Redes e Interconectividad
Carrera Profesional de
CURSO : PROFESOR :
Redes e Interconectividad Lic. Alberto Cabrera Carpio RED DE COMPUTADORAS
D E F I N I C I Ó N Una red de computadoras es un conjunto de computadoras interconectadas entre sí a través de un medio de comunicación (físico o inalámbrico) para compartir recursos informáticos (archivo, impresora, datos, etc.).
C O M P O N E N T E S Los componentes principales de una red son: • Tarjetas de red • Medios de comunicación • Servidor • Estación • Protocolo • Servicios T A R J E T A S
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Técnicamente, una tarjeta de interfaz de red incluye todas las conexiones físicas y lógicas entre el computador u otro dispositivo y el medio de transmisión.
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Generalmente, se trata de una tarjeta lógica que instala en un computador para conectarlo a un conector del cable.
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Las características de las tarjetas de red son: • Preparan los datos de la computadora para el cable de la red. • Envían los datos a otra computadora. • Controlan el flujo de los datos entre la computadora y el sistema de • cableado. • Recibe los datos entrantes y los convierte en bytes para que el CPU de la computadora los puede entender. • Contienen en su memoria de solo lectura (ROM) las rutinas que implementan los subniveles LLC (Logical Link Control) y MAC (Media Access Control) del nivel Data Link (Enlace de Datos) del modelo OSI. M A C
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Todas las tarjetas de red tienen una dirección que las distingue de las demás tarjetas de la red. Las direcciones de red las determina la I E E E (Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.), tanto para las tarjetas Ethernet como Token Ring.Las direcciones de las tarjetas constan de 12 dígitos hexadecimales. La IEEE asigna un bloque de direcciones para cada fabricante de tarjetas de red (6 dígitos) y el fabricante asigna otro bloque para las tarjetas que fabrica (6 dígitos). • Dirección de la tarjeta : 0 0 - 1 0 - 5 A - 0 3 - 1 F - 4 5 • ID del fabricante : 00-10-5A. (3COM) • ID de la NIC : 03-1F-45. (asignado durante la fabricación). Las direcciones se conocen con el nombre de M A C S E L E C C I Ó N
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A d d r e s s.
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Seleccione una tarjeta de un bus rápido (mayor ancho de bus)
Bus ISA ISA PCI
Bits 8 16 32, 64
Para Procesador 386, 486 y Pentium 486 y Pentium Pentium y Multicore
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Las tarjetas deben de ser configuradas en los siguientes aspectos: • Interrupción (IRQ) • Dirección de Entrada / Salida (Port E/S) • Transceiver Estos parámetros pueden ser configurados por medio de Dipswitchs, Jumpers o por medio Software. I N T E R R U P C I Ó N
( I R Q )
Indica la línea hardware que utilizará el dispositivo para pedir atención al procesador de la computadora D I R E C C I Ó N E / S )
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( P O R T
Indica el canal a través del cual va a fluir la información desde la tarjeta hasta el procesador de la computadora. T R A N S C E I V E R Indica el tipo de conector a utilizar para la comunicación con el cable de la red.
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Los medios de comunicación permiten la transferencia de datos desde una computadora a otra. Los medios de comunicación pueden ser: • M e d i o s f í s i c o s : cable par trenzado, coaxial, fibra óptica. • M e d i o s i n a l á m b r i c o s : infrarrojos, radio. Se verá a continuación los medios físicos utilizados para la comunicación en las redes de computadoras: • Cable par trenzado • Cable coaxial • Fibra óptica C A B L E P A R T R E N Z A D O ( T W I S T P A I R ) Los pares trenzados están formados por dos cables
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de cobre de calibre 22 a 26 AWG (American Wire Gauge) que están trenzados uno sobre otro. El trenzado elimina las interferencias electromagnéticas ocasionadas por otros cables eléctricos, estas interferencias se conoce con el nombre de C r o s s t l a k . Los dos tipos de cable de par trenzado son: • No blindado U T P ( Unshield Twist Pair) • Blindado S T P ( Shield Twist Pair) C A B L E D E P A R T R E N Z A D O N O B L I N D A D O ( U T P ) • El par trenzado no blindado (UTP) está compuesto de un conjunto de pares trenzados con una única funda de plástico.
