Introducción a las Redes Informáticas
La comunicación de la información ha sido una de las preocupaciones del hombre, por ello inventó el telégrafo y luego el teléfono, con el objetivo de comunicarse entre lugares distantes lo más rápidamente posible. Los avances tecnológicos en las telecomunicaciones, sobre todo en satélites de comunicaciones y la conexión en red de computadoras, han permitido que se puedan transmitir datos desde y hacia lugares muy distantes entre sí, a tal velocidad que se pierde la noción de distancia. Esto impacta tanto en la forma de trabajo y organización de las empresas, así como produce cambios en el estilo de vida de la sociedad en general.
Redes de comunicación, no son más que la posibilidad de compartir con carácter universal la información entre grupos de computadoras y sus usuarios; un componente vital de la era de la información.
La generalización del ordenador o computadora personal (PC) y de la red de área local (LAN) durante la década de los ochenta ha dado lugar a la posibilidad de acceder a información en bases de datos remotas, cargar aplicaciones desde puntos de ultramar, enviar mensajes a otros países y compartir archivos, todo ello desde una computadora personal.
Las redes que permiten todo esto son equipos avanzados y complejos. Su eficacia se basa en la confluencia de muy diversos componentes. El diseño e implantación de una red mundial de computadoras es uno de los grandes milagros tecnológicos de las últimas décadas.
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1. ¿Qué es una Red Informática?
Una red de computadoras es un conjunto de equipos informáticos y software conectados entre sí por medio de dispositivos físicos que envían y reciben impulsos eléctricos, ondas electromagnéticas o cualquier otro medio para el transporte de datos, con la finalidad de compartir información, recursos (discos, impresoras, programas, etc.) y ofrecer servicios.
Como en todo proceso de comunicación, se requiere de un emisor, un mensaje, un medio y un receptor.
La finalidad principal para la creación de una red de computadoras es compartir los recursos y la información en la distancia, asegurar la confiabilidad y la disponibilidad de la información, aumentar la velocidad de transmisión de los datos y reducir el costo.
A cada una de las computadoras conectadas a la red se le denomina estación de trabajo o nodo. Se considera que una red es local si solo alcanza unos pocos kilómetros. Si en la red hay una computadora central, a la que el resto las estaciones de trabajo le piden o solicitan recursos (también archivos y servicios), recibe el nombre de servidor y las otras pasan a ser clientes.
2. ¿Cómo se transmite la información por la red?
La información es dividida en el emisor en paquetes, a los cuales se les agrega la dirección de origen, dirección de destino y número de paquete. Luego es transmitida por la red hasta llegar a destino, donde se vuelve a formar el paquete enviado (esto lo hace el protocolo TCP/IP).
Un protocolo es un conjunto de normas que hace estándar la transmisión de información de un nodo de la red a otro.
Modelo cliente / servidor
¿Cómo se transmite la información?
Para que las computadoras que conforman una red puedan comunicarse entre sí, necesitan utilizar un protocolo común, o sea, un conjunto de reglas y acuerdos acerca de cómo transmitir y recibir información, a fin de que sean compatibles entre ellas.
Existen muchos estándares de protocolo, para citar un ejemplo recurrimos al protocolo TCP/IP. TCP/IP son las siglas de Transmission Control Protocol / Internet Protocol, que en realidad conforma una familia de distintos protocolos.
En este modelo, las aplicaciones se dividen de forma que el servidor contiene la parte que debe ser compartida por varios usuarios, y en el cliente permanece sólo lo particular de cada usuario.
Los clientes interactúan con el usuario, usualmente por medio de la interfaz gráfica de un programa, y se comunican con procesos auxiliares que se encargan de establecer la conexión con el servidor, enviar el pedido, recibir la respuesta, manejar las fallas y realizar actividades de sincronización y de seguridad.
Los programas clientes realizan generalmente funciones como:
- Manejo de la interfaz del usuario.
