Fundamentos de Redes y Comunicaciones: Conceptos Clave, Herramientas y Medios de Transmisión

Fundamentos de Redes y Direccionamiento IP

Diferencias en Transmisión

1. Transmisión Direccional y Omnidireccional:

   • Direccional: La señal se transmite en una dirección específica.
   • Omnidireccional: La señal se transmite en todas las direcciones.

Conceptos de Subredes y Direccionamiento

1. ¿Por qué es útil el VLSM (Variable Length Subnet Masking)?

   Permite asignar direcciones IP de forma eficiente según las necesidades de cada red, optimizando el uso del espacio de direcciones.

2. ¿Qué clase de IP se usa para Multicast?

   Se utiliza la Clase D (rango de 224.0.0.0 a 239.255.255.255). Se identifica si una IP está en ese rango.

3. ¿Qué determina el número de hosts de una subred?

   La cantidad de bits disponibles para host en la máscara de subred.

4. Ventajas de VLSM sobre FLSM:

   VLSM permite subredes de tamaños diferentes, lo que aprovecha mejor el espacio de direcciones IP y ofrece mayor flexibilidad en el diseño de red.

5. ¿Para qué se utiliza la Dirección Broadcast en una Red y en una Subred?

   Para enviar mensajes a todos los dispositivos de una red o subred al mismo tiempo.

6. ¿Qué determina el Número de Hosts de una Subred?

   La cantidad de bits disponibles para la parte del host en la máscara de subred.

Herramientas Esenciales para Redes

Preguntas y Respuestas sobre Herramientas Básicas

1. ¿Qué herramienta se usa para cortar y pelar cables coaxiales?

   Pelacables o peladora de coaxial.

2. ¿Importancia de los tubos termorretráctiles (macarrones) en fibra óptica?

   Protegen y sellan empalmes o conectores, evitando daños y humedad.

3. ¿Por qué usar toallitas en el montaje de fibra óptica?

   Para limpiar conectores y evitar pérdidas por suciedad.

4. ¿Qué es una crimpadora y cómo se usa?

   Es una herramienta que une conectores al cable aplicando presión.

5. ¿Función de un comprobador de cables (tester)?

   Verifica continuidad, conexiones correctas y fallas en los cables.

Herramientas para Cableado de Par Trenzado y Coaxial

• Cortadores y Peladores: Eliminan la funda exterior sin dañar los hilos de cobre. Hay modelos que combinan ambas funciones.
• Crimpadoras:
  • Para RJ-45: Insertan los hilos en los pines metálicos del conector.
  • Para BNC: Fijan la malla metálica al conector coaxial.
• Insertadoras (Ponchadoras): Permiten insertar los hilos en conectores hembra (rosetas) RJ-45. Cortan el excedente automáticamente.
• Comprobadores de Cables (Testers):
  • Verifican la continuidad y el pinout correcto.
  • El emisor-receptor detecta errores en el crimpado.
  • Importante para comprobar cables cruzados o directos.

Herramientas para Fibra Óptica

• Epoxi y Jeringas: Fijan la fibra al conector.
• Lijas y Alcohol Isopropílico: Para pulido y limpieza.
• Herramientas para Pelar Fibra: Con cavidades para retirar las capas del revestimiento.
• Tubos Termorretráctiles (Macarrones): Protegen la unión entre fibras.
• Fusionadora: Empalma fibras mediante calor.
• Cortadora de Precisión: Para un corte limpio y recto de la fibra.
• Microscopio y Emisor de Luz: Para inspección visual y detección de cortes.

Proceso de Creación de Latiguillos UTP (Pregunta Práctica)

¿Qué herramientas se utilizan para crear un latiguillo de cable UTP Categoría 6 en una red estructurada profesional?

Se utilizan: Crimpadora, pelacables, tijeras, conectores RJ-45 Categoría 6, comprobador de cables.

Proceso:

1. Pelar los extremos del cable.
2. Ordenar los hilos según el estándar (T568A o T568B).
3. Insertar los hilos en el conector RJ-45.
4. Crimpar el conector.
5. Probar el cable con un comprobador de cables.