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La Electrical Industries Association (EIA) popularizó un programa de asignación de categorías para cinco calidades distintas de cable de par trenzado.
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El conector utilizado para la conexión de los cables es el RJ-45 (4 pares).
El costo del UTP es extremadamente bajo comparado con otros medios de transmisión. • Facilidad de instalación, las técnicas de instalación son tan sencillas que se puede instalar adecuadamente el cable con un mínimo de formación. • Soporta velocidades de transferencia de 10Mbps y actualmente de 100Mbps con una longitud máxima de segmento de 100 metros. • Es susceptible a las interferencias electromagnéticas ocasionadas por motores eléctricos, fluorescentes, etc. • También se pueden utilizar dispositivos externos para interceptar las señales que se emiten desde los pares, abriendo una brecha en la seguridad de la red.
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El STP es un cable aislado que contiene varios pares envueltos por un blindaje metálico.
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Algunas especificaciones de medios de transmisión de Apple Computer e IBM utilizan el cable STP, por ejemplo, IBM utiliza una especificación de tipo (type) para distintas calidades y configuraciones de STP. Las redes que deben cumplir las especificaciones del proveedor tienen sus propios requisitos de instalación, incluyendo los conectores y las limitaciones de longitud.
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El STP a granel es moderadamente caro. Actualmente cuesta más que el UTP pero es más económico que el coaxial grueso o el cable de fibra óptica. El STP es más difícil de instalar que el UTP igual que el cable coaxial, se debe proporcionar una toma de tierra para el blindaje, creada mediante conectores especiales y técnicas de instalación. Soporta velocidades de hasta 500 Mbps a 100 m, pero no se ha implementado ampliamente a velocidades superiores a 155 Mbps, la velocidad de transmisión más habitual en la actualidad es 16 Mbps. El STP sufre atenuación a una velocidad similar al UTP. La tecnología actual también limita el rango efectivo del STP a unos cientos de metros. La diferencia principal entre el UTP y el STP es la reducción de interferencias y de emisiones electromagnéticas que proporciona el blindaje del STP, sin embargo, el STP sigue padeciendo de una inmunidad relativamente baja frente a las interferencias.
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El cable coaxial (habitualmente denominado "coax") está formado por dos conductores que comparten un eje común, de aquí su nombre ("co", "axis").Generalmente, el centro del cable es un hilo de cobre relativamente rígido o un hilo acordonado envuelto en un recubrimiento plástico aislante.
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El recubrimiento está rodeado por el segundo conductor, un tubo de malla de hilo (algunos incluyen un envoltorio metálico conductor), que sirve como blindaje frente a las interferencias electromagnéticas.
Habitualmente se utilizan varios estándares de cable coaxial para la conectividad de computadores: • RG-8 y RG-11 de 50 ohmios (Ethernet Grueso). • RG-58 de 50 ohmios (Ethernet Delgado). • RG-59 de 75 ohmios (se utiliza para TV por cable) • RG-62 de 93 ohmios (se utiliza para especificaciones ARCnet)
C A R A C T E R Í S T I C A S : • El costo del cable coaxial aumenta con el diámetro y la composición de los conductores: Coaxial delgado = 0.25 y Coaxial grueso = 0.5 pulgadas de diámetro. • La instalación inicial del cable coaxial es relativamente sencilla, sin embargo, las técnicas de instalación actuales suelen utilizar un único cordón de cable, que puede ser difícil de maniobrar y reconfigurar. • La velocidad soportada por el cable coaxial es de 10 Mbps. • La longitud del segmento del cable coaxial depende del tipo de cable: Coaxial delgado: 185 metros, en cambio con Coaxial Grueso: 500 metros. • Aunque el hilo de cobre suele resistir mal las interferencias electromagnéticas, el blindaje que proporciona el coaxial reduce enormemente sus efectos. I M P L E M E N T A N D O D E L G A D O
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Al implementar una red con coaxial delgado son necesarios: • C o n e c t o r B N C ( British Naval Conector), el cual es montado a los extremos del cable. • C o n e c t o r B N C e n T , el cual permite conectar 2 cables a la tarjeta de red. • C o n e c t o r B N C e n B a r r i l , el cual permite conectar 2 cables para extender su longitud. • T e r m i n a t o r B N C , finaliza el segmento de red para absorver las residuales, si estos terminales no son conectados la red no funciona.