- Captura y validación de los datos de entrada.
- Generación de consultas e informes sobre las bases de datos.
Por su parte los programas servidores realizan, entre otras, las siguientes funciones:
- Gestión de periféricos compartidos.
- Control de accesos concurrentes a bases de datos compartidas.
- Gestión de enlaces de comunicaciones con otras redes de área local o extensa.
Siempre que un cliente requiere un servicio lo solicita al servidor correspondiente, y éste le responde proporcionándolo
3. ¿Qué software es necesario para que funcione una red?
Sistema operativo de red: Permite la interconexión de computadoras para acceder a los servicios y recursos. Al igual que un equipo no puede trabajar sin un sistema operativo, una red de equipos no puede funcionar sin un sistema operativo de red. En muchos casos el sistema operativo de red es parte del sistema operativo de los servidores y de los clientes.
4. Dispositivo de redes
Los equipos que se conectan de forma directa a un segmento de red se denominan dispositivos. Estos dispositivos se clasifican en dos grandes grupos. El primer grupo está compuesto por los dispositivos de usuario final. Los dispositivos de usuario final incluyen los computadores, impresoras, escáneres, y demás dispositivos que brindan servicios directamente al usuario. El segundo grupo está formado por los dispositivos de red. Los dispositivos de red son todos aquellos que conectan entre sí a los dispositivos de usuario final, posibilitando su intercomunicación.
Los dispositivos de red son los que transportan los datos que deben transferirse entre dispositivos de usuario final. Los dispositivos de red proporcionan el tendido de las conexiones de cable, la concentración de conexiones, la conversión de los formatos de datos y la administración de transferencia de datos.
Algunos ejemplos de dispositivos que ejecutan estas funciones son los repetidores, hubs, puentes, switches y routers.
¿Qué hardware es necesario para que funcione una red?
Dispositivos:
Placa de red: tarjeta de interfaz de red (NIC-network interface Controller). Permite conectar directamente el equipo a la red. Es la encargada de controlar el envío y recepción de los datos transmitidos desde y hacia el equipo. Utilizan esta conexión para realizar las tareas de envío de correo electrónico, impresión de documentos, escaneado de imágenes o acceso a bases de datos. Un NIC es una placa de circuito impreso que se coloca en la ranura de expansión de un bus de la motherboard de una computadora, o puede ser un dispositivo periférico.
Módem: Este periférico de entrada/salida permite conectar distintos ordenadores entre sí a través de la línea telefónica, que emite señales analógicas, convertidas en digitales gracias a la demodulación del módem, para acceder a Internet.
Hub: En informática un hub o concentrador es un equipo de redes que permite conectar entre sí otros equipos y retransmite los paquetes que recibe desde cualquiera de ellos a todos los demás. Los hubs han dejado de ser utilizados, debido al gran nivel de colisiones y tráfico de red que propician.
Switches: Conmutador de datos. Este dispositivo cumple con la misma función que el hub. Se diferencia en que posee memoria, guarda información de cada equipo que tiene conectado a cada uno de sus puertos; cuando un equipo envía información a otro, la almacena y luego la envía al equipo destino. De esta forma se evita que haya tráfico de datos innecesario.
Los conmutadores se utilizan cuando se desea conectar múltiples redes, fusionándolas en una sola. Al igual que los puentes, dado que funcionan como un filtro en la red, mejoran el rendimiento y la seguridad de las LANs (Local Área Network- Red de Área Local).
Router: “enrutador” de datos. Este dispositivo es un poco más complejo que el hub y el switch. Se utiliza con el objetivo de conectar dos redes que se encuentran distantes geográficamente; posee memoria y software que le permite establecer el camino que debe seguir la información para llegar a destino.
Repetidores: Son equipos que actúan a nivel físico. Prolongan la longitud de la red uniendo dos segmentos (de una red homogénea) y amplificando la señal, pero junto con ella amplifican también el ruido. La red sigue siendo una sola, con lo cual, siguen siendo válidas las limitaciones en cuanto al número de estaciones que pueden compartir el medio.
