Redes de computadoras
Javier Sรกnchez G. Ing. M.Sc.
Concepto de Red
¿QUE ES UNA RED?
Una red la constituyen dos o más ordenadores que comparten determinados recursos, sea hardware (impresoras, sistemas de almacenamiento, ... ) sea software ( aplicaciones, archivos, datos... ).
Objetivos.
Su objetivo principal es lograr que todos sus programas, datos y equipo estén disponibles para cualquiera de la red que lo solicite, sin importar la localización física del recurso y del usuario.
Objetivos
Consiste en proporcionar una alta fiabilidad, al contar con fuentes alternativas de suministro, es decir que todos los archivos podrían duplicarse en dos o tres máquinas.
Igualmente la presencia de varios CPU significa que si una de ellas deja de funcionar, las otras pueden ser capaces de encargarse de su trabajo, aunque su rendimiento en general sea menor. Considerando la topologia que tenga la red.
El ahorro económico
Proporciona un poderoso medio de comunicación entre personas que se encuentran en lugares distantes entre sí.
Historia
La historia de las redes abarca la última mitad del siglo pasado. Las Pcs han evolucionado de ser novedades costosas hasta convertirse en herramientas fundamentales para los negocios. Utilizan sistemas basados en microcomputadoras, una tendencia llamada de reducción y ajuste.
La primera computadora electrónica (electromecánica ) fue la ENIAC, considerada como uno de los inventos más importantes realizados durante la segunda guerra mundial. Esta computadora tenía un tiempo promedio entre errores de 30s. La ENIAC era utilizada principalmente por el ejercito estadounidense, para producir tablas de cálculos de artillería.
MACROCOMPUTADORAS (MAIFRAMES)
De los años cincuenta hasta los sesenta. La automatización parecía ser buena idea, pero una idea bastante costosa.
La primera época de uso comercial de las computadoras se basa en instrucciones de programa de tarjetas o en cinta mediante perforaciones. Las tarjetas eran leídas por la máquina, que los convertía después en instrucciones que ella misma interpretaba y ejecutaba. En este método si alguien por alguna razón se equivocaba se perdía todo el trabajo que se estaba realizado.
Las macrocomputadoras fueron el comienzo de la primera automatización, mejor opción que los contadores, era más precisa, trabajaba todo el día y no necesitaba descansos o vacaciones.
En los años sesenta apareció un nuevo tipo de máquinas: las minicomputadoras, éstas resultaron más baratas y más pequeñas; no necesitaba aire acondicionado. Cualquier departamento podía adquirir una minicomputadora. El mercado de las minicomputadoras crecio rápidamente.
La segunda mayor compañía de computadoras fue Digital Equipement Corporation (DEC). Una minicomputadora era capaz de atender a varios usuarios a la vez , esto se le conoce como tiempo compartido.
El surgimiento de las computadoras personales.
A mediados de los años sesenta apareció una nueva tecnología: el microprocesador. Constaba de muchos transistores conectados para dar como resultado un instrumento de computación, que cabía en un chip de silicio.
Sistema operativo: Es un programa que administra y controla el acceso de otros programas a los recursos de la computadora.
Conmutadores de datos
Un conmutador de datos, es un aparato que permitía el acceso a impresoras, un usuario a la vez.
El conmutador de datos proporcionaba a los usuarios una conexión de puerto serial o en paralelo, y quien enviara primero los datos ganaba el acceso a la impresora. Para entregar el control, una PC tenía que mandar una secuencia de caracteres especifica para decir que había terminado.
Aunque estos aparatos funcionaban para las impresoras y los plotters, no permitían compartir discos duros . Además requerían una línea especial entre cada PC y el conmutador .
Tipos de redes
local-area networks (LANs) : Las computadoras están geográficamente cerca, (es decir, en el mismo edificio).
wide-area networks (WANs) : Las computadoras están más alejadas y están conectadas por líneas telefónicas u ondas de radio. Consta de dos o más LANs. Están conectadas generalmente a través de redes públicas como líneas telefónicas, satélites o leased lines (conexiones usadas por empresas para conectar sus oficinas que están geográficamente distantes). La WAN más conocida es Internet.
campus-area networks (CANs): Las computadoras están conectadas en un área geográficamente limitada tales como un campus o una base militar.
metropolitan-area networks (MANs): Una red diseñada para un pueblo o ciudad.
home-area networks (HANs): una red casera que conecta diferentes dispositivos digitales.
Características
Topología : El arreglo geométrico de un sistema de computadoras. Topologías comunes son: bus, estrella, anillo, estrella. Protocolo: Define un conjunto común de reglas y señales sobre una red que las computadoras usan para comunicarse. Protocolos más comunes son: Ethernet, Token-Ring. Arquitectura: se refiere a la combinación de HW y SW que definen sus perfiles de funcionamiento. Punto a punto y cliente/servidor.
Otros términos importantes son:
Nodos: cada una de las computadoras en una red. Servidores: Las computadoras y dispositivos que tienen recursos para una red.