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N o t a: • Para mantener las propiedades eléctricas correctas del cable, éste debe estar conectado a tierra y terminado (terminator). • Una toma de tierra eléctrica completa el circuito eléctrico necesario. • Un terminador es una resistencia de 50 ohms el cual amortigua los reflejos de la señal que viaja por el cable coaxial. • El cable coaxial delgado tiene diversas variantes: • RG-58 / U: tiene un núcleo de cobre sólido • RG-58 A/U: tiene un núcleo de varios hilos de cobre • RG-58 C/U: es la especificación militar para RG-58 A/U I M P L E M E N T A N D O G R U E S O
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En algunas ocasiones este tipo de cable es utilizado como backbone de redes pequeñas. Al implementar este tipo de redes son necesarios: • Un t r a n s c e i v e r , el cual es un dispositivo que permite la conversión de medios, en este caso se utiliza un conector conocido como V a m p i r o , el cual perfora la cubierta plástica del cable hasta alcanzar el núcleo de cobre.
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Un c a b l e d e c a í d a ( drop cable), el cual va desde el transceiver hasta un puerto AUI (Attachment Unit Interface) en la tarjeta de red en la computadora. C o n e c t o r B N C. C o n e c t o r B N C e n T. C o n e c t o r B N C e n B a r r i l. T e r m i n a t o r B N C.
N o t a: Un puerto AUI es conocido también como conector AKA DIX o conector DB-15. C A B L E
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El cable de fibra óptica está formado por un núcleo de vidrio o de plástico conductor de la luz rodeado de más vidrio, denominado revestimiento y un forro exterior duro.
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El núcleo central proporciona el recorrido de la luz o canal de ondas, mientras que el revestimiento está formado por varias capas de vidrio reflector. El revestimiento de vidrio está diseñado para refractar la luz de nuevo hacia el núcleo. Cada cordón del núcleo y del revestimiento está rodeado por un forro apretado o suelto, el cual proporciona la dureza necesaria al cable para proteger la fibra ante los cambios excesivos de temperatura, dobleces, rayaduras o roturas. Los cables de fibra óptica pueden estar compuestos de un único cordón enfundado, pero a menudo hay múltiples cordones agrupados en la parte central del cable. F i b r a
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Las fibras ópticas pueden tener una naturaleza multimodal o unimodal. La fibra unimodal se ha optimizado para permitir un solo recorrido de la luz, mientras que la fibra multimodal permite varios recorridos, las características físicas de las capas de la fibra multimodal controlan la velocidad de los distintos modos, refractando la luz a diferentes velocidades, las partes de la señal llegan simultáneamente y el receptor las interpreta como un único impulso.
