Conceptos Básicos de Redes de Computadoras: Modelos, Topologías y Protocolos

Conceptos Básicos de Redes de Computadoras: Modelos, Topologías y Protocolos

¿Qué es una Red?

Una red es un conjunto de ordenadores conectados entre sí por medio de cable, satélites, microondas, líneas telefónicas o fibra óptica, con el fin de compartir información. Cada dispositivo activo conectado a la red se llama nodo.

Las redes se usan para:

• Compartir recursos, especialmente información.
• Proveer confiabilidad (más de una fuente para los recursos).
• Permitir la escalabilidad de los recursos computacionales (si se necesita más poder de computación, se compra un cliente más, en vez de un mainframe).
• Facilitar la comunicación.

Importancia de Instalar una Red

• Compartir programas, archivos y computadores: Al comprar un programa, el ahorro es considerable al compararlo con la compra de licencias individuales.
• Compartir recursos: Compartir periféricos (impresoras, discos duros, etc.).
• Compartir base de datos: Las redes son muy utilizadas para compartir información de bases de datos, por ello se implementan funciones de búsqueda y consultas al mismo tiempo.
• Trabajo en grupo: En la red se puede interactuar compartiendo recursos como el correo electrónico, o trabajando en proyectos, sin necesidad de estar en la misma área física.
• Control centralizado: La información puede localizarse en un solo lugar para facilitar su mantenimiento, reparación, actualización de equipos y copias de seguridad, donde el administrador tiene el control y la supervisión del servidor.
• Seguridad: Las redes cuentan con mecanismos de seguridad, donde personas autorizadas pueden ingresar a la red.
• A las redes se puede conectar cualquier tipo de computador sin importar la marca.

Modelos de Red

Modelo OSI (Open System Interconnection)

El modelo OSI tiene 7 capas. Este sistema representa los siete niveles de proceso mediante el cual los datos se empaquetan y se transmiten desde una aplicación emisora a través de cables físicos hacia la aplicación receptora.

El equipo emisor debe:

• Reconocer los datos.
• Dividir los datos en porciones manejables.
• Añadir información de temporización y verificación de errores.
• Colocar los datos en la red y enviarlos por su ruta.

Capas del Modelo OSI

• Capa Física: Envío de bits en un medio físico, y se asegura de que estos estén libres de errores. También describe los aspectos eléctricos y mecánicos asociados con el medio y los conectores. Especifica también si el medio permite comunicación dúplex, half dúplex o simplex.
• Capa de Enlace: Los bits que entrega la capa física los agrupa en cientos o miles de bits para formar los frames. En esta capa se detectan los errores, si se pierde o daña en el medio físico.
• Capa de Red: Controla la operación de la subred. Su tarea es decidir cómo hacer que los paquetes lleguen a su destino. Otra función es la resolución del cuello de botella. En este caso se pueden tener varias rutas y en base a parámetros se eligen las rutas de salida.
• Capa de Transporte: Su función es tomar los datos de la capa de sesión y asegurarse que lleguen a destino. Cuando los datos exceden el tamaño permitido por la interfaz de red, los datos son partidos y enviados en tamaños menores. También multiplexa las conexiones que tienen diferentes velocidades. Otra función es ofrecer un mecanismo para identificar y diferenciar múltiples conexiones existentes.
• Capa de Sesión: Responsable del control de la comunicación entre procesos de aplicación en cuanto a su inicio, realización y terminación.
• Capa de Presentación: Interpreta los datos para la capa de aplicación, hace transformación sintáctica, para que estos puedan ser transferidos reconocibles por los procesos de aplicación.
• Capa de Aplicación: Especifica la naturaleza de la comunicación para satisfacer las necesidades del usuario, tales como: transferencia de archivos, acceso remoto, jobs remotos, terminal.

Modelo TCP/IP

El modelo TCP/IP es un conjunto de protocolos que se usan para la comunicación a través de Internet. Tiene solo 4 capas:

• Acceso a la red.
• Internet.
• Transporte.
• Aplicación.

Topologías de Red

• Bus.
• Estrella.
• Árbol.
• Anillo.

Clasificación de Redes

• Según su Tamaño: LAN, MAN, WAN.
• Según distribución lógica: Servidor, Cliente.
• Según función predominante: Redes Cliente/Servidor, Redes entre iguales.

Clasificación de Direcciones IP

• Según accesibilidad: Direcciones IP públicas y privadas.
• Según su perdurabilidad: Direcciones IP estáticas y dinámicas.

Clases de IP

• Clase A: Usa el primer octeto para redes y los otros 3 para host. (0 hasta 127) Rango: 1-126.
• Clase B: Usa los dos primeros octetos para las redes y los otros para el host. Rango: 128.1 a 191.254.
• Clase C: Usa los 3 primeros octetos para redes y el último para host.
• Clase D: Se utiliza para hacer multitransmisión o multicasting.
• Clase E: Reservada para el futuro.

Dispositivos de Red

Hubs (Concentrador Repetidor)

Un cable coaxial fino puede tener una longitud de 185 metros y conectar hasta 30 nodos. Un cable coaxial grueso puede tener una longitud de 500 metros y conectar hasta 100 nodos.

Bridges (Puentes)

Equipos que unen dos redes. El bridge escucha la red y aprende quién está y dónde. Genera una tabla con direcciones MAC.

Switches (Conmutadores)

Analizan las tramas Ethernet y la envían a la puerta adecuada según la dirección de destino, reduciendo las colisiones que produce el broadcast.

• Store and Forward: Recibe una trama por una puerta, para luego analizarla y retransmitirla.
• Cut Through: Analiza los primeros bytes de la trama para obtener la dirección de destino e inmediatamente comenzar a retransmitir la trama.

Spanning Tree

Algoritmo que sirve para evitar que las tramas queden atrapadas en un bucle. Este algoritmo bloquea los enlaces que cierran los bucles.

Routers (Enrutadores)

Se encarga de revisar cada paquete, examina la dirección IP y determina cuál es el mejor camino para enviar el paquete a su destino. Permite varios sistemas de interconexión, mejorando el rendimiento de la transmisión entre redes. Permite enlazar redes con distintos protocolos.

VLAN (Red de Área Local Virtual)

Crea dominios de broadcast separados. Los routers son necesarios para transmitir información entre diferentes VLAN. La diferencia entre una subred con VLAN y otra sin VLAN es que la VLAN ofrece control de broadcast en la capa 2.

Tipos de Cableado

Cable Cruzado

Se utiliza para conectar:

• Router con router.
• Hub con hub.
• Switch con switch.
• PC con PC.
• Router con PC.
• Hub con switch.

Cable Directo

Se utiliza para conectar:

• Router con switch.
• Router con hub.
• Hub con PC.
• Switch con PC.