REDES--SISTEMA
REDES
| RED |
INTRODUCCIÓN
- Definición de red
- Tipos de redes
- Clasificación de las redes
- Características de las redes
- Modelos de redes
DEFINICIÓN DE RED
Una red es un conjunto de equipos informáticos interconectados entre si.En toda red, hay una parte físicay otra parte lógica. La parte fisica, está compuesta por todos los elementos materiales (hardware), y los medios de transmisión. La parte lógica (software), son los programas que gobiernan o controlan esa transmisión y la información o datos que es transmitida.
Compartición de recursos
Principales recursos para compartir:
- Unidades de almacenamiento.
- Servidor de aplicaciones.
- Impresoras.
- Acceso a internet.
Tipos de Redes
A continuación, te presentamos los 8 tipos de redes informáticas mas importante:
- LAN (Local Área Network)
- MAN (Metropolitana Área Network)
- WAN (Wide Área Network)
- WLAN (Wireless Local Área Network)
- CAN (Campus Área Network)
- SAN (Storage Área Network)
- VLAN(Virtual Local Área Network)
- PAN (Personal Área Network)
CLASIFICACIÓN DE LAS REDES
- Por su tecnología de transmisión
- Por su tamaño
- Por su topología
Por su tecnología de transmisión
- Redes de difusión o broadcast
- Redes punto a punto
Redes de difusión o broadcast
En las redes broadcast hay un único canal de comunicación, compartido por todas las computadoras.
Las computadoras envían mensajes, que llegan al resto de las computadoras de la red. Los protocolos que se utilizan en estas redes deben permitir determinar cuándo un mensaje se envía a todas lascomputadoras o cuándo lo hacen únicamente a una. Los protocolos, deben preocuparse de controlar que
no se produzcan colisiones. En el mensaje, se indica el origen y el destino de dicha információn. En estas redes, el problema principal, es la asignación del canal. Para solucionar esto, hay dos métodos:asignación estática y asignación dinámica.
La difusión ampliada o broadcast es una conexión multipunto que permite la transmisión de información a usuarios de una red sin tener necesariamente las direcciones de cada destinario.
¿Que deberiamos hacer si hay muchos broadcast?
Para evitar que un paquete de broadcast todo el ancho de banda disponible y propoque una sobrecarga, puede utilizar herramientas de gestión de red que permite lomitar en ancho de banda de los paquetes de broadcast.
Para evitar tambien broadcast prevenimos mediante el establecimiento de valores de masiado alto o bajos de umbral descargar el trafico Mac. ademas la configuración de valores para elevar umbrales es un Switch puede desactivar el puerto.
Asignación estática
Usa la multiplexación, para dividir el ancho de banda del canal entre las computadoras que lo usan. Este sistema de asignacion permite que cada computadora no dependa del resto para Comunicar aunque, se pueden desaprovechar los canales. Su mayor ventaja es que se evitan las interferèncias y colisiones.
Asignación dinámica
Permite gestionar la utilización de un único medio en función de las necesidades de comunicación de los equipos en cada momento. Reparte el ancho de banda mas eficazmente.
Se han creado distintos protocolos de acceso al medio, en redes Ethernet uno de los protocolos más usados, es CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). La computadora que quiere transmitir, examina si el canal lo está usando otra, en este caso espera para transmitir. Si hubiera un choque, la transmisión se detendría. El conjunto de normas IEEE 802.3, siguen este protocolo.
Redes punto a punto
Las conexiones son punto a punto, entre pares de Computadoras. Se establece una comunicación directa entre las dos computadoras. Hasta que un mensaje llega a su destino, puede pasar por varios nodos intermedios.
Dado que normalmente, existe más de un camino posible, hay algoritmos de encaminamiento (routing). que lo gobiernan. Este tipo de redes, usa dos tecnologías diferentes: Conmutación de circuitos y conmutación de paquetes.
Conmutación de circuitos:
Se establece un "circuito" entre los dos puntos, mientras dura la conexión.