LAN’s
Una red de computadoras que ocupa un área relativamente pequeña. La mayoría de las LAN’s están confinadas a un solo edificio o grupos de ellos. Pero un conjunto de LANs puede estár conectado a cualquier distancia y estar comunicado a través de líneas telefónicas u ondas de radio para llegar lo que se conoce como una WAN.
La mayoría de las LANs conectan computadoras personales y estaciones de trabajo. Cada nodo tiene su propio CPU que ejecuta programas. Pero también puede accesar a datos y dispositivos en cualquier lugar en la LAN. Esto quiere decir que los usuarios pueden compartir dispositivos caros. Hay muchos tipos diferentes de LAN’s. El protocolo más común en PC’s es Ethernet, para apple es AppleTalk.
Los medios de conexión más comunes son cable par trenzado, cable coaxial o fibra óptica. Otros métodos más modernos son usando ondas de radio.
Las LANs pueden tranmitir a muy altas velocidades, pero tienen limitaciones como la distancia en que pueden estar conectados los dispositivos y la cantidad de máquinas conectadas.
HANs – Home Area Network
Es una red establecida en el hogar del usuario que conecta dispositivos digitales personales a múltiples computadoras y sus périféricos. Tales dispositivos pueden ser Teléfonos, televisiones, videojuegos, sistemas de seguridad, aplicaciones inteligentes máquinas de fax, entre otros dispositivos que pueden comunicarse a la red a través de una conexión alámbrica o inalámbrica.
Arquitectura abierta: permite al sistema ser conectado fácilmente a dispositivos y programas hechos por otros fabricantes que están basados en estándares aprobados. Una arquitectura cerrada es lo contrario es decir su diseño es propietario haciendo así dificil la conexión con otros sistemas.
Protocolo
Un conjunto de reglas en cierto formato que se usan para transmitir datos entre dos o más dispositivos. Determina lo siguiente: Tipo de chequeo de error a ser usado Tipo de compresión Cómo se indicará que se ha terminado de enviar un mensaje por el dispositivo transmisor. Como el dispositivo receptor indica que el mensaje ha sido recibido.
Existe una gran variedad de estándares, cada uno con sus ventajas y desventajas inherentes, por ejemplo unos son más robustos, otros más rápidos, etc.
Desde el punto de vista del usuario el único aspecto importante es saber qué protocolo soporta su equipo para saber si es posible la comunicación con otras partes. El protocolo puede ser implementado ya sea por SW o por HW
Topologías de redes Punto−a−punto:
Difusión:
Bus
Satélite
Anillo
Topologías
Es la forma en que el sistema de comunicación está organizado, puede ser desde un punto de vista físico o lógico.
Topología de Bus: Es una arquitectura lineal en la cual las transmisiones desde cualquier punto de la red se propagan a través del medio por lo tanto los datos son recibidos por todos los dispositivos.
El estándar Ethernet 802.3 de la IEEE implementa esta topología. Siendo una de las 3 más usadas. Estas redes son relativamente fáciles de instalar y baratas Una falla en cualquier segmento del cable principal significa que el segmento completo deje de funcionar.
Topología de Anillo: Es una arquitectura en la cual todos los dispositivos están conectados el uno al otro en forma de un ciclo o anillo cerrado, de tal forma que cada dispositivo está conectado directamente a otros dos dispositivos (uno a cada lado). Las redes Token Ring/IEEE802.5 y FDDI implementan una topología de anillo.
Topologías de estrella, árbol y malla
Topología de Estrella: Todos los puntos finales sobre la red están conectados a través de líneas dedicadas a uno solo, llamado Hub o Switch. La principal ventaja de este tipo de redes es la fiabilidad – si un extremo de la red se cae, sólo afectará a los nodos en ese extremo.
Topología de árbol: tiene una arquitectura idéntica a la de BUS, excepto que en esta topología pueden hacerse ramificaciones con múltiples nodos.
Topología de Maya: los dispositivos están conectados con muchas interconexiones redundantes entre nodos. En una topología de maya real, cada nodo tiene una conexion a cada nodo de la red.
Modelo OSI – Open System Interconection Model Define una estructura para implementar protocolos en siete capas. El control es pasado de una capa a la siguiente, comenzando en la capa de aplicación y terminando en la física que es donde se transmite la información.
Estándares de la IEEE
IEEE 802.1: Standards related to network management. IEEE 802.2: General standard for the data link layer in the OSI Reference Model. The IEEE divides this layer into two sublayers -- the logical link control (LLC) layer and the media access control (MAC) layer. The MAC layer varies for different network types and is defined by standards IEEE 802.3 through IEEE 802.5. IEEE 802.3: Defines the MAC layer for bus networks that use CSMA/CD. This is the basis of the Ethernet standard. Also see the Ethernet Designations chart in the Quick Reference section of Webopedia. IEEE 802.4: Defines the MAC layer for bus networks that use a token-passing mechanism (token bus networks). IEEE 802.5: Defines the MAC layer for token-ring networks. IEEE 802.6: Standard for Metropolitan Area Networks (MANs).