Cableado Estructurado y Estándares

Estándares de Cableado

Principales normas que definen el cableado estructurado:

• ANSI/TIA-568: Define conectores, cables, distancias y pruebas.
  • T568A y T568B: Codificación de pares en RJ-45.
• EIA/TIA-569-A: Rutas y espacios físicos de cableado.
• EIA/TIA-570-A: Instalaciones residenciales.
• EIA/TIA-606-A: Administración e identificación del cableado.
• EIA/TIA-607: Tomas de tierra para seguridad.
• ISO/IEC 11801: Estándar de Cableado Estructurado (SCE) para oficinas y campus.
• TIA-1005: Entornos industriales.

Tipos de Cables Ethernet: Directo vs. Cruzado

1. Cable Directo:

   • Mismo estándar en ambos extremos (T568A-A o T568B-B).
   • Se usa entre dispositivos diferentes: PC ↔ Switch, PC ↔ Router.

2. Cable Cruzado:

   • T568A en un extremo y T568B en el otro.
   • Se usa entre dispositivos iguales: PC ↔ PC, Switch ↔ Switch.

Proceso de Construcción de Cables UTP

1. Medir y cortar el cable (máximo 90 metros).
2. Pelar aproximadamente 1.5 cm de funda.
3. Destrenzar y alinear los hilos por color.
4. Seguir el estándar (T568A o T568B).
5. Cortar todos los hilos a la misma longitud.
6. Insertar en el conector RJ-45 (pestaña hacia abajo).
7. Comprobar el orden y empujar hasta el fondo.
8. Crimpar con la herramienta adecuada.
9. Repetir el proceso en el otro extremo.
10. Probar con un comprobador de cables.

Transmisión en Fibra Óptica

• Modos de Propagación:
  • Multimodo: Múltiples caminos, mayor dispersión, útil para distancias cortas.
  • Monomodo: Un solo rayo axial, menor dispersión, mayor alcance.
• Curvatura y Tensión:
  • Las curvas cerradas degradan la señal.
  • Las tensiones excesivas pueden romper la fibra.
• Multiplexación por División de Longitud de Onda (WDM):
  • En BiDi o redes FTTH se multiplexan señales por longitud de onda.

Protocolos de Red

Características Principales de los Protocolos

1. Estandarización: Están definidos por organizaciones internacionales como ISO, IEEE o IETF, lo que asegura su aceptación y compatibilidad global.
2. Modularidad y Jerarquía: Están organizados por capas (como en los modelos OSI o TCP/IP), permitiendo dividir funciones complejas en partes más simples.
3. Independencia entre Capas: Cada capa realiza una función específica y se comunica solo con sus capas adyacentes.
4. Fiabilidad: Algunos protocolos, como TCP, incluyen mecanismos de control de errores, retransmisión y control de flujo.
5. Flexibilidad y Escalabilidad: Se adaptan a distintos tipos de redes (locales, metropolitanas, globales) y permiten la evolución tecnológica sin comprometer la compatibilidad.

Ejemplos de Protocolos y sus Funciones

• TCP (Transmission Control Protocol): Protocolo orientado a la conexión, garantiza la entrega completa y ordenada de los datos.
• IP (Internet Protocol): Se encarga de encaminar los paquetes a través de la red hacia su destino mediante direcciones IP.
• HTTP (Hypertext Transfer Protocol): Usado para la transferencia de contenido web (HTML, imágenes, etc.).
• FTP (File Transfer Protocol): Facilita la transferencia de archivos entre servidores y clientes.
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Envío de correos electrónicos desde el cliente al servidor o entre servidores.
• UDP (User Datagram Protocol): Más rápido que TCP, pero sin garantía de entrega de datos, útil para transmisiones en tiempo real como video o voz.