Se establece una comunicación dedicada entre los nodos. El camino queda fijado durante toda la llamada, se transmitan o no datos. El circuito de llamada se establece de manera similar a una llamada telefónica y se comporta como un circuito dedicado, aunque solo mientras dura la conexión.
Ventajas:
- La transmisión se realiza en tiempo real, siendo adecuado para comunicación de voz y videos.
- Acaparamiento de recursos. Los nodos que intervienen en la comunicación disponen en exclusiva del circuito establecido mientras dura la sesión.
- No hay contención. Una vez que se ha establecido el circuito las partes puedencomunicarse a la máxima velocidad que permita el medio, sin compartir el ancho de banda ni el tiempo de uso.
- El circuito es fijo. Dado que se dedica un circuito físico específicamente para esa sesión de comunicación, una vez establecido el circuito no hay pérdidas de tiempo calculando y tomando decisiones de encaminamiento en los nodos intermedios. Cada nodo intermedio tiene una sola ruta para los paquetes entrantes y salientes que pertenecen a una sesión especifica.
Desventajas:
- Retraso en el inicio de la comunicación. Se necesita un tiempo para realizarla conexión, lo que conlleva un retraso en la transmisión de la información.
- Bloqueo de recursos. No se aprovecha el circuito en los instantes de tiempo en que no hay transmisión entre las partes. Se desperdicia ancho de banda mientras las partes no están comunicándose.
- El circuito es fijo. No se reajusta la ruta de comunicación, adaptándola en cada posible instante al camino de menor costo entre los nodos.
- Poco tolerante a fallos. Si un nodo intermedio falla. todo el circuito abajo.
Conmutación de paquetes:
En las que el mensaje se divide en partes, denominadas paquetes, que se envían independientemente unos de otros. incluso desordenados y por distintos caminos, hasta su destino, donde se debe reordenar y recomponer el mensaje.
Ventajas:
- Si hay error de comunicación se retransmite una cantidad de datos aun menor que en el caso de mensajes.
- En caso de error en un paquete solo se reenvía ese paquete, sin afectar a los demás que llegaron sin error.
- Comunicación interactiva. Al limitar el tamaño máximo del paquete, se asegura que ningún usuario pueda monopolizar una línea de transmisión durante mucho tiempo.
- Se alternan diferentes caminos.
- Se pueden asignar prioridades a los paquetes de una determinada comunicación.
Desventajas:
- Mayor complejidad en los equipos de conmutación intermedios, que necesitan mayor velocidad y capacidad de cálculo para determinar la ruta adecuada en cada paquete.
- Duplicidad de paquetes. Si un paquete tarda demasiado en llegar a su destino, el host receptor (destino) no enviara el acuse de recibo al emisor, por el cual el host emisor al no recibir un acuse de recibo por parte del receptor este volverá a retransmitir los últimos paquetes del cual no recibió el acuse, pudiendo haber redundancia de datos.
- Si los cálculos de encaminamiento representan un porcentaje apreciable del tiempo de transmisión, el rendimiento del canal (información útil/información transmitida) disminuye.
Por su tamaño
- Redes de área local (LAN)
- Redes metropolitanas (MAN)
- Redes de área extensa (WAN)
Redes de área local (LAN)
La longitud máxima de los cables, que unen las computadoras, puede ir desde 100 metros, con cable de par trenzado, hasta algunos kilómetros en segmentos unidos por fibra óptica. Son redes optimizadas: permiten una gran rapidez y fiabilidad a la hora de transmitir datos.
Las computadoras comparten un mismo medio de comunicación: Todos están conectados a un medio común, por lo que para su utilización deben competir por él. Son redes de difusión: al disponer de un medio compartido pueden enviar mensajes al resto de los equipos de forma simultánea.
Su tecnologia de transmición:
Las tecnologías de transmisión de LAN (red de área local) más comunes son EThernet y Wi-fi. Se encarga de conectar los diferentes dipositivos que existen en un mismo lugar.LAN son redes que permiten conectar computadoras, impresoras servidores y otros dispositivos.