La fibra unimodal posee mayor capacidad pero cuesta más de fabricar y utilizar que la fibra multimodal. Los tipos de cable de fibra óptica se diferencian por el modo, la composición (vidrio o plástico) y el tamaño del núcleo/revestimiento. El tamaño y la pureza del núcleo determina la cantidad de luz que se puede transmitir. He aquí algunos de los tipos habituales de cable de fibra óptica: • Unimodal con núcleo de 8,3 micras/revestimiento de 125 micras
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Multimodal con núcleo de 62,5 micras/revestimiento de 125 micras Multimodal con núcleo de 50 micras/revestimiento de 125 micras Multimodal con núcleo de 100 micras/revestimiento de 140 micras
I n s t a l a c i ó n
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Una instalación habitual de cable de fibra óptica para LAN se inicia en un dispositivo de usuario que contiene dos interfaces ópticos (de entrada y de salida), el interfaz se conecta directamente a los cables de fibra, que se han terminado mediante conectores biónicos u otros conectores mecánicos. Cuando es necesario, se empalman juntas varias longitudes de cable de fibra óptica mediante fusión eléctrica, un proceso químico de epoxy, o mediante conectores mecánicos. Los extremos opuestos de los cables se conectan a un centro de conexión (empalme) o a uno de los dispositivos de conectividad. Por último, los cables se conectan a otro dispositivo de usuario. Una serie de dispositivos de interfaz ópticos convierten las señales del computador y los impulsos luminosos que van y vienen por las fibras ópticas. Los impulsos luminosos los generan diodos emisores de luz (LED) en fibras multimodales o diodos de inyección láser (ILD) en fibras unimodales. Se reconvierten en señales eléctricas mediante diodos N intrínsecos P o fotodiodos de avalancha.
C a r a c t e r í s t i c a s:
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Son relativamente caros comparados con otros cables, pero estos costes van bajando cada vez mas. Sin embargo, el elevado coste de la instalación supera ampliamente el coste de los materiales. La naturaleza del cable de fibra óptica implica problemas de instalación, cada unión, empalme o conexión de fibra se debe efectuar con un cuidado extremo para garantizar que el recorrido de la luz no tenga obstrucciones, los instaladores también deben tener cuidado de no rayar o doblar la fibra. Las tecnologías actuales permiten velocidades de datos entre 100 Mbps y más de 2 Gbps (a distancias entre 2 y 25 Km), las velocidades de los datos de un sistema de fibra óptica determinado depende de la composición de la fibra (vidrio o plástico), del modo y de la longitud de onda (y por tanto de la frecuencia) de la luz transmitida, las instalaciones de LAN más habituales incluyen fibra de vidrio ultimodal y LED con una longitud de onda de 850 nm, con esta configuración puede sostener una velocidad de transmisión de 100 Mbps a distancias de aproximadamente 20 km. Los cables de fibra óptica tienen una tasa de atenuación extremadamente baja, la cantidad de atenuación varía según la longitud de onda de funcionamiento, pero los rangos efectivos suelen medirse en kilómetros, por lo tanto, el cable de fibra óptica atenúa mucho menos que cualquier medio de transmisión por cable. Debido al uso del espectro luminoso, los cables de fibra óptica no producen fugas de señal y son inmunes a las interferencias electromagnéticas y a las escuchas ilegales, además, el espectro luminoso no necesita tomas de tierra eléctricas, de modo que los cables de fibra óptica no sufren los cambios potenciales de las masas eléctricas ni producen chispas, estas características hacen que la fibra sea ideal para entornos peligrosos, con alta tensión o sensitivos a escuchas ilegales.
Los medios sin cable (inalámbricos) transmiten y reciben señales electromagnéticas sin ningún conductor eléctrico u óptico, técnicamente, la atmósfera de la tierra proporciona el recorrido físico de los datos para la mayoría de las transmisiones sin cable, sin embargo, debido a que las distintas formas de ondas electromagnéticas se utilizan para transportar señales, las ondas electromagnéticas suelen denominarse medio de transmisión. Los siguientes son medios sin cable: • Ondas de radio • Microondas • Luz infrarroja O N D A S
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La parte del espectro electromagnético que se suele considerar como radiofrecuencia (RF) reside entre 10 KHz y 1 GHz. Este rango de frecuencias de radio incluye las bandas de difusión que suelen denominarse: • Onda corta de radio • Frecuencia muy alta (VHF) de televisión y radio en FM • Frecuencia ultra alta (UHF) de radio y televisión
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M I C R O O N D A S Existen dos formas de sistemas de comunicación de datos por microondas: • Sistemas terrestres (basados en la toma del planeta tierra) • Sistemas satélite
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Otro tipo de medio sin cable se basa en los rayos infrarrojos, los enlaces infrarrojos utilizan diodos emisores de luz (LED) o diodos de inyección láser (ILD) y fotodiodos (igual que los del control remoto audiovisual o los transceptores de fibra óptica) para intercambiar datos entre estaciones.
