Conceptos Clave de Redes Informáticas: Modelo OSI, Topologías y Estándares de Cableado

Conceptos Fundamentales de Redes Informáticas

Este documento presenta una visión concisa de los elementos esenciales que componen las redes informáticas, desde el modelo de referencia OSI hasta las topologías de red y los estándares de cableado.

El Modelo OSI: Capas de Red

El Modelo de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI) es un marco conceptual que describe cómo las funciones de red interactúan en siete capas distintas, facilitando la comunicación entre diferentes sistemas.

Capa 7: Capa de Aplicación

Es la capa más cercana al usuario. Suministra servicios de red directamente a las aplicaciones de usuario. Ejemplo: Navegación de páginas web, correo electrónico.

Capa 6: Capa de Presentación

Garantiza que la información enviada pueda ser leída por otra capa de aplicación del sistema. Se encarga de la traducción, cifrado y compresión de datos. Ejemplo: Formato de datos común (JPEG, ASCII).

Capa 5: Capa de Sesión

Establece, administra y finaliza las sesiones entre dos hosts. También administra el intercambio de datos y la sincronización. Ejemplo: Diálogo y conversación entre aplicaciones.

Capa 4: Capa de Transporte

Segmenta los datos enviados por el emisor y los reensambla en el sistema del host receptor. Proporciona un servicio de comunicación de extremo a extremo confiable o no confiable. Ejemplo: Calidad de servicio (QoS), control de flujo.

Capa 3: Capa de Red

Proporciona conectividad lógica y elige la ruta óptima entre dos sistemas host que pueden estar en redes geográficamente distintas. Ejemplo: Direccionamiento IP, enrutamiento (routers).

Capa 2: Capa de Enlace de Datos

Proporciona un tráfico de datos confiable a través de un enlace físico. Se encarga del direccionamiento físico y la detección de errores. Ejemplo: Dirección MAC (Media Access Control).

Capa 1: Capa Física

Define las especificaciones eléctricas, mecánicas, funcionales y de procedimiento para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas finales. Ejemplo: Señales eléctricas, medios de transmisión (cables, fibra óptica).

Tipos de Redes: LAN y WAN

Red LAN: Red de Área Local

Son redes de datos de alta velocidad y con pocos errores que abarcan un área geográfica pequeña (aproximadamente hasta 1000 metros). Permiten que dispositivos dentro de un edificio o campus transfieran archivos, compartan impresoras y accedan a datos. Están diseñadas para trabajar dentro de un área geográfica limitada, permiten que múltiples usuarios accedan a medios de alto ancho de banda y proporcionan conectividad continua con servicios locales.

Tipos comunes de LAN: Ethernet, Token Ring, FDDI (Interfaz de Datos Distribuida por Fibra).

WAN: Red de Área Extensa

Interconecta redes LAN que se encuentran separadas por grandes áreas geográficas. Llevan a cabo el intercambio de paquetes y tramas de datos.

• Opera dentro de un área geográfica mucho mayor.
• Utiliza conexiones seriales.
• Conecta dispositivos separados por grandes distancias (routers, switches, módems, etc.).

Clases de Direcciones IP

Las direcciones IP se clasifican en diferentes clases para organizar el espacio de direccionamiento y facilitar la asignación de redes.

Clase A

Se reserva principalmente para gobiernos y empresas muy grandes. El primer octeto de la dirección IP está en el rango de 0 a 126.

Clase B

Se utiliza comúnmente en medianas empresas e instituciones. El primer octeto de la dirección IP está en el rango de 128 a 191.

Clase C

Diseñada para redes más pequeñas y es la clase más utilizada para usuarios generales. El primer octeto de la dirección IP está en el rango de 192 a 223.

Topologías de Red

Las topologías de red describen la disposición física o lógica de los dispositivos y las conexiones en una red.

Topología Bus

Todas las estaciones de la LAN se conectan a un mismo canal físico compartido (un cable troncal). Los datos se transmiten a lo largo del bus y son recibidos por todas las estaciones, aunque solo la estación de destino los procesa.

Topología Anillo

Está compuesta por un único anillo cerrado formado por nodos y enlaces, en el que cada nodo está conectado con solo dos nodos adyacentes. Los datos son transmitidos de estación a estación en un solo sentido. Un riesgo asociado es que la información caducada o no eliminada correctamente puede circular indefinidamente, aunque los sistemas modernos suelen tener mecanismos para evitarlo.

Topología Estrella

Tiene un nodo central (generalmente un hub o switch) desde el que se irradian todos los enlaces hacia los demás nodos. La ventaja es que permite que todos los demás nodos se comuniquen entre sí de manera centralizada. La desventaja principal es que si el nodo central se desconecta o falla, toda la red deja de funcionar.

Topología Árbol

Es similar a la topología de bus, pero permite ramificaciones a partir de la raíz, formando una estructura jerárquica. No se permiten bucles. Una desventaja es que requiere un mecanismo claro para saber dónde se dirigen los datos a través de las múltiples ramas.

Estándares de Cableado y Organizaciones

Normas de Código de Colores: T568A y T568B

Estas normas definen el orden de los hilos dentro de los conectores RJ45 para cables de red Ethernet, asegurando la compatibilidad y el rendimiento.

• T568A: Este estándar se utiliza comúnmente para cables cruzados (crossover) en redes entre dos PCs directamente o para interconexiones entre hubs o switches entre sí (aunque los dispositivos modernos suelen auto-detectar).
• T568B: Este estándar es el más común para cables directos (straight-through) y se utiliza para unir PCs con rosetas de pared y estas con un hub o switch.

EIA (Electronic Industries Alliance)

Asociación de Industrias Electrónicas. Es una organización que desarrolla y publica estándares para la industria electrónica, incluyendo los relacionados con las telecomunicaciones.

TIA (Telecommunications Industry Association)

Asociación de las Industrias de Telecomunicaciones. Es una organización líder en el desarrollo de estándares para la industria de las telecomunicaciones, a menudo en conjunto con la EIA (como en los estándares TIA/EIA-568 para cableado estructurado).

Nota sobre estándares de espacio: La norma de estandarización para el tamaño de los cuartos de telecomunicaciones (TR) o cuartos de equipos (ER) se basa en la cantidad de estaciones de trabajo que soportan. Por ejemplo, según estándares como TIA/EIA-569, se sugieren tamaños mínimos:

• Hasta 100 estaciones: 14 metros cuadrados.
• 101 a 400 estaciones: 37 metros cuadrados.
• 401 a 800 estaciones: 74 metros cuadrados.
• 801 a 1200 estaciones: 111 metros cuadrados.