REDES DIGITALES
2016
2016 TELMEX DIPLOMADO DE CULTURA DIGITAL ALCÁNTARA ÁLVAREZ ADRIÁN MARTÍNEZ MARTÍNEZ MARCO ANTONIO
REDES DIGITALES ] [
. ESTUDIO DE LOS TIPOS DE REDES DIGITALES EXISTENTES, HISTORIA, EVOLUCIÓN, ACTUALIDAD, FUTURO.
AÑO 2016 1
EDITORIAL N
os es grato presentar el siguiente trabajo, en el cual desarrollamos
el tema de “REDES DIGITALES”, en el cual pretendemos entregar información relevante que permita a nuestros lectores enterarse y comprender mejor a que se refiere el término de red digital. Presentamos un viaje a través de la historia, el surgimiento del término “RED”, su importancia y la evolución que se ha presentado en la implementación de las redes en telecomunicaciones, los tipos existentes, el por qué de las redes, en fin, en el siguiente escrito encontrarán información acerca de las redes digitales que encontramos en nuestro entorno digital diario, y que como usuarios desconocemos, pero nos permiten llevar a cabo nuestras actividades de comunicación en la red de internet. Esperamos la información que a continuación leerán, les resulte agradable, entretenida, útil, pero sobre todo despierte en ustedes la inquietud por investigar más al respecto, complementar y corroborar. Sin más por el momento, les dejamos el trabajo, y esperamos sus comentarios y retroalimentación. Saludos afectuosos, compañeros.
Alcántara Álvarez Adrián Martínez Martínez Marco Antonio AÑO 2016 2
Sumario > Historia
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Red Digital
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Tipos de Acceso
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Topologﾃｭas de red
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Redes Digitales
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Redes de Acceso Red de acceso hace mención a aquella parte de la red de comunicaciones que conecta a los usuarios finales con algún proveedor de servicios y es complementaria al núcleo de red. Muchos de los avances tecnológicos que se pueden percibir directamente en el área de las telecomunicaciones corresponden a esta parte de la red, la misma que puede subdividirse en red de distribución/agregación y red de último kilómetro. En la práctica se pueden identificar dos grandes tipos de redes de acceso. En el primer caso, encontramos accesos mediante un cable físico, que puede ser tan simple como un par telefónico o tan especializado como un cable de fibra óptica. En el segundo caso, el acceso es inalámbrico los avances más importantes se dan en los accesos de tipo celular, WiFi y recientemente WiMax.
Accesos por cable físico. PAR DE COBRE. El medio físico más extendido en las redes de telecomunicaciones a nivel global es mediante un par de cobre, usado tradicionalmente para el servicio telefónico, pero sus características de propagación le permiten transportar una mayor cantidad de información, en efecto a la fecha es capaz de transportar señales de voz, vídeo y datos en forma simultánea, tal es el caso de VDSL2 con un ancho de banda superior a 200 Mbit/s. CABLE COAXIAL. El cable coaxial prácticamente se encuentra solo en los accesos para proveer el servicio de televisión por cable y mediante la adición de componentes electrónicos adecuados. También es capaz de soportar lo que se conoce como triple play (teléfono, televisión y acceso a Internet). FIBRA ÓPTICA. El mejor de los medios físicos es indiscutiblemente la fibra óptica, que en teoría
puede ser capaz de transportar volúmenes de información en el orden de los terabit/s. Existe también la posibilidad de tener una opción de la unión de estas dos últimas, que se conoce como híbrida REDES HÍBRIDAS COAXIAL-ÓPTICA. Nada impide que se usen combinaciones de tecnologías para llevar el servicio hasta el usuario final y ese es el caso de las redes híbridas de fibra óptica y cable coaxial (conocidas por sus siglas inglesas: HFC).
Accesos inalámbricos. El desarrollo tecnológico experimentado en los últimos años que aprovecha la propagación de señales electromagnéticas a través del espacio libre (reflexión y refracción) ha permitido un explosivo crecimiento de los servicios de telecomunicaciones. Las distintas tecnologías (GSM, 3G, WiFi, WiMax, LMDS, etc.) permiten proporcionar acceso a los más variados dispositivos portátiles (teléfonos móviles, tabletas, videoconsolas portátiles, etc.). ACCESO FIJO. Aun cuando se asocia las tecnologías de acceso inalámbricos con movilidad, su empleo para aplicaciones fijas es usual y en ciertas situaciones brinda mejores resultados en términos de facilidad de despliegue y disponibilidad, evitando los cableados, que si bien son más seguros y proporcionan grandes anchos no son flexibles a los cambios. ACCESOMÓVIL. Todo tipo de dispositivos móviles puede disponer de acceso por medio de una o más tecnologías, así se puede disponer, por ejemplo de tabletas que permiten el acceso vía WiFi o 3G, de forma indiferente, para proporcionarle acceso a datos.