Su topología:
- De Anillo
- En Bus o Barra
- En Estrella o en Arbol
Red Metropolitanas (MAN)
Es similar en su estructura y funcionamiento a las LAN, pero ocupan una mayor extensión geográfica y pueden ser públicas o privadas.
No necesitan elementos de conmutación y dirigen la información empleando dos cables unidireccionales, es decir,un bus doble en el que cada uno de los cables opera en direcciones opuestas. Las redes MAN se utilizan en ciudades y otros lugares con un rango de cobertura de 50 a 60 km.
En este tipo de redes no se pueden producir colisiones ya que no es un medio compartido, sino que se procuran métodos para el control de acceso al medio, los generadores de tramas emiten de forma regular una estructura de trama que permite la sincronización de los equipos a la hora de transmitir, ya que podrán acceder al medio cuando un contandor interno (sincronizado por la trama enviada por el generador) se ponga a cero.
Cada nodo recibe la información por un bus de los nodos posteriores y envía por el otro, de manera que puede estar emitiendo y recibiendo información de forma simultánea.
Tecnologia de transmición:
ATM, Frames Relay, DSL (Digital subscriber line), WDM (Wavelength Division Multiplexing), ISDN, E1/T1, PPP etc. Se basa en la conexión de varias de área locas (LAN) a través de un puente común, gereralmente de fibra óptica.
Su topologia:
- En Estrella--Se basan en una topología de red de estrella extendida, en la que se utilizan nodos de concentracín para conectar varias redes LAN.
Redes de área extensa (WAN)
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Consisten en computadoras y redes de área local y metropolitanas, unidas a través de grandes distancias, conectando equipos y redes a escala nacional o internacional. Las WAN pueden ser cableados o inalámbricas y se utilizan para conectar oficinas, centro de datos, aplicaciones en la nube y almacenamiento en la nube .
La comunicación se consigue mediante routers (encaminadores) y en algunos casos gateways (llamados también convertidores de protocolos o pasarelas). Sus velocidades de transmisión son lentas comparadas con redes de área local.
Tienen una alta tasa de errores, necesitando sistemas de detección y recuperación de errores. Permiten la posibilidad de reconfiguración de las redes debido a su menor fiabilidad. Usan técnicas de almacenamiento y reenvío (Store and Fordward) en los nodos de comunicación.
Están compuestas por un conjunto de nodos interconectados donde los datos son encaminados a través de los mismos desde un emisor hasta el receptor. La comunicación entre los nodos se puede establecer mediante algún sistemas de conmutación.
Tecnologia de transmición:
Su topología:
- En estrella
- En Mallas
Por su Topología
Esa estructura puede ser física o lógica.
Topología física:
la distribución física del cableado y los elementos físicos, y su forma de interconexión.
Topología lógica:
la forma de circulación y la regulación de la información.
Por su topología física:
- En bus
- De anillo
- En estrella
- En malla
- De red celular
Red en bus
- Todos los dispositivos están unidos a un cable continuo, a través de interfaces físicas, llamadas tomas de conexión, hay terminales a cada extremo del bus para que las señales no se reflejen y vuelvan al bus.
- El cable puede ir por el piso, techo, etc., pero siempre será un segmento continuo.
- Las computadoras se unen al cable mediante unos transceptores, que pueden estar integrados en la propia tarjeta adaptadora de red.
- Los mensajes circulan en ambas direcciones.
- No hay ningún nodo central que controle la red.
- La información se transmite por todo el bus. Por ello, todos los nodos del bus pueden escuchar las señales (mensajes broadcast)
- Para evitar que varias estaciones accedan a la vez al canal o bus, se usan protocolos de acceso al bus y detección de colisiones.
Ventajas:
- Su sencillez y bajo coste. Sólo se tiene que instalar un cable y los adaptadores.
- Este tipo de redes puede segmentarse mediante repetidores, aumentando su seguridad, independizando cada segmento y ampliando su longitud y número de nodos en la red, si bien tiene la limitación de la atenuación de la señal.