Bridges (Puentes): Interconectan segmentos de la red a través de medios físicos diferentes. Los bridges pueden conectar diferentes tipos de redes o redes del mismo tipo. En definitiva, un bridge conecta segmentos de red formando una sola subred (permite conexión entre equipos sin necesidad de routers).
Gateways (Pasarelas): Son equipos para interconectar redes con protocolos y arquitecturas completamente diferentes a todos los niveles de comunicación. La traducción de las unidades de información reduce mucho la velocidad de transmisión a través de estos equipos.
Firewall: Un cortafuego (o firewall en inglés), es un elemento de hardware o software utilizado en una red de computadoras para controlar las comunicaciones, permitiéndolas o prohibiéndolas según las políticas de red que haya definido la organización responsable de la red.
5. Medios de transmisión de datos:
Dependiendo de la forma de conducir la señal a través del medio o soporte físico, se pueden clasificar en dos grandes grupos: medios de transmisión guiados o alámbricos y medios de transmisión no guiados o inalámbricos.
Medios Guiados:
Los cables son el componente básico de todo sistema de cableado. Existen diferentes tipos de cables. La elección de uno respecto a otro depende del ancho de banda necesario, las distancias existentes y el costo del medio.
Cada tipo de cable tiene sus ventajas e inconvenientes; no existe un tipo ideal. Las principales diferencias entre los distintos tipos de cables radican en la anchura de banda permitida y consecuentemente en el rendimiento máximo de transmisión, su grado de inmunidad frente a interferencias electromagnéticas y la relación entre la amortiguación de la señal y la distancia recorrida.
En la actualidad existen básicamente tres tipos de cables factibles de ser utilizados para el cableado en el interior de edificios o entre edificios:
- Par Trenzado: Así, la forma entrelazada permite reducir la interferencia eléctrica tanto exterior como de pares cercanos y permite transmitir datos de forma más fiable. Un cable de par trenzado está formado por un grupo de pares entrelazados (normalmente 2, 4 o 25 pares) de cobre, recubiertos por un material aislante. Es barato, fácil de instalar. Pero por su baja velocidad de transmisión no puede usarse en extensiones mayores a tres metros.
- Coaxial: Consta de un núcleo de hilo de cobre rodeado por un aislante, un apantallamiento o blindaje de metal trenzado y una cubierta externa. El núcleo transporta señales electrónicas que constituyen la información, rodeando al núcleo existe una capa aislante dieléctrica que la separa de la malla de hilo. Con respecto al par trenzado su velocidad de transmisión es mayor, menor interferencia y mayor extensión de cable; pero tiene mayor costo y es más difícil de instalar (se está dejando de utilizar).
- Fibra Óptica: Es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. Tiene mayor velocidad de transmisión comparado con par trenzado y cable coaxil, pero es muy costoso.
Medios NO Guiados:
Las redes inalámbricas poseen ciertas características según el rango de frecuencias utilizado para transmitir, el medio de transmisión pueden ser ondas de radio, las microondas terrestres o satélite, y los infrarrojos. Requieren dispositivos inalámbricos que son muy costosos.
6. Clasificación de redes
Las redes de información se pueden clasificar según su extensión y su topología. Una red puede empezar siendo pequeña para crecer junto con la organización o institución. A continuación, se presenta los distintos tipos de redes disponibles:
Por su extensión:
- Redes PAN: La definición de las redes PAN (Personal Area Networks – Redes de área personal) es la más moderna de todas e incluye aquella red de comunicaciones de datos que abarcan el espacio alrededor de las personas. Aunque no sea estrictamente necesario la mayoría, y las más utilizadas, (bluetooh…) son inalámbricas y permiten la interconexión de diferentes dispositivos de uso personal (teléfonos móviles, tabletas, relojes inteligentes, sistemas deportivos, unidades GPS, etc.) entre sí o bien para conectar con una computadora.
