Este documento describe conceptos básicos sobre redes de computadoras. Explica que existen dos tipos de transmisión de datos, asíncrona y síncrona. También describe la capacidad de transferencia, modulación, multiplexación, protocolos, el proceso de comunicación, tipos de redes como LAN, WAN y MAN, y los modelos OSI y TCP/IP.

1. Conceptos Básicos-Redes de computo

2. Sincronismo En toda transmisión debe existir una relación de receptor y emisor. Existen dos tipos de transmitir datos Asíncrona: o start/stop la cual se modifica el voltaje (que en principio es constante) y que es utilizado con este fin. Síncrona: Utilizando los pulsos del reloj de cada ordenador enviando señales de sincronismo

3. Capacidad de transferencia Es la velocidad por la cual puede transcurrir información a través de un medio, y esto viene definido por dos características fundamentales: Ancho de banda y Relación Señal-Ruido El ancho de la banda esta determinado por el rango de frecuencia que es capaz de transmitir un canal.

4. Modulación Hay q saber diferenciarlo entre las señales analógicas «las q pueden tener un numero infinito de estados» Una señal analógica tiene tres parámetros, Amplitud, Frecuencia y Fase « típicamente se pueden modular en amplitud o en frecuencia» En el caso de la digital, se basa en la Modulación por Impulsos Codificados. E igualmente precias de las tres señales, la diferencia entre ellas es que la portadora y la modulada han de ser forzosamente señales digitales

5. Multiplexación Es el sistema por el cual varios usuarios pueden utilizar la misma línea al mismo tiempo, es decir, compartirla. Hay un equipo, denominado multiplexor, que se encarga de ello y se utilizan dos tipos: la División de Frecuencias, en la cual se introducen distintas portadoras y cada una de ellas a una frecuencia determinada, y la División de Tiempos, es decir, que a cada terminal se le asigna una fracción establecida y van transmitiendo de forma rotativa.

6. Estos sistemas son los que guardan una relación estrecha con el ancho de banda, por ejemplo, por una línea o canal de 64 Khz se pueden transmitir mediante multiplexación, 16 canales de 4 Khz cada uno. Denominaríamosancho de banda al rango de frecuencias capaces de ser transmitidas por una línea.

7. Protocolo El funcionamiento de las redes está sujeto a unas reglas, tanto de hardware como de software, que obligan a seguir determinados criterios. Deben de cumplirse por el emisor y el receptor, pues en caso contrario no hay comunicación, y son los que definen los formatos de los paquetes o las tramas, los sistemas de sincronización, etc

8. EL PROCESO DE LA COMUNICACIÓN

9. La comunicación es el intercambio de información entre distintos agentes. Sus elementos básicos son: Emisor, elemento que envía la información y genera el o los mensajes correspondientes. Medio de transmisión, elemento a través del cual se envían los mensajes Receptor, elemento que debe recibir la información.

10. También hay 2 posibilidades: Un emisor y un receptor Un emisor y varios receptores, cada uno de los cuales debe recibir la misma información.

11. REDES Una red de computadores nace cuando se dispone de más de 1 computador y es necesario el intercambio de información entre ellos. Una de las mejores definiciones sobre la naturaleza de una red es la de identificarla como un sistema de comunicaciones entre computadoras. Como tal, consta de un soporte físico que abarca cableado y placas adicionales en las computadoras, y un conjunto de programas que forma el sistema operativo de red.

12. Red de Computadores Una red de computadores es un sistema de computadores interconectados entre sí. La red más simple posible la forman dos computadores conectados mediante un cable.

13. Funcionalidades Comunicación entre usuarios (clientes). Se trata de comunicar entre 2 o más usuarios, por ejemplo, el envío de una carta, una comunicación tipo chat, una videoconferencia. Obtención de información. Por ejemplo recoger un paquete en correos. Compartir información y recursos. Compartir es la palabra clave de estas redes, y recursos lo que hay que compartir, ya sean discos duros, impresoras, servidores de aplicaciones, servidores de CD-ROM, servidores de fax, etc.

