Redes de Computadoras: Conceptos, Topologías, Medios de Transmisión y Dispositivos de Red

Redes de Computadoras

Una red es una conexión de equipos, tarjetas, cables y dispositivos de software que permite compartir recursos, información y hardware, reduce la duplicidad de datos y mejora la seguridad y el control. Puede contar con un servidor dedicado o no.

Técnicas de Transferencia

Según la técnica empleada, la transferencia puede ser:

• Conmutada (punto a punto): entre varios caminos se elige uno dedicado o no dedicado.
  • Circuito: bidireccional; ocupa la conexión hasta el fin de la comunicación.
  • Paquetes: el mensaje se divide en paquetes que circulan libremente hasta llegar a su destino.
  • Mensajes: el mensaje se envía al siguiente nodo.
• Difusión (multipunto): el envío se realiza a todos los nodos, según la topología, por un camino único.

Localización Geográfica

Según su extensión, factor de diseño y montaje, las redes se clasifican en:

• Subred o segmento: por ejemplo, un aula.
• LAN (Local Area Network): área local formada por segmentos conectados.
• CAN (Campus Area Network): polígono que une varios edificios.
• MAN (Metropolitan Area Network): red local que une redes en una ciudad.
• WAN (Wide Area Network): extensión global que abarca varias ciudades, regiones o países.

Transmisión

La transmisión se caracteriza por las señales, el intervalo, el sentido y el cable utilizado.

Sincronización

• Asíncrona: la señal indica inicio y fin.
• Síncrona: la señal es periódica.

Tipos de Señal

• Digital: rápida y de calidad.
• Analógica: trabaja dentro de un rango de valores.

Modos de Transmisión

• Serie: una sola línea para control y datos.
• Paralela: separa datos, sincronización, velocidad y desfase.

Sentido de Transmisión

• Simplex: un solo sentido.
• Dúplex (semidúplex): en ambos sentidos, no simultáneos.
• Full dúplex: en ambos sentidos de forma simultánea.

Multiplexación

Permite compartir un mismo medio entre varias señales:

• Por tiempo: asignación rotativa.
• Por frecuencia: mezcla de ondas.

Modulación de la Transmisión

• Banda base: transmisión digital sin modulación; utiliza todo el ancho de banda para una sola señal. Es de corta distancia y se realiza por par trenzado o cable coaxial.
• Banda ancha: transmisión analógica con modulación, multiplexación por longitud de onda, módem, TV y TF; alcanza unos 50 km y utiliza cable coaxial y fibra óptica.

Ruido y Capacidad del Canal

Se analiza la diferencia entre la señal enviada y la recibida. Los principales problemas son:

• Error en la transmisión: detectable mediante CRC.
• Atenuación: pérdida de voltaje que requiere amplificadores.
• Distorsión: deformación de la señal.
• Diafonía: interferencia entre canales.
• Ruido impulsivo: originado por factores externos.

Medios de Transmisión

Cable de Par Trenzado

• Sin trenza: 2 hilos, baja protección, conector RJ11, distancia corta, semidúplex.
• Con trenza (UTP/STP): disposición helicoidal, alta protección, conector RJ45, mayor distancia, transmisión digital, mayor grosor.

Cable Coaxial

Posee blindaje, alambre vivo y recubrimiento. Ofrece mayor ancho de banda y más resistencia al ruido, con velocidades de 1 o 2 Gbps por kilómetro.

• Banda base: digital, para áreas locales, con mayor distancia y menor corrimiento.
• Banda ancha: analógico, usado en TV.

Fibra Óptica

Una fuente convierte la señal digital en óptica y un detector genera el pulso de salida.

• Monomodo: de largo alcance, alta velocidad, transmisión en línea recta sin deflexión.
• Multimodo: multiplexación con líneas de refracción.
• Multimodo de índice gradual: utiliza diferentes índices de refracción.

La unión de fibras puede realizarse por fabricación, mecánica o fusión.

Medios Inalámbricos

Utilizan radio, microondas, infrarrojo y luz. Requieren hardware como puntos de acceso (AP) y tecnología WiFi.

Hardware de Red

Tarjeta de Red (NIC)

Es la interfaz entre la PC y el cable, se conecta a una ranura y utiliza buses. Sus funciones son:

• Envía: indica la dirección MAC.
• Controla: el flujo entre la PC y el cable.
• Recibe: convierte los datos en bytes.

Configuración de Hardware

• Diálogo emisor-receptor: tamaño máximo de bloques, total, tiempo de sincronización, buffer máximo y velocidad de transmisión.
• Configuración física: conectores como RJ45, BNC, entre otros.
• Interrupción IRQ: línea eléctrica única con prioridad del microprocesador.
• Dirección de E/S (BASE I/O PORT): canal entre la tarjeta y el microprocesador.
• Dirección de memoria base: buffer de memoria en la PC para la tarjeta.

Dispositivos de Interconexión

Nivel Físico

• Repetidor: regenera señales digitales; el amplificador hace lo mismo con señales analógicas, pero ambos amplifican el ruido.
• Hub (concentrador): concentra la red en un punto. Puede ser pasivo (solo interconecta) o activo (amplifica y regenera la señal).

Nivel de Enlace

• Switch: interconecta equipos con protocolos iguales en el nivel de enlace.
• Puente (bridge): interconecta por dirección MAC los niveles físico y de enlace.

Nivel de Red

• Router: encamina paquetes en el nivel de red, aporta seguridad y trabaja con protocolos iguales.

Módem

Realiza la modulación y demodulación entre señales digitales y analógicas. Tipos de modulación:

• Amplitud (ASK): variación de la amplitud de la onda.
• Frecuencia (FSK): variación de la frecuencia en el tiempo.
• Fase (PSK): variación del desfase.

Se caracteriza por su velocidad en bps, su modo semidúplex o dúplex y su caudal (throughput).