Conceptos básicos de informática: transistores, redes, topologías y modelo OSI

Componentes electrónicos básicos

Transistor: dispositivo que amplifica la señal o abre o cierra un circuito.

Circuito integrado: dispositivo fabricado con material semiconductor que contiene varios transistores y realiza una tarea específica.

Resistencia: componente eléctrico que limita o regula el flujo de corriente en un circuito.

Condensador: almacena energía bajo la forma de un campo electrostático, formado por 2 placas separadas por material aislante.

Topologías de red

Topología: define la estructura física y lógica de la red.

Topología de bus

Usa cable coaxial, delgado = 185 metros, grueso = 500 metros, tiene atenuación (caída de la señal hasta que se pierde). Los host solo pueden acceder por IP (capa 3) y tienen la MAC (capa 2). Soporta hasta 30 equipos, usa una T con conector BNC. En delgado, si la resistencia es menor de 50 ohmios la red cae; si en grueso es menor de 75 ohmios la red cae.

• 802.3 10BASE2 (Ethernet, digital, 10 Mb, 200 metros, delgado).
• 802.3 10BASE5 (Ethernet, digital, 10 Mb, 500 metros).

Topología en estrella

Usa concentrador, centralizada, 100 metros. Todos los paquetes pasan por el concentrador, que tiene las MAC de cada boca. Si falla el concentrador, la red se cae; mientras más equipos se conectan, más se satura.

• Ventajas: cable independiente, costo bajo, fácil conexión, estable, tecnología conocida.
• Desventajas: si falla el concentrador cae la red; mientras más hosts, más costoso y lento.

Topología en estrella extendida

Conecta estrellas individuales, aumenta la longitud y el tamaño de las redes.

Topología en anillo

802.5: cada estación se conecta a la siguiente y a la anterior, formando un anillo concéntrico con el interior del concentrador. Usa Token Ring, cable par trenzado STP 150 ohmios blindado. El concentrador lo recibe y hace girar el anillo entregándolo a destino. No hay colisiones con grandes cantidades de hosts, por lo que es más rápido. Se carga el cable y el concentrador, depende de medusa, es difícil de instalar y configurar. Si se corta el anillo hay pérdida de paquetes.

Topología de doble anillo

Tiene un anillo en un sentido y otro en sentido contrario. Se usa cuando hay gran cantidad de hosts con alto flujo de electrones y variación electromagnética en el entorno.

Modelos de comunicación en red

Modelo OSI

Modelo OSI: modelo de comunicaciones de red que busca aclarar el desarrollo de productos de red. Se usa para comprender cómo viaja la información en la red.

• Nivel 7 - Aplicación: capa cercana al usuario, otorga servicios de red y acceso a aplicaciones.
• Nivel 6 - Presentación: asegura que la información a enviar a la capa de aplicación será interpretada; responsable de compresión y cifrado (ASCII, JPG).
• Nivel 5 - Sesión: inicia, administra y cierra sesiones entre 2 hosts; sincroniza el diálogo entre capas 6 (ej.: sesiones MSN, sistema operativo).
• Nivel 4 - Transporte fiable: segmenta los datos enviados y los reordena en un flujo de datos en el receptor; protege las capas superiores de detalles del transporte; detecta y recupera errores en el transporte; mantiene control y fiabilidad (ej.: TCP, UDP).
• Nivel 3 - Red: capa de selección de ruta entre 2 hosts (ej.: IP, selección de ruta, enrutamiento, direccionamiento de datagramas IP).
• Nivel 2 - Enlace de datos: otorga tránsito a través de un enlace físico; se preocupa de la topología, del medio de red y de la detección de errores (ej.: 802.3, 802.5, DLC, switch, MAC).
• Nivel 1 - Físico: define especificaciones eléctricas, mecánicas y procedimientos para activar y desactivar el enlace físico del sistema; características como voltaje, distancias máximas de transmisión y velocidad de datos (ej.: ohmios, metros).

7 → 1: encapsulación. 1 → 7: desencapsulación.

Modelo TCP/IP

Modelo TCP/IP: estándar creado para implementar redes que sobrevivan en cualquier condición. El diseño consta de 4 capas:

• Aplicación: incluye datos de presentación y sesión; se la conoce como capa de proceso.
• Transporte: se encarga de la fiabilidad del flujo y de la retransmisión.
• Internet: objetivo: enviar paquetes desde el origen a cualquier red y lograr llegar a destino, gobernado por el protocolo IP.
• Acceso a la red: se encarga de lo que el paquete IP necesita para cruzar un enlace físico desde un dispositivo a otro; incluye datos tecnológicos LAN y WAN (en OSI equivale a las capas 1 y 2).