14. Esquema genérico Las redes constan de: Clientes, que son las computadoras que emplean los usuarios de la LAN, y que son los que solicitan la información. Servidores, que son los computadores que contienen la información o recurso compartido. Estas computadoras son las que proporcionan los medios para que el cliente obtenga lo que quiere. En este tipo de redes, el fallo de un computador cliente no afecta a los demás usuarios. También se las conoce a estas redes como de proceso distribuido. Las aplicaciones corren en las computadoras cliente y en el caso de aplicaciones cliente/servidor, se comunican con la parte de la aplicación que corre en el servidor.

15. Protocolos Los protocolos son la base de las comunicaciones entre los dispositivos que forman las redes de datos, es decir, son la base del intercambio de información entre dispositivos. Sin embargo los dispositivos tienen que hablar lenguajes con los que entenderse. Estos lenguajes son los protocolos, y la estructura de los mismos es su sintaxis. Dado que estamos trabajando con redes digitales, la información y estructura de los protocolos siempre es binaria, es decir, está formada por unos y ceros. Así se dice que los datos se transmiten de forma empaquetada, y que viajan como mensajes

16. Ventajas aportadas por el uso de una Red Mantener bases de datos actualizadas instantáneamente y accesibles desde distintos puntos. Facilitar la transferencia de archivos entre miembros de un grupo de trabajo. Compartir periféricos caros (impresoras láser, plotters, discos ópticos, etc.) Bajar el costo del software comprando licencias de uso múltiple en vez de muchas individuales. Mantener versiones actualizadas y coherentes del software. Facilitar la copia de respaldo de los datos. Correo electrónico. Comunicarse con otras redes (bridge). Conectarse con minis y mainframes (Gateway). Mantener usuarios remotos vía modem. Facilita el acceso al sistema para usuarios inexpertos, ya que ingresa directamente a ejecutar sus aplicaciones

17. Redes LAN / WAN LAN:(Local Área Network) nos sirve para una red de área local En cuanto a las velocidades en LAN son de: Ethernet 10 Mbps, 100Mps, 1 Gbps, 10 Gbps Token Ring 4 Mbps, 16 Mbps Bps = bits por segundo WAN: Es para una red global

18. En cuanto a costes, una infraestructura de LAN es bastante más barata que una de WAN. Hay tres topologías básicas:

19. 1. Topología en Estrella Se la llama así pues hay un centro denominado hub hacia el cual convergen todas las líneas de comunicación. Cada máquina tiene un enlace exclusivo con el hub. Los sistemas host - terminales también usan una topología estrella, con el host en el centro, pero se diferencian por la forma de comunicación. En las LANs, el hub es un dispositivo que, sea activo o pasivo, permite que todas las estaciones reciban la transmisión de una; en los sistemas con host, sólo el host recibe. En una red, la comunicación entre dos estaciones es directa; en un sistema con host, una terminal se comunica con el host y el host con la otra. Probablemente la más segura y de mayor uso.

20. 2. Topología en Bus: En esta topología hay un cable que recorre todas las máquinas sin formar caminos cerrados ni tener bifurcaciones. Eléctricamente, un bus equivale a un nodo pues los transceptores de todas las máquinas quedan conectados en paralelo. A los efectos de mantener la impedancia constante en el cableado de la red, se deben conectar dos "terminadores" en ambos extremos del cableado de la misma. Todos los nodos de la red, ya sean ordenadores, impresoras compartidas, etc., están unidas por un cable, en cuyos extremos hay unos dispositivos denominados "terminadores", que evitan en rebote de la señal. La información corre por el cable en ambos sentidos, y tienen el grave inconveniente de que un fallo en la línea es suficiente para "tirar" la red.