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La luz emitida por estos dispositivos es pura, normalmente sólo contiene ondas electromagnéticas o fotones de un rango limitado del espectro EM, las señales transmitidas se pueden recoger mediante receptores a la vista o después de rebotar en paredes y techos (se pierde aproximadamente la mitad de la potencia de la serial con cada rebote), sin embargo, las señales por infrarrojos no son capaces de atravesar paredes u otros objetos opacos y se ven atenuadas por fuentes luminosas intensas, los infrarrojos son muy útiles en pequeños entornos o entornos abiertos de interior. La alta frecuencia de las ondas de infrarrojos pueden admitir velocidades de transmisión de datos elevados, pero el avance de la tecnología de infrarrojos ha sido lento. La utilización futura de los infrarrojos puede acelerarse a medida que se vayan congestionando cada vez más las frecuencias de radio. El grupo de tecnologías clasificadas como transmisiones por infrarrojos cubre una amplia gama de productos que entran en las dos categorías siguientes: • Punto a punto • Difusión
S E R V I D O R En una red pueden haber varias computadoras que comparten sus recursos con la red, estas reciben el nombre de Servidores. Existen hoy en día varios tipos de servidores: • Servidores de Archivos • Servidores de Impresión • Servidores de Base de Datos • Servidores WEB • Servidores de Correo
E S T A C I Ó N Aquellas computadoras que utilizan los recursos de los servidores se llaman Estaciones.
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P R O T O C O L O Los datos enviados desde una computadora a otra son codificados bajo un estándar. Estas normas de codificación reciben el nombre de Protocolo, el cual vendría a ser el “idioma” que se utiliza para comunicarse con otra computadora. Al acordar formalmente que ambos computadoras utilizarán el mismo idioma en las futuras comunicaciones, se ha establecido un protocolo de comunicaciones. Existen diversos protocolos: • IPX/SPX de la empresa Novell • NetBEUI de la empresa Microsoft • TCP/IP para Internet. S E R V I C I O S Los servicios son ofrecidos por los servidores, la mayoría de estos servicios tienen 2 componentes: • Componente del servidor, el cual se ejecuta en el servidor. • Componente de la estación, el cual se ejecuta en la estación. A menudo, muchas de las aplicaciones que proporcionan servicios de red se combinan en un único sistema operativo de red (NOS). Aunque en la actualidad se integran algunos servicios de red en sistemas operativos de escritorio o en sistemas operativos locales, los sistemas operativos de red están específicamente diseñados para coordinar y proporcionar múltiples servicios de red a otras aplicaciones de computadores. Al escoger un sistema operativo de red, preste una especial atención al tipo de servicios de red que necesita, a continuación se define los siguientes servicios habituales de la red: • Servicios de archivos • Servicios de impresión • Servicios de mensajes • Servicios de aplicaciones • Servicios de base de datos S E R V I C I O
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Los servicios de archivos incluyen aplicaciones de red diseñadas para almacenar, recuperar o trasladar archivos de datos de forma eficaz.
