada conmutador aprenderá las direcciones MAC de los dispositivos accesibles por sus puertos, por tanto en el puerto de interconexión se almacenan las MAC de los dispositivos del otro conmutador.
? ROUTER

Un router (en español: enrutador o encaminador) es un dispositivo conmutador hardware o software de interconexión de redes de computadoras que opera en la capa 3 (nivel de red) del modelo OSI. Este dispositivo interconecta segmentos de red o redes enteras. Hace pasar paquetes

de datos entre redes tomando como base la información de la capa de red, encaminando los paquetes (de nivel 3) entre las redes, realizando por tanto las funciones de encaminamiento o routing.
Los Routers permiten crear en un mismo dispositivo múltiples redes de nivel 3 (VLANs - Redes virtuales)
El router toma decisiones lógicas con respecto a la mejor ruta para el envío de datos a través de una red interconectada y luego dirige los paquetes hacia el segmento y el puerto de salida adecuados. Sus decisiones se basan en diversos parámetros. Una de las más importantes es decidir la dirección de la red hacia la que va destinado el paquete (En el caso del protocolo IP esta sería la dirección IP). Otras decisiones son la carga de tráfico de red en las distintas interfaces de red del router y establecer la velocidad de cada uno de ellos, dependiendo del protocolo que se utilice.
En el ejemplo del diagrama, se muestran 3 redes IP interconectadas por 2 routers. La computadora con el IP 222.22.22.1 envía 2 paquetes, uno para la computadora 123.45.67.9 y otro para 111.11.11.1 A través de sus tablas de enrutamiento configurados previamente, los routers pasan los paquetes para la red o router con el rango de direcciones que corresponde al destino del paquete. Nota: el contenido de las tablas de rutas está simplificado por motivos didácticos. En realidad se utilizan máscaras de red para definir las subredes interconectadas.
Los broadcast, o difusiones, se producen cuando una fuente envía datos a todos los dispositivos de una red. En el caso del protocolo IP, una dirección de broadcast es una dirección compuesta exclusivamente por números unos (1) en el campo del host (para la dirección ip en formato binario de modo que para una máscara de red 255.255.255.0 la dirección de broadcast para la dirección 192.168.0.1 seria la 192.168.0.255 o sea xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.11111111).
Los protocolos de enrutamiento son aquellos protocolos que utilizan los routers o encaminadores para comunicarse entre sí y compartir información que les permita tomar la decisión de cual es la ruta más adecuada en cada momento para enviar un paquete. Los protocolos más usados son RIP (v1 y v2), OSPF (v1, v2 y v3), y BGP (v4), que se encargan de gestionar las rutas de una forma dinámica. aunque no es estrictamente necesario que un router haga uso de estos protocolos, pudiéndosele indicar de forma estática las rutas (caminos a seguir) para las distintas subredes que estén conectadas al dispositivo.
Comúnmente los routers se implementan también como puertas de acceso a Internet (por ejemplo un router ADSL), usándose normalmente en casas y oficinas pequeñas. Es correcto utilizar el término router en este caso, ya que estos dispositivos unen dos redes (una red de área local con Internet).