Una red de transporte, también denominada (red troncal), "nucleo de red" o (backbone) tiene como objetivo concentrar el tráfico de información que proviene de las redes de acceso para llevarlo a mayores distancias. La capa de transporte incluye las funcionalidades de transmisión, conmutación y encaminamiento de paquetes en el seno de la red. Se subdivide a su vez en las subcapas de tránsito, acceso (bucle local) y red de usuario o cliente (red interior de la vivienda).
RED DE AREA METROPOLITANA (MAN) Conecta diversas LAN cercanas geográficamente (en un área de alrededor de cincuenta kilómetros) entre sí a alta velocidad. Por lo tanto, una MAN permite que dos nodos remotos se comuniquen como si fueran parte de la misma red de área local. Una MAN está compuesta por conmutadores o routers conectados entre sí con conexiones de alta velocidad (generalmente cables de fibra óptica).
TIPOS DE REDES. REDES DE AREA LOCAL (LAN) Es un grupo de equipos que pertenecen a la misma organización y están conectados dentro de un área geográfica pequeña a través de una red, generalmente con la misma tecnología (la más utilizada es Ethernet). Una red de área local es una red en su versión más simple. La velocidad de transferencia de datos en una red de área local puede alcanzar hasta 10 Mbps (por ejemplo, en una red Ethernet) y 1 Gbps (por ejemplo, en FDDI o Gigabit Ethernet). Una red de área local puede contener 100, o incluso 1000, usuarios. RED DE AREA EXTENSA (WAN). Estas redes permiten compartir dispositivos y tener un acceso rápido y eficaz, la que la diferencia de las de mas es que proporciona un medio de transmisión a larga distancia de datos, voz, imágenes, videos, sobre grandes áreas geográficas que pueden llegar a extenderse hacia un país, un continente o el mundo entero, es la unión de dos o más redes LAN.
REDES DE AREA UNIVERSITARIA (CAN) Es una red de computadoras que conecta redes de área local a través de un área geográfica limitada, como un campus universitario, o una base militar. Puede ser considerado como una red de área metropolitana que se aplica específicamente a un ambiente universitario. Por lo tanto, una red de área de campus es más grande que una red de área local, pero más pequeña que una red de área amplia. En un CAN, los edificios de una universidad están conectados usando el mismo tipo de equipo y tecnologías de redes que se usarían en un LAN. Además, todos los componentes, incluyendo conmutadores, enrutadores, cableado, y otros, le pertenecen a la misma organización.
RED PRIVADA. Una red privada es administrada y operada por una organización en particular. Generalmente,
los usuarios son empleados o miembros de esa organización, aunque, el propietario de la red podrá dar acceso a otro tipo de usuarios que no pertenecen a la institución pero que tienen ciertos privilegios. Una universidad, por ejemplo, puede constituir una red privada, sus usuarios son estudiantes, maestros, investigadores, administrativos, etc. Personas ajenas a estas organizaciones no tendrán acceso a los servicios. Una red privada también podrá ser usuaria de los servicios de una red pública, pero seguirá siendo una red restringida a usuarios autorizados.
Una red privada pura es aquella que no utiliza los servicios de terceros para interconectarse, sino sus propios medios. En cuestiones de seguridad, podría decirse que una red privada es más segura debido a que la información no está tan expuesta más que en sus propias premisas, pero cuando esta red privada hace uso de una red pública para algunos servicios, la seguridad está comprometida. Muchas veces se hace uso de esquemas de encriptación para hacer que los datos se transporten de una manera segura. Un ejemplo de esto, son las redes privadas virtuales VPN (Virtual Private Network), las cuales usan redes públicas bajo ciertos mecanismos de seguridad para el manejo de su información. REDES PÚBLICAS. Las redes públicas brindan servicios de telecomunicaciones a cualquier usuario que pague una cuota. El usuario o suscriptor puede ser un individuo, una empresa, una organización, una universidad, un país, etcétera. En el caso de un usuario de una red telefonía pública conmutada (RTPC) se le suele llamar abonado, pero, en general, les llamaremos usuarios. A la compañía que ofrece servicios de telecomunicaciones se le conoce como proveedor de servicios de telecomunicaciones (PST) e incluye a los proveedores de servicios de Internet (PSI).