- Redes LAN: Las redes de ámbito local utilizan las siglas LAN (Local Area Networks – Redes de área Local) para indicar las que cuyo ámbito de trabajo abarca un espacio reducido que va desde una habitación a un edificio completo. Éstas permiten la intercomunicación de un gran número de dispositivos a distancias no excesivas y que, generalmente, comparten el mismo direccionamiento y motivo (una empresa, conexión a Internet, etc.). Redes Campus: Las redes Campus son un concepto que viene a definir aquellas que abarcan un ámbito no excesivamente amplio pero que incluye varios edificios. Se trata de un concepto no estándar pero ampliamente utilizado para indicar una red LAN de mayor tamaño donde ya suelen existir diferentes ámbitos de red y se precisan de protocolos de enrutamiento interno. El ejemplo más claro son los campus universitarios (de allí su nombre).
- Redes MAN: (Metropolitan Area Network - Redes de área Metropolitana) es una red de alta velocidad (banda ancha) que da cobertura en un área geográfica más extensa que un campus, pero aun así limitado. Por ejemplo, una red que interconecte los edificios públicos de un municipio dentro de la localidad por medio de fibra óptica.
- Redes WAN: Las redes Wide Area Network (redes de área amplia) son enlaces de gran capacidad y velocidad que se utilizan para interconectar diferentes redes metropolitanas (sobrepasando las fronteras de las ciudades, pueblos o naciones). En éstas encontraremos los servicios de alta velocidad y aquellos encargados de gestionar la disponibilidad de los recursos (enrutamientos alternativos, redundancia, distribución del tráfico, etc.) para permitir que los usuarios finales puedan tener acceso a aquellos servicios que necesiten. Los enlaces se realizan con instalaciones de telecomunicaciones públicas y privadas, además por microondas, satélites y cables interoceánicos. La WAN más conocida es Internet, también llamada “La red de redes (es la unión de redes locales)” y “La autopista de la información” (circula gran cantidad de información constantemente).
Por su Topología:
La topología o forma lógica de una red se define como la forma de tender el cable a estaciones de trabajo individuales; por muros, suelos y techos del edificio. Existe un número de factores a considerar para determinar cuál topología es la más apropiada para una situación dada. Existen tres topologías comunes:
- Anillo:
Las estaciones están unidas unas con otras formando un círculo por medio de un cable común. El último nodo de la cadena se conecta al primero cerrando el anillo. Las señales circulan en un solo sentido alrededor del círculo, regenerándose en cada nodo. Con esta metodología, cada nodo examina la información que es enviada a través del anillo. Si la información no está dirigida al nodo que la examina, la pasa al siguiente en el anillo. La desventaja del anillo es que, si se rompe una conexión, se cae la red completa.
- Bus:
Las estaciones están conectadas por un único segmento de cable. A diferencia del anillo, el bus es pasivo, no se produce regeneración de las señales en cada nodo. Los nodos en una red de "bus" transmiten la información y esperan que ésta no vaya a chocar con otra información transmitida por otro de los nodos. Si esto ocurre, cada nodo espera una pequeña cantidad de tiempo al azar, después intenta retransmitir la información.
- Estrella:
La red se une en un único punto, normalmente con un panel de control centralizado, como un concentrador de cableado (Hub o Switch). Los bloques de información son dirigidos a través del panel de control central hacia sus destinos. Este esquema tiene una ventaja al tener un panel de control que monitorea el tráfico y evita las colisiones y una conexión interrumpida no afecta al resto de la red. Pero si deja de funcionar el Hub o Switch se cae la red completa.