21. 3. Topología en Anillo En este caso, las líneas de comunicación forman un camino cerrado. La información generalmente recorre el anillo en forma unidireccional, cada máquina recibe la información de la máquina previa, la analiza, y si no es para ella, la retransmite a la siguiente. Tiene el problema similar al bus en cuanto a ruptura de la línea, y en ese sentido se pueden utilizar los anillos con doble cableado o haciendo pasar el circuito por una central de cables, que detectan y hacen "un puente" en la zona afectada. Cualquiera de los dos sistemas requiere una cantidad de cable muy superior a la normal. El acceso es similar al anterior, se denomina "Paso de testigo en Anillo" o "Token Ring"

23. WAN Una WAN (Wide Área Network) o Red de Área Amplia consiste en 2 o más LANs conectadas entre sí mediante líneas de comunicaciones. Sin embargo, si 2 LANs se comunican mediante una o varias líneas de comunicaciones, los protocolos de estas líneas es distinto del de las LANs.

24. Así en un dispositivo con interfaces de LAN y WAN, que se denomina enrutador (router), cuando la información entra o sale de una interface LAN, se utilizan protocolos de LAN. Pero si son interfaces de WAN, se emplean protocolos de WAN para comunicarse con el otro extremo. Por tanto internamente, estos dispositivos han de poder convertir información en base a protocolos de LAN a WAN y viceversa. En las comunicaciones, 1 kbps son 1000 bps, 1 Mbps son 1000000 bps y 1 Gbps son 10000000000 bps. En WAN, las velocidades oscilan entre las 33k bits por segundo en líneas analógicas hasta 2 Mbps en FrameRelay o E1. En el mundo de las comunicaciones digitales se están alcanzando velocidades superiores pero la relación precio/velocidad es muy superior a las LAN. En WAN el precio del ancho de banda es bastante más caro que en LAN.

25. MAN Una MAN (Metropolitan Área Network) o Red de Área Metropolitana es un concepto intermedio entre LAN y WAN. En cuanto a distancias se corresponde a un ámbito metropolitano, es decir, de una gran ciudad o de un campus universitario. En cuanto a protocolos en general se emplean los de LAN junto con los de WAN, es decir, no unos protocolos específicos. Sin embargo dadas las distancias, siempre acostumbra a haber tramos de cables de fibra óptica y por tanto susceptible de empleo de protocolos asociados a esta tecnología.

26. Características Principales de Red MAN Son redes que se extienden sobre áreas geográficas de tipo urbano, como una ciudad, aunque en la práctica dichas redes pueden abarcar un área de varias ciudades. Son implementadas por los proveedores de servicio de Internet, que son normalmente los proveedores del servicio telefónico. Las MAN normalmente están basadas en estándares SONET/SDH o WDM, que son estándares de transporte por fibra óptica. Estos estándares soportan tasas de transferencia de varios gigabits (hasta decenas de gigabits) y ofrecen la capacidad de soportar diferentes protocolos de capa 2. Es decir, pueden soportar tráfico ATM, Ethernet, Token Ring, FrameRelay o lo que se te ocurra. Son redes de alto rendimiento. Son utilizadas por los proveedores de servicio precisamente por soportar todas las tecnologías que se mencionan. Es normal que en una MAN un proveedor de servicios monte su red telefónica, su red de datos y los otros servicios que ofrezca.

27. Jerarquía de niveles Se entiende por pila de protocolos al conjunto de niveles (con 1 o más protocolos) que permiten las comunicaciones entre dos aplicaciones. Los protocolos son independientes del hardware y el sistema operativo donde estén funcionando. Las pilas de protocolos más conocidas son: -OSI (Open System Interconnection) -TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) -SPX/IPX de Novell Netware -AppleTalk de Apple -DECnet de DEC -Xerox -Banyan VINES -SNA de IBM

28. Modelo OSI (Open System Interconnection) Este modelo ha sido y sigue siendo la referencia de todos los protocolos de redes incluso muchas veces en el ámbito de las comunicaciones. Por esta razón, se aconseja como base para poder organizar y entender los distintos tipos de protocolos y su ámbito de actuación.