- El software de comunicaciones no necesita incluir algoritmos de routing.
Desventajas:
- La rotura del cable principal dejaría sin servicio a todos los dispositivos de la red.
- Típicas redes de este tipo son las primeras Ethernet; los otros dos son Thicknet (red gruesa, con cable coaxial 10Base5) y Thinnet (red delgada, utiliza 10Base2).
Red en anillo
Características:
- La transmisión de información es por conmutación de paquetes. Circula en una sola dirección.
- Cada nodo transmite o recibe un paquete.
- Cualquier nodo puede recibir el paquete que circula por el anillo, si es para él, se lo queda, si no, lo pasa al siguiente.
- No hay principio ni final.
- No hay ningún nodo central que controle la red.
Ventajas:
- Localización de errores fácil.
- El software es sencillo, no necesita algoritmos de encaminamiento o routing.
Desventajas:
- El fallo de un enlace provoca el fallo de todo el anillo.
- Difícil adición de nodos.
- El repetidor de cada nodo ralentiza la velocidad de transmisión.
- Instalación del cableado compleja.
- Redes de este tipo son Token Ring (norma 802.5), que utiliza par trenzado como cable y FDDI (Fiber Distributed Data Interface) sobre fibra óptica.
Red en estrella
Características:
- En este tipo de redes, está formado por un nodo central al cual están conectadas todas las computadoras de la red.
- El nodo central puede tener dos formas de funcionamiento; como repetidor de las tramas que le llegan ó repetir las tramas solamente al destino
- Es una topología de red de área Local (LAN) en la que todos los nodos (Computadoras personales, estaciones de trabajo u otros dispositivos) están conectados directamente a una computadora central común, a la que se suele denominar concentrador.
Ventajas:
- Fácil administración.
- Sencillo añadir/desconectar nuevos nodos.
Desventajas:
- Si se avería el nodo central, no funciona la red.
- Hay que instalar una línea para cada nodo.
- La entrada /salida del nodo central puede convertirse en un cuello de botella.
Red en malla
Características:
- Los nodos de la red tienden a conectarse con el resto, de la manera más corta.
- Esta topología permite que la información circule por varias rutas alternativas.
- Es un grupo de dispositivos de conectividad, como routers WI-FI, que actúan como una sola red
Ventajas:
- Si algún enlace deja de funcionar, la información puede ir por otro camino.
Desventajas:
- Es cara y compleja.
Red celular
Características:
- La red está compuesta por áreas circulares o hexagonales, llamadas celdas, cada una de las cuales tiene un nodo en el centro.
- Es la topología usada por las redes inalámbricas.
- En esta tecnología no existen enlaces físicos, funciona por medio de ondas electromagnéticas (radio, infrarrojos, microondas, etc...).
- Es un área geográfica dividida en regiones denominadas celdas (celdas de radio). Cada celda cuenta con su propio transmisor, denominado estación base, para la tecnología inalámbrica.
Ventajas:
- Eliminación de los cables.
Desventajas:
- Problemas típicos de las señales electromagnéticas.
- Problemas de seguridad. M.A
¿Que son los nodos?
Un nodo de red es un punto de conexión que permite enviar, recibir, crear o almacenar datos en una red. Los nodos son dispositivos de red, como computadoras, impresoras, modems, puentes o conmutadores, que pueden reconocer. procesar y transmitir información a otros nodos.
Para acceder a la red, cada nodo neceita algún tipo de indentificación, como una dirección IP o MAC
Por ejemplo, en una red doméstica, algunos ejemplos de nodos conectados a esa red serían un ordenador personal, un smartphone, una impresora y un router.
CARACTERÍSTICAS DE LAS REDES
- Compartición de archivos
- Compartición de impresoras
- Servicios de aplicación
- Acceso remoto
- Seguridad de la red
MODELOS DE REDES
Siempre que se pretende una comunicación del tipo que sea, se deben cumplir una serie de requisitos básicos, como son el tipo de lenguaje a utilizar, el tipo de información a transmitir, el momento, el modo, etc.
