Conceptos Clave de Redes de Computadoras: Componentes, Arquitectura y Clasificación

Sistemas Operativos de Red y Sistemas Distribuidos

Los sistemas operativos de red (NOS) incluyen software que permite la conexión a una red. Hoy en día, todos los sistemas operativos suelen ser de red.

Un sistema distribuido o en malla (grid computing) resuelve problemas complejos usando un gran número de PCs agrupados en racimos (clusters) dentro de una infraestructura distribuida. Es una colección de PCs separados físicamente y conectados entre sí por una red de comunicación distribuida.

Cuando dos o más redes diferentes se conectan para intercambiar datos o recursos, se convierten en una red interconectada o internet. Enlazar varias LAN en una internet requiere de dispositivos de interconexión de redes denominados encaminadores (routers).

Hardware de Red

• Tarjeta de red: también llamada adaptador de red o NIC (Network Interface Card). Permite la comunicación entre diferentes aparatos conectados entre sí.
• Dispositivos de interconexión: son repetidores, puentes (bridges), encaminadores (routers) y pasarelas (gateways).
• Clientes: acceden a los servicios que ofrece un servidor. Hay dos tipos:
  • Estaciones de trabajo: es un micro PC que facilita el acceso a un servidor de una red.
  • Clientes ligeros: son PCs con menos capacidad que dependen de un servidor para tareas de procesamiento.
• Servidores: PCs que, formando parte de una red, proveen servicios a otras PCs llamadas clientes. Tipos:
  • Mainframe y superordenadores.
  • Granjas de servidores.
  • Warehouse.

Capa de Red

Se encarga de llevar los bloques de información (paquetes) desde el origen al destino de la comunicación. Para que estos paquetes alcancen al receptor, puede suponer muchos saltos por estaciones intermedias, a diferencia de la capa de enlace que solo se ocupa de la comunicación entre estaciones conectadas al mismo cable.

Sus funciones son el encaminamiento de la información, el control de la congestión y el direccionamiento.

Hay que distinguir entre:

• internet (con minúscula): término genérico para hacer referencia a la interconexión de redes, por dispositivos de interconexión de redes llamados encaminadores o pasarelas.
• Internet (con mayúscula): concepto global para especificar la red de ámbito mundial.
• Intranet: opera dentro de una organización. Internet corporativo.
• internet-subred: capa del modelo TCP/IP que corresponde con la capa 3; capa del modelo TCP/IP que corresponde con las capas 1 y 2.
• Sistema final: dispositivo conectado a una red que se usa para conectar aplicaciones o servicios del usuario final.
• Sistema intermedio: dispositivo utilizado para conectar dos redes y permitir la comunicación entre sistemas finales conectados a diferentes redes.
• Puente (bridge): sistema intermedio utilizado para conectar dos redes LAN que utilizan el mismo protocolo LAN. Opera en la capa 2.
• Encaminador (router): sistema intermedio utilizado para conectar dos redes que pueden o no ser similares. Opera en la capa 3.

Arquitectura de Red

• Funcionamiento orientado a conexión: establece una conexión lógica de red entre cualquier par de nodos y se intercambian datos, siguiendo la misma ruta por el sistema intermedio.
• Funcionamiento no orientado a conexión: corresponde con redes de conmutación de paquetes. Cada unidad de datos del protocolo (PDU) de red se trata independientemente y se encamina desde el sistema final origen al sistema final destino a través de una serie de subredes, decidiendo cada uno de los routers el camino a seguir por cada PDU.

Clases de Direcciones IP

• A: pocas redes, cada una con muchos hosts.
  • Rango: 1.0.0.0 - 127.255.255.255
  • Nº de redes: 126
  • Nº de estaciones: 2²⁴ - 2
  • Privadas: 10.0.0.0 - 10.255.255.255
  • Reservadas: 127.0.0.0 y 0.0.0.0
• B: número medio de redes y hosts.
  • Rango: 128.0.0.0 - 191.255.255.255
  • Nº de redes: 2¹⁴
  • Nº de estaciones: 2¹⁶ - 2
  • Privadas: 172.16.0.0 - 172.31.255.255
• C: muchas redes, pocos hosts.
  • Rango: 192.0.0.0 - 223.255.255.255
  • Nº de redes: 2²¹
  • Nº de estaciones: 2⁸ - 2
• D: para transmitir un mismo mensaje a un conjunto de estaciones. Mensajes de difusión o broadcast.
  • Rango: 224.0.0.0 - 239.255.255.255
• E: para el futuro.
  • Rango: 240.0.0.0 - 255.255.255.255 = difusión en red local

Sistemas Autónomos

Un sistema autónomo (AS) es una colección de routers bajo el control de uno o más operadores de red que presentan una política de enrutamiento común y claramente definida hacia Internet. Hay tres categorías de AS:

• AS stub: se conecta únicamente con un AS.
• AS de tránsito: se conecta con varios AS y además permite que se comuniquen entre ellos.
• AS multihomed: se conecta con varios AS, pero no soporta el tráfico de tránsito.

Redes Privadas Virtuales (VPN)

Un conjunto de hosts interconectados usando una red insegura, como Internet. Por lo tanto, permite una extensión de la red local sobre una red pública o no controlada. Para ello, se utiliza encriptación y protocolos especiales para proporcionar seguridad, evitando la interceptación de información y el acceso a usuarios no autorizados.