29. Este modelo consta de 7 niveles: 7. Aplicación Proporciona servicios de red a aplicaciones de ordenador. 6. Presentación Representación de los datos. Conversión, codificación y compresión. 5. Sesión Controla el diálogo entre clientes (sesiones). 4. Transporte Conexiones extremo a extremo. Segmentación 3. Red Direccionamiento y enrutamiento. 2. Enlace Acceso al medio. 1. Físico Transmisión de bits.

30. A los niveles 1, 2, 3 y 4 se les llama niveles de medios y a los niveles 5, 6 y 7, niveles de host. La frontera entre el nivel de transporte (4) y el nivel de sesión(5) es en realidad la frontera entre los protocolos del nivel de aplicación y los protocolos de los niveles más bajos. Mientras los niveles de sesión, presentación y aplicación tienen que ver con los asuntos relativos de la aplicación, los cuatro niveles más bajos se refieren a los elementos del transporte de la propia red de datos.

31. Nivel de aplicación (7) Este nivel sirve de comunicación para que los procesos de aplicación tengan acceso a los servicios de red. Este nivel representa los servicios a disposición de las aplicaciones del usuario, como por ejemplo el software para la transferencia de ficheros (protocolo FTP), para el acceso a base de datos y para el correo electrónico (protocolo SMTP, MIME, POP3 e IMAP). El nivel de aplicación controla el acceso general a la red, el control de flujo y la recuperación de errores

32. Nivel de presentación (6) El nivel de presentación convierte los datos, vídeo, sonido, gráficos, etc. a un formato adecuado para la transmisión, es decir, es la conversión de los distintos formatos de datos a un formato común. Este nivel determina el formato utilizado para intercambiar datos entre equipos en red. Se puede llamar el traductor de la red. En emisión, este nivel convierte los datos desde un formato enviado por el nivel de aplicación a otro formato intermedio reconocido. En recepción, este nivel convierte el formato intermedio a un formato útil para el nivel de aplicación de ese equipo. En nivel de presentación es responsable de convertir los formatos, traducir los datos, codificarlos datos, cambiar o convertir el juego de caracteres y expandir los comandos gráficos. El nivel de presentación administra también la compresión de datos para reducir el número de bits que se necesita transmitir. Formatos de ficheros gráficos: TIFF, BMP, JPEG, GIF, Codificación de caracteres: ASCII, EBCDIC Formato de ficheros de vídeo y sonido: MPEG, AVI, WAVE, MIDI, MP3.

33. Nivel de presentación (5) El nivel de sesión establece, administra y finaliza las sesiones entre dos hosts que se están comunicando, es decir, controla el diálogo entre dispositivos y clientes. Este nivel permite que dos aplicaciones de dos dispositivos distintos establezcan, usen y finalicen una conexión llamada sesión. Este nivel realiza el reconocimiento de nombres y las funciones, como la seguridad, necesarias para permitir a dos aplicaciones comunicarse a través de la red. El nivel de sesión proporciona la sincronización entre tareas de usuarios colocando puntos de control en el flujo de datos. De esta forma, si la red falla, sólo es preciso retransmitir los datos posteriores al último punto de control. Este nivel lleva también a cabo el control del diálogo entre los procesos de comunicación, regulando que lado transmite, cuando, por cuanto tiempo, etc.

34. Nivel de presentación (4) Los protocolos de este nivel son los responsables de entregar la información entre los extremos. Las funcionalidades de los protocolos de este nivel son: Divide los mensajes largos recibidos de los protocolos de niveles superiores en unidades estructuradas llamadas segmentos. En la recepción se ensamblan los mensajes, volviéndose a obtener los mensajes con el mismo formato en que estaban el dispositivo origen en este nivel. Establece la comunicación entre las conexiones remotas Envía los segmentos al otro extremo Este nivel proporciona control de flujo y control de errores y participa en la solución de problemas relacionados con la transmisión y recepción de mensajes.