Cuando dos equipos intentan establecer una comunicación deben hablar el mismo lenguaje y ponerse de acuerdo en una serie de normas. Estas normas mutuamente aceptadas van a regir el diálogo entre los equipos de una red.
Para que esta comunicación sea más sencilla de implementar se divide en niveles o capas. Así, la comunicación entre equipos queda estructurada por niveles y forma lo que se llama una arquitectura de protocolos de comunicaciones.
Los modelos de red son representaciones gráficas de los nodos y las asociaacines entre los elementos que forman una base de datos. Algunos ejemplos de modelos de red son:
Modelo de Referencia OSI (Interconexión de Sistemas Abiertos)
El modelo de referencia OSI intenta crear una estructura de manera que el problema de la comunicación entre equipos pueda ser abordado del mismo modo por todas aquellas personas encargadas de desarrollar hardware y software para una red.
El modelo de referencia OSI es un marco teórico que no se aplica realmente en la práctica ya que existen otras arquitecturas que se desarrollaron con más rapidez y que, demostrada su validez, se han implantado de forma generalizada.
El modelo de referencia OSI es la definición de un modelo de arquitectura, desarrollado por la Organización de Estándares Internacionales (ISO, International Standar Organization).
Este es frecuentemente usado para describir la estructura y función de los protocolos de comunicaciones de datos.
Este modelo llamado Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, Open System Interconnect), provee una referencias para todos los sistemas de comunicación.
Este modelo de referencia posee 7 capas que definen las funciones de los protocolos de comunicaciones de datos:
Capas de modelo OSI:
Nivel Fisico:
Se encarga de la transmisión de bits por un medio de transmisión. Este nivel define el medio de transmisión y los conectores desde cuatro puntos de vista:
- Mecánico: tipo de cable , aislante, etc...
- Eléctrico: voltaje que representa un 1 y el que representa un 0, frecuencia, tipo de onda, velocidad de transmisión de cada bit, etc..
- Funcionales: tipo de conectores, número y uso de los pines, etc...
- De procedimiento: secuencia de eventos por la cual las cadenas de bits son intercambiadas.
Nivel de Enlace de Datos:
Envía tramas de datos entre estaciones (o routers) de una misma red. Su función es conseguir que exista una transmisión fiable solventando los problemas de ruido que pueda haber en la red. Los protocolos de este nivel son responsables de delimitar las secuencias de bits que envía a la capa física, escribiendo ciertos códigos al comienzo y al final de cada trama.
Ofrece la transmisión y recuperación fiable de datos, con varias funciones: Control de errores (detección/corrección), delimitación o sincronización de tramas y control de flujo. Algunos protocolos del nivel de enlace: CSMA/CD y Paso testigo.
Nivel de Red:
Se encarga del encaminamiento de paquetes entre el origen y el destino, atravesando tantas redes intermedias como sean necesarias. Los datos se fragmentan en paquetes y cada uno de ellos se envía de forma independiente. Este nivel se encarga de mandar los paquetes de información por el camino más adecuado para que llegue en el menor tiempo posible y evitando, a la vez, que las redes se lleguen a saturar.
Aparte, este nivel, se ocupa de la conexión y desconexión de redes, su sincronización, control de flujo de la información entre redes, detección de errores de transmisión y recuperación de los errores que se puedan producir, así como evitar la congestión por exceso de paquetes en alguna parte de la subred.
Nivel de Trasporte:
Es el corazón del modelo OSI. Ofrece mecanismos fiables para el intercambio de datos de un extremo a otro, realiza servicios de detección de errores que aseguran la integridad de los datos así como los niveles de calidad de los servicios y se encarga de la multiplexación entre aplicaciones distintas.
Las tramas de datos viajan sin orden por la red, este nivel tiene la función de recomponer la información para que tenga sentido; será el encargado de eliminar las tramas repetidas y ponerlas todas en el orden correcto. Ejemplos de protocolos de este nivel son: TCP y UDP.