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Los servicios de archivos realizan las funciones siguientes: lectura, escritura, control de accesos y gestión de datos. Los servicios de archivos de la red le ayudan a: • Trasladar archivos rápidamente de un lugar a otro. • Utilizar de forma eficaz el hardware de almacenamiento. • Gestionar múltiples copias del mismo archivo. • Respaldar datos críticos. S E R V I C I O S D E I M P R E S I Ó N Los servicios de impresión son aplicaciones de la red que controlan y gestionan el acceso a las impresoras y a los equipos de fax. Los servicios de impresión aceptan las solicitudes de tareas de impresión, interpretan los formatos de las tareas de impresión y las configuraciones de impresora, gestionan las colas de impresión e interactúan con impresoras y equipos de fax conectables en red para los clientes de la misma. Los servicios de impresión de la red le ayudan a: • Reducir el número de impresoras que necesita su organización. • Colocar las impresoras en los lugares adecuados. • Colocar las tareas de impresión en colas de forma que se reduce el tiempo que invierte el computador en enviar una tarea de impresión. • Compartir impresoras especializadas de forma eficaz. • Computarizar la transmisión y recepción de imágenes de fax. S E R V I C I O S
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Los servicios de mensajes incluyen el almacenamiento, acceso y entrega de datos de texto, binarios, gráficos, vídeo digitalizado y audio. Los servicios de mensajes son similares a los servicios de archivos. Sin embargo, al contrario que los servicios de archivos, los servicios de mensajes tratan de forma activa con las interacciones de comunicación entre los usuarios de computadores, las aplicaciones de usuario, las aplicaciones de red o los documentos. En lugar de simplemente almacenar archivos de datos, los servicios de mensajes transportan los datos de un punto a otro y notifican al usuario los mensajes que le aguardan (tenga en cuenta que el usuario no es necesariamente una persona).
Los servicios de mensajes de red le ayudan a: • Hacer circular entre los usuarios notas y archivos generados por computador, es decir correo electrónico.
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Integrar sistemas de correo por voz en el correo electrónico. Operar el software orientado a objetos mediante objetos distribuidos por la red. Dirigir y compartir datos utilizando el flujo de trabajo y las aplicaciones de documentos enlazados a objetos. Organizar y mantener directorios de información de usuarios y dispositivos.
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Los servicios de aplicaciones son servicios de la red que ejecutan software para los clientes de la misma. Son distintos de los servicios de archivos porque permiten a los computadores compartir la potencia de procesamiento en lugar de simplemente compartir datos. Los servicios de aplicaciones de red: • Coordinan el hardware y el software para ejecutar las utilidades (o las aplicaciones de software) en la plataforma más adecuada. • Aumentan la capacidad del hardware clave sin tener que ampliar cada uno de los computadores de la red. S E R V I C I O S
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Los servicios de base de datos de la red proporcionan un almacenamiento o recuperación de bases de datos basadas en el servidor (datos o información) que permiten a los clientes controlar la manipulación y presentación de los datos. Se ha creado un término especial para describir las aplicaciones de base de datos que permiten a los clientes solicitar datos a dichos servidores especializados: Bases de datos cliente-servidor. Las aplicaciones de base de datos cliente-servidor dividen y optimizan las tareas inherentes a la solicitud y provisión de datos. Según el objetivo del diseño (más transacciones por segundo, reducción del tráfico de la red, etc.), el cliente recibe parte de las tareas inherentes a la formulación de la solicitud y procesamiento de la respuesta, mientras que los servidores de base de datos suelen evaluar las solicitudes de entrada y devolver datos. Los servicios de base de datos de la red: • Optimización de los computadores que almacenan, buscan y recuperan registros de base de datos. • Control sobre donde se almacenan geográficamente los datos. • Organización de los datos de forma lógica entre departamentos de la organización. • Provisión de seguridad de los datos. • Reducción del tiempo de acceso de la base de datos-cliente. TALLER: Preparación de cable UTP Categoría 5e Materiales • 2 Mts. de Cable UTP Categoría 5e • 2 Conectores RJ-45 Herramientas: • 1 Crimping Tool • 1 Alicate de corte • 1 Cuter (1 pela cable o corta frio) Instrumentos: • 1 Probador de cables UTP • 1 Multímetro
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INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICO KHIPU Profesor: Lic. Alberto Cabrera Carpio Sitio web: khipu.net Intranet: intranet.khipu.net E-Learning: campus.khipu.net
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