7. Protocolo de red:
Un protocolo de red es como un lenguaje para la comunicación de información. Son las reglas y procedimientos que se utilizan en una red para comunicarse entre los nodos que tienen acceso al sistema de cable. El protocolo más conocido es el TCP/IP. ¿Qué hace el protocolo TCP/IP? TCP/IP es un conjunto de protocolos que permiten la comunicación entre los ordenadores pertenecientes a una red. La sigla TCP/IP significa Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet. El modelo TCP/IP describe un conjunto de guías generales de diseño e implementación de protocolos de red específicos para permitir que un equipo pueda comunicarse en una red. La importancia del modelo TCP/IP es que es el modelo usado para acceder a Internet o a redes internas (Intranet) de computadoras.
EJERCICIO 1
Marque con una cruz la respuesta correcta:
- En el ámbito de la tecnología, también se puede ahorrar recursos utilizando una__________
a) Línea de comunicación
b) Red de computadoras
c) Comunicación de Internet d) Red de teléfono - ¿Cuál es la red más grande del mundo, llamada red de redes?
a) Internet
b) LAN
c) MAN
d) Switch - Es una red pequeña, ya que todas las computadoras que la conforman se encuentran dentro de un solo edificio.
a) Internet
b) LAN
c) WAN
d) Red - Una red LAN se puede conectar con otras redes locales en otros edificios, formando una Wide Área Network.
a) Verdadero
b) Falso - Es una computadora que provee de recursos, archivos y servicios a otros equipos de una red.
a) Administrador de red
b) Servidor
c) Hub
d) Nodo - El cable de fibra óptica está formado por varios hilos trenzados y tiene baja velocidad de transmisión.
a) Verdadero
b) Falso - El cable coaxial transmite información digital a gran velocidad utilizando luz.
a) Verdadero
b) Falso - En una red casera ¿Cada computadora que quieras conectar a tu red se llama NODO?
a) Verdadero
b) Falso - Topología en la cual una conexión interrumpida no afecta al resto de la red.
a) Bus
b) Anillo
c) Estrella - Un protocolo es _______________
a) El conjunto de reglas que rigen el intercambio de información a través de una red de computadoras.
b) Un conjunto de dispositivos que hace posible la comunicación de una red de computadoras.
c) Un medio de transmisión físico.
EJERCICIO 2
Relaciona los conceptos con las descripciones correspondientes:
CONCEPTOS:
- A) [ ] Red de Computadoras
- B) [ ] Servidor
- C) [ ] TCP/IP
- D) [ ] Placa de Red
- E) [ ] Fibra Óptica
- F) [ ] Router
- G) [ ] Red WAN
- H) [ ] Switch
- I) [ ] Estrella
- J) [ ] Topología
DESCRIPCIONES:
- Se utiliza con el objetivo de conectar dos redes que se encuentran distantes geográficamente.
- La más conocida de éste tipo es Internet.
- Topología en la cual si deja de funcionar el Hub o Switch se cae la red completa.
- Conjunto de protocolos que permiten la comunicación entre los ordenadores pertenecientes a una red.
- Es un conjunto de equipos (computadoras y/o dispositivos) conectados por medio de cables, señales, ondas o cualquier otro método de transporte de datos, que comparten Información.
- Se define como la forma de tender el cable a estaciones de trabajo individuales.
- Se utiliza cuando se desea conectar múltiples redes, fusionándolas en una sola.
- Hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir.
- Computadora central, a la que el resto las estaciones de trabajo le piden o solicitan recursos (también archivos y servicios).
- Es la encargada de controlar el envío y recepción de los datos transmitidos desde y hacia el equipo.
EJERCICIO 3
De acuerdo a lo leído, desarrolla los siguientes planteos:
- ¿En qué tipo de lugares y para qué cosas crees que se utilizan redes? Cita algunos ejemplos.
- ¿Qué diferencias existen entre una red local y una red metropolitana?
- ¿Para qué se utilizan los protocolos?
- Analiza el concepto informático de cliente/servidor y describe un ejemplo del ámbito cotidiano donde las personas se comunican y relacionan de esta forma. Coloca las funciones del cliente y del servidor del ejemplo dado.
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