Nivel de Sesión:
Nivel de presentación:
Nivel de Aplicación:
Cada capa del modelo OSI presenta la ejecución de una función, cuando los datos son transferidos entre aplicaciones cooperativas que están corriendo en la red.
| CAPAS DE MODELO OSI |
Modelo de Referencia TCP/IP (Familia de Protocolos TCP/IP)
La familia de protocolos de Internet es un conjunto de protocolos de red en los que se basa Internet y que permiten la transmisión de datos entre redes de computadoras. En ocasiones se le denomina conjunto de protocolos TCP/IP, en referencia a los dos protocolos más importantes que la componen: TCP e IP.
El TCP/IP es la base de Internet, y sirve para enlazar computadoras que utilizan diferentes sistemas operativos, incluyendo PC, minicomputadoras y computadoras centrales sobre redes de área local (LAN) y área extensa (WAN).
La familia de protocolos de Internet puede describirse por analogía con el modelo OSI, que describe los niveles o capas de la pila de protocolos, aunque en la práctica no corresponde exactamente con el modelo en Internet. En una pila de protocolos, cada nivel soluciona una serie de problemas relacionados con la transmisión de datos, y proporciona un servicio bien definido a los niveles más altos. Los niveles superiores son los más cercanos al usuario y tratan con datos más abstractos, dejando a los niveles más bajos la labor de traducir los datos de forma que sean físicamente manipulables.
Capas y Protocolos del Modelo TCP/IP
Capa de Interfaz de red:
En esta capa, el software TCP/IP de nivel inferior consta de una capa de interfaz de red responsable de aceptar los datagramas IP y transmitirlos hacia una red específica. Una interfaz de red puede consistir en un dispositivo controlador (por ejemplo, cuando la red es una red de área local a la que las máquinas están conectadas directamente) o un complejo subsistema que utiliza un protocolo de enlace de datos propios.
Capa Internet:
La capa Internet maneja la comunicación de una máquina a otra. Ésta acepta una solicitud para enviar un paquete desde la capa de transporte, junto con una identificación de la máquina, hacia la que se debe enviar el paquete. También maneja la entrada de datagramas, verifica su validez y utiliza un algoritmo de ruteo para decidir si el datagrama debe procesarse de manera local o debe ser transmitido. Por último, envía los mensajes de error y control necesarios.
Capa de Transporte:
La principal tarea de esta capa es proporcionar la comunicación entre un programa de aplicación y otro. Este tipo de comunicación se conoce frecuentemente como comunicación punto a punto.
Esta capa regula el flujo de información. Puede también proporcionar un transporte confiable, asegurando que los datos lleguen sin errores y en secuencia. Además divide el flujo de datos que se está enviando en pequeños fragmentos (por lo general conocidos como paquetes) y pasa cada paquete, con una dirección de destino, hacia la siguiente capa de transmisión.
Capa de Aplicación
Es el nivel mas alto, los usuarios llaman a una aplicación que acceda servicios disponibles a través de la red de redes TCP/IP. Una aplicación interactúa con uno de los protocolos de nivel de transporte para enviar o recibir datos. Cada programa de aplicación selecciona el tipo de transporte necesario, el cual puede ser una secuencia de mensajes individuales o un flujo continuo de octetos. El programa de aplicación pasa los datos en la forma requerida hacia el nivel de transporte para su entrega
OSI vs TCP/IP (Critica a los Modelos)
Modelo OSI:
- Aparición inoportuna: Los protocolos TPC/IP ya eran utilizados en el momento en que aparecieron los protocolos OSI.
- Mala tecnología: Tanto el modelo como los protocolos tienen defectos.
- Malas implementaciones: Ya que el modelo es grande, las implementaciones eran muy complejas.
Modelo TCP/IP:
- El modelo no sirve de guía para diseñar redes nuevas mediante tecnologías nuevas.
- El modelo es practicamente inexistente, pero los protocolos tienen un amplio uso.
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