El término público se refiere a la disponibilidad del servicio para todos en general, no se refiere a la privacidad de la información. Cabe mencionar que los PST se rigen por regulaciones que varían de país a país para proteger la privacidad de los datos de los usuarios. Ejemplos de compañías operadoras que ofrecen su red pública de telecomunicaciones son: telefonía fija, telefonía celular, televisión por cable, televisión por satélite, radio por satélite, etcétera. Ejemplos de redes públicas, de acceso abierto que no cobran cuota alguna al usuario, son las radiodifusoras de radio AM y FM, así como las televisoras en UHF y VHF. Este tipo de empresas también tienen una concesión del Estado para operar y difundir señales, y se mantienen por el cobro de tiempo a sus anunciantes. REDES PRIVADAS VIRTUALES (VPN) Las redes VPN (Virtual Private Network o Red Privada Virtual, en español) son un tipo de red en el que se crea una extensión de una red privada, como la red local que tienes en casa, sobre una red pública. Es decir, que utilizas la red abierta como vehículo para conectarte a tu red VPN privada y así, poder navegar con el mismo nivel de seguridad que si lo hicieras desde tu casa, ya que tu portátil, smartphone o tablet, se conecta directamente a tu red privada, aislándose del resto del tráfico de la red pública.
REDES WIMAX. WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access o Interoperabilidad para el Acceso a Microondas) es una novedosa forma de transmisión de datos usando microondas de radio. Esta tecnología es usada comúnmente para Internet inalámbrica de banda ancha dentro de un área geográfica determinada. El
protocolo que caracteriza a esta tecnología es el 802.16. Esta es una tecnología inalámbrica al igual que el Wi-Fi pero con la diferencia de que Wi-Fi es solo para crear redes inalámbricas locales obteniendo el servicio a través de un cable mediante un modem. Pero WiMAX obtiene el servicio de manera inalámbrica y la cobertura es amplia. Esta tecnología esta perfeccionándose para que nuestra conexión pueda siempre estar activa a cualquier parte del mundo, pero aun esto no es posible.
Entre las ventajas de WiMAX podremos encontrar: Cobertura a distancias de 50 kms. Velocidades de hasta 70 Mbps. Facilidad de añadir mas canales. Capa MAC con soporte de múltiples especificaciones físicas (PHY). Anchos de banda configurables y no cerrados. Llamadas telefónicas usando VoIP (Voz sobre IP).
Tipos de Redes Inalámbricas WiMAX Dependiendo de su finalidad, las redes WiMAX se pueden diferenciar en dos tipos diferentes. Diferenciando el tipo de equipos que se conectaran a ellas: WiMAX Fijo WiMAX, en el estándar IEEE 802.16-2004, fue diseñado para el acceso fijo. En esta forma de red al que se refirió como "fijo inalámbrico" se denomina de esta manera porque se utiliza una antena, colocada en un lugar estratégico del suscriptor. Esta antena se ubica generalmente en el techo de una habitación mástil, parecido a un plato de la televisión del satélite. También se ocupa de instalaciones interiores, en cuyo caso no necesita ser tan robusto como al aire libre.
WiMAX Móvil WiMAX, en una posterior revisión de su estándar IEEE 902.16-2004, la IEEE 802.16e, se enfoca hacia el mercado móvil añadiendo portabilidad y capacidad para clientes móviles con capacidades de conexión WiMAX (IEEE 802.16e). REDES SATELITALES. Un satélite puede definirse como un repetidor radioeléctrico ubicado en el espacio, que recibe señales generadas en la tierra, las amplifica y las vuelve a enviar a la tierra, ya sea al mismo punto donde se origino la señal u otro punto distinto. Una red satelital consiste de un transponder (dispositivo receptor-transmisor), una estación basada en tierra que controlar su funcionamiento y una red de usuario, de las estaciones terrestres, que proporciona las facilidades para transmisión y recepción del tráfico de comunicaciones, a través del sistema de satélite. Como su nombre lo indica son redes que utilizan como medios de transmisión satélites artificiales localizados en órbita alrededor de la tierra. En este tipo de redes los enrutadores tienen una antena por medio de la cual pueden enviar y recibir. Todos los enrutadores pueden oír las salidas enviadas desde el satélite y en algunos casos pueden también oír la transmisión ascendente de los otros enrutadores hacia el satélite.La tecnología de redes satelitales, representada por satélites poderosos y complejos y el perfeccionamiento de las estaciones terrenas están revolucionando el mundo. Así por ejemplo, la necesidad de interconectar terminales remotos con bases de datos centralizadas, de una manera veloz y eficiente, han conducido a una nueva tecnología conocida como ‘Very Small Apertura Terminal (VSAT)”.
Un satélite artificial puede ampliar las señales antes de devolverla, que los hace ver como una gran repetidora de señales en el cielo. El satélite contiene varios transpondedores, cada uno de los cuales capta alguna porción del espectro, amplifica la señal de entrada y después la redifunde a otra frecuencia para evitar la interferencia con la señal de entrada. Los haces retransmitidos pueden ser amplios y cubrir una fracción substancial de la superficie de la tierra, o estrechos y cubrir un área de solo cientos de Kms. de diámetro. ELEMENTOS DE UNA RED SATELITAL. Transponders: Es un dispositivo que realiza la función de recepción y transmisión. Las señales recibidas son amplificadas antes de ser retransmitidas a la tierra. Para evitar interferencias les cambia la frecuencia.