Componentes de una LAN

• NIC: dispositivo de capa 2, con un código único llamado MAC (Media Access Control), con el que se controlan. Adapta el dispositivo host al medio de transmisión de la red. Tiene un transceptor; otras como 10BASE5 no lo traen, teniendo que utilizar un AUI (Attachment Unit Interface).
• Repetidores: dispositivos que regeneran y envían señales antes de perderse.
• Hub: centro de la red en estrella; regenera y envía a todos los hosts de la red, propaga señales, no filtra tráfico, no determina rutas. Se usa como punto de concentración de la red; aumenta la fiabilidad: si cae un host la red se mantiene.
• Bridge (puente): dispositivo diseñado para crear segmentos LAN, cada uno con un dominio de colisión separado. Creado para utilizar mejor el ancho de banda; maneja la MAC, filtra tráfico, es más inteligente que un hub y maneja una tabla de direcciones en memoria.
• Switch: toma decisiones basadas en MAC, concentra conectividad para transmitir más eficientemente; combina la conectividad de un hub con la regulación de tráfico de un puente en cada puerto.
• Router: puede tomar decisiones basadas en direcciones IP con base en información de capa 3. Se ha convertido en el backbone de Internet ejecutando el protocolo IP; regula el tráfico y se basa en la tabla de enrutamiento.
• FDDI: interfaz de datos distribuida por fibra óptica; estándar LAN definido en ANSI X3T9.5, usa arquitectura de doble anillo para redundancia.
• Repetidor (repeater): regenera y propaga señales entre 2 segmentos de red.
• Backbone: actúa como la puerta primaria al tráfico que tiene como destino otras redes.

Medios de red guiados

• Coaxial: conductor cilíndrico exterior rodea a un conductor interno y entre ambos hay un aislante. El hilo de cobre al centro permite cubrir largas distancias que con cable UTP o STP no se logran. Existe en versión gruesa muy rígida y delgada.
• Par trenzado STP: los conductores se agrupan en pares, envueltos en papel metálico; 4 pares reducen el ruido interno y externo. Es costoso y difícil de instalar; se usa en Token Ring.
• UTP: cable formado por 4 pares forrados en plástico aislante; su diámetro es favorable y tiene bajo costo. Es propenso a ruido e interferencias electromagnéticas; se considera el medio basado en cobre más rápido para transmitir datos.
• Fibra óptica: transmite luz modulada; es más cara. Los bits se convierten en pulsos de luz. Las fibras están revestidas de fundas con Kevlar y cubierta exterior para protegerlas; el Kevlar protege los capilares de fibra de vidrio cuando se entierran. Incluye un cable de acero para dar rigidez al cable.
  • Monomodo (unimodo): un haz de luz análogo-axial cubre más de 10 km sin repetidores; la fuente generadora es un láser; logra 10 Gb/s. Se usa en WAN.
  • Multimodo (digital): la fuente emisora es un LED (menos potente que un láser); se diferencian en la fuente emisora y en cómo se mueve la señal dentro. Se usa en LAN.

Medios de red no guiados

• WiFi: ondas electromagnéticas que viajan por el vacío del espacio exterior.
• Ondas de radio: 802.11 utilizan entre 800 MHz y 3.0 GHz, el mismo uso de los teléfonos celulares.

Electricidad y fundamentos eléctricos

• Electricidad estática: elementos libres que quedan en un sitio sin moverse, con carga negativa; si pueden saltan a un conductor produciendo descarga.
• Aislantes: materiales que hacen difícil la circulación o no dejan circular electrones.
• Semiconductores: la cantidad de electricidad que conducen se controla con precisión (ej.: carbono, germanio, silicio).
• Conductores: permiten a los electrones fluir naturalmente; se liberan fácilmente (ej.: oro, cobre).
• Voltaje: fuerza electromotriz que se produce cuando los electrones y protones se separan; atrae carga negativa y repele la positiva. Se representa con V y se mide en voltios (cantidad de trabajo).
• Corriente eléctrica: es el flujo de carga cuando se mueven electrones en los circuitos; los electrones se mueven de negativo a positivo. Se representa con la letra I y su unidad es el amperio (cargas/segundo).
• Resistencia: oposición o resistencia al movimiento de electrones de ciertos materiales: R = V/I (ohmios).
• Impedancia: corresponde a la oposición total al flujo de corriente.