Clasificación de los Protocolos

Según el Modelo OSI (7 Capas):

1. Capa Física: Transmisión de bits (Ej. Ethernet a nivel físico).
2. Capa de Enlace de Datos: Control de acceso al medio (Ej. MAC, LLC).
3. Capa de Red: Direccionamiento y encaminamiento (Ej. IP).
4. Capa de Transporte: Control de flujo y errores (Ej. TCP, UDP).
5. Capa de Sesión: Control del diálogo entre aplicaciones.
6. Capa de Presentación: Formato de los datos (Ej. codificación, cifrado).
7. Capa de Aplicación: Servicios de red al usuario (Ej. HTTP, FTP, SMTP).

Según el Modelo TCP/IP (4 Capas):

1. Capa de Acceso a la Red: (Equivale a Física + Enlace del Modelo OSI).
2. Capa de Internet: (Equivale a la de Red del Modelo OSI).
3. Capa de Transporte.
4. Capa de Aplicación.

Medios de Transmisión Inalámbricos

Ventajas de los Medios Inalámbricos frente a los Guiados

• Mayor movilidad.
• Menor costo de instalación.
• Facilidad de ampliación y escalabilidad.

Ondas de Radio (Radiofrecuencia)

Características:

• Frecuencia: 10 kHz – 1 GHz.
• Aplicaciones: TV, radio, telefonía móvil, WiFi.
• Antenas: Omnidireccionales.
• Ventajas: Movilidad, facilidad de conexión, integración.
• Inconvenientes:
  • Interferencias electromagnéticas.
  • Problemas de seguridad (accesible a terceros).
  • Saturación del espectro.
• Uso regulado por el Estado.

Microondas

Características:

• Frecuencia: 1 – 300 GHz.
• Transmisión unidireccional (requiere alineación precisa).
• Propagación por línea de vista (LOS).
• Uso en enlaces punto a punto, WiFi (2.4/5 GHz), Bluetooth, WiMAX.
• Inconvenientes:
  • No atraviesa paredes.
  • Afectadas por el clima (lluvia, humedad).
  • Desvanecimiento por múltiples trayectorias.

Satélites

Características:

• Retransmisión de microondas.
• Componentes:
  • Canal Ascendente: (Estación a Satélite).
  • Canal Descendente: (Satélite a Estación).
• Requieren Órbita Geoestacionaria (GEO):
  • Altura: 35.786 km sobre el ecuador.
  • Mismo periodo de rotación que la Tierra.

Detalles Clave:

• Zona cubierta = huella del satélite.
• Requiere separación angular entre satélites (~36 km) para evitar interferencias.
• Alternativas: Órbitas Geosíncronas (GSO) → requieren antenas móviles.
• Aplicaciones:
  • Difusión de TV y Radio.
  • Enlaces Internacionales.
  • Redes Privadas mediante Alquiler de Canales.

Limitaciones:

• Retardo de aproximadamente 0.25 segundos.
• Problemas de Control de Errores y Flujo.
• Frecuencia Óptima: 1–10 GHz (por debajo: mucho ruido; por encima: alta absorción atmosférica).

Infrarrojos (IR)

Características:

• Frecuencia: 200 GHz – 400 THz.
• Uso en interiores, corto alcance (no atraviesan paredes).
• Direccional, sin interferencia entre espacios contiguos.
• Tecnología IrDA: hasta 1 Gbps.
• Mayor seguridad frente al espionaje.
• Aplicaciones: Mandos a distancia, conectividad entre dispositivos cercanos.

Láser

Características:

• Similar al infrarrojo, pero para exteriores.
• Uso direccional, alta precisión y alineación.
• Muy afectado por las condiciones meteorológicas.
• Aplicaciones:
  • Enlace entre edificios.
  • Comunicaciones Tierra-Nave Espacial (en fase experimental).

Configuración de Transmisión

• Direccional: Energía en un haz alineado (requiere alineación).
• Omnidireccional: Energía dispersada en todas direcciones (varios receptores posibles).

Frecuencia y Propagación

• < 2 MHz: Propagación superficial.
• 2–30 MHz: Rebote en la ionosfera (larga distancia).
• > 30 MHz: Transmisión por línea de vista.