Estaciones terrenas Las estaciones terrenas controlan la recepción con el satélite y desde el satélite, regula la interconexión entre terminales, administra los canales de salida, codifica los datos y controla la velocidad de transferencia. Consta de 3 componentes: – Estación receptora: Recibe toda la información generada en la estación transmisora y retransmitida por el satélite. – Antena: Debe captar la radiación del satélite y concentrarla en un foco donde esta ubicado el alimentador. Una antena de calidad debe ignorar las interferencias y los ruidos en la mayor medida posible. Estos satélites están equipados con antenas receptoras y con antenas transmisoras. Por medio de ajustes en los patrones de radiación de las antenas pueden
generarse cubrimientos globales, cubrimiento a solo un país (satélites domésticos), o conmutar entre una gran variedad de direcciones. – Estación emisora: Esta compuesta por el transmisor y la antena de emisión. La potencia emitida es alta para que la señal del satélite sea buena. Esta señal debe ser captada por la antena receptora. Para cubrir el trayecto ascendente envía la información al satélite con la modulación y portadora adecuada. Como medio de transmisión físico se utilizan medios no guiados, principalmente el aire. Se utilizan señales de microondas para la transmisión por satélite, estas son unidireccionales, sensibles a la atenuación producida por la lluvia, pueden ser de baja o de alta frecuencia y se ubican en el orden de los 100 MHz hasta los 10 GHz.
TOPOLOGÍAS DE RED.
Red estrella.
Topologías de Red. La topología de red se define como el mapa físico o lógico de una red para intercambiar datos. En otras palabras, es la forma en que está diseñada la red, sea en el plano físico o lógico. El concepto de red puede definirse como "conjunto de nodos interconectados". Un nodo es el punto en el que una curva se intercepta a sí misma. Lo que un nodo es concretamente, depende del tipo de redes a que nos referimos.1 Los componentes fundamentales de una red son el servidor, los terminales, los dispositivos de red y el medio de comunicación.
Red bus Red cuya topología se caracteriza por tener un único canal de comunicaciones (denominado bus, troncal o backbone) al cual se conectan los diferentes dispositivos. De esta forma todos los dispositivos comparten el mismo canal para comunicarse entre sí. La topología de bus tiene todos sus nodos conectados directamente a un enlace y no tiene ninguna otra conexión entre si. Físicamente cada hostestá conectado a un cable común, por lo que se pueden comunicar directamente. La ruptura del cable hace que los hosts queden desconectados.
Una red en estrella es una red en la cual las estaciones están conectadas directamente a un punto central y todas las comunicaciones que han de hacer necesariamente a través de este. Dado su transmisión, una red en estrella activa tiene un nodo central activo que normalmente tiene los medios para prevenir problemas relacionados con el eco.
Red en anillo Topología de red en la que cada estación está conectada a la siguiente y la última está conectada a la primera. Cada estación tiene un receptor y un transmisor que hace la función de repetidor, pasando la señal a la siguiente estación. En este tipo de red la comunicación se da por el paso de un token o testigo, que se puede conceptualizar como un cartero que pasa recogiendo y entregando paquetes de información, de esta manera se evitan eventuales pérdidas de información debidas a colisiones.
Red en malla. La topología en malla es una topología de red en la que cada nodo está conectado a todos los nodos. De esta manera es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos. Si la red de malla está completamente conectada, no puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones. Cada servidor tiene sus propias conexiones con todos los demás servidores. El establecimiento de una red de malla es una manera de encaminar datos, voz e instrucciones entre los nodos. Las redes de malla se
diferencian de otras redes en que los elementos de la red (nodo) están conectados todos con todos, mediante cables separados. Esta configuración ofrece caminos redundantes por toda la red de modo que, si falla un cable, otro se hará cargo del tráfico.
Red en árbol. Topología de red en la que los nodos están colocados en forma de árbol. Desde una visión topológica, la conexión en árbol es parecida a una serie de redes en estrella interconectadas salvo en que no tiene un nodo central. En cambio, tiene un nodo de enlace troncal, generalmente ocupado por un hub o switch, desde el que se ramifican los demás nodos. Es una variación de la red en bus, la falla de un nodo no implica interrupción en las comunicaciones. Se comparte el mismo canal de comunicaciones.
La topología en árbol puede verse como una combinación de varias topologías en estrella. Tanto la de árbol como la de estrella son similares a la de bus cuando el nodo de interconexión trabaja en modo difusión, pues la información se propaga hacia todas las estaciones, solo que en esta topología las ramificaciones se extienden a partir de un punto raíz (estrella), a tantas ramificaciones como sean posibles, según las características del árbol.