35. Nivel de presentación (3) Los protocolos de este nivel son los responsables de las funciones de direccionamiento y control (p.e. enrutamiento) necesarios para mover los datos a través de la red. También estos protocolos tienen que establecer, mantener y finalizar las conexiones, incluyendo la conmutación de mensajes, el enrutamiento, la congestión de mensajes, el ensamblaje de mensajes y la traducción de direcciones lógicas a direcciones físicas. Las direcciones lógicas son aquellas que identifican cada una de las interfaces de los dispositivos y que permiten el direccionamiento de los mensajes. Su sintaxis varía según del protocolo de nivel de red de que se trate.

36. Nivel de presentación (2) Los protocolos de este nivel son los responsables de proporcionar el tránsito de información sobre un medio de transmisión o una tecnología de red. Por tanto este protocolo se identifica con el tipo de acceso al medio y la topología de la red. Esto se consigue empaquetando los bits procedentes de la capa física en bloques de datos, y enviando éstos con la necesaria sincronización y orden. Los protocolos de este nivel efectúan la detección y corrección de errores que puedan producirse en el nivel físico. Las direcciones físicas son aquellas que identifican cada una de las interfaces de los dispositivos y que permiten distinguir unas de otras.

37. Nivel de presentación (1) A este nivel corresponde la determinación de las especificaciones correspondientes a las características mecánicas, eléctricas y de procedimiento requeridas para establecer, mantener y desactivar los enlaces físicos. Por ejemplo, a este nivel se determina las características físicas de los conectores y de los cables que se emplean en las redes. El nivel físico relaciona las interfaces eléctrica, óptica, mecánica y funcional con el cable. Sus funciones son: -Activación y desactivación de la conexión física. -Transmisión de unidades de datos del servicio físico. -Control de nivel físico. -Sincronización a nivel de bit. Las especificaciones de este nivel sirven para que los fabricantes de hardware, hagan que sus dispositivos sean compatibles entre sí, ya sean codificaciones, voltajes, conectores, cables, etc.

38. Niveles TCP/ IP El Departamento de Defensa de EE.UU. (DoD) creó el modelo TCP/IP porque necesitaba una red que pudiera sobrevivir ante cualquier circunstancia, incluso una guerra nuclear. Para mayor ilustración, supongamos que el mundo está en estado de guerra, atravesado en todas direcciones por distintos tipos de conexiones: cables, microondas, fibras ópticas y enlaces satelitales. La capa de aplicación tiene diferentes funciones en cada modelo, aunque se le dé el mismo nombre.

39. Capa de aplicación Los diseñadores de TCP/IP sintieron que los protocolos de nivel superior deberían incluir los detalles de las capas de sesión y presentación. Simplemente crearon una capa de aplicación que maneja protocolos de alto nivel, aspectos de representación, codificación y control de diálogo. El modelo TCP/IP combina todos los aspectos relacionados con las aplicaciones en una sola capa y da por sentado que estos datos están correctamente empaquetados para la siguiente capa

40. Capa de transporte La capa de transporte se refiere a los aspectos de calidad del servicio con respecto a la confiabilidad, el control de flujo y la corrección de errores. Uno de sus protocolos, el protocolo para el control de la transmisión (TCP), ofrece maneras flexibles y de alta calidad para crear comunicaciones de red confiables, sin problemas de flujo y con un nivel de error bajo. TCP es un protocolo orientado a la conexión.

41. Capa de Internet El propósito de la capa de Internet es enviar mensajes desde un origen de cualquier red y que estos mensajes lleguen a su destino independientemente de la ruta y de las redes que se utilizaron para llegar hasta allí. El protocolo específico que rige esta capa se denomina Protocolo Internet (IP). En esta capa se produce la determinación de la mejor ruta. Esto se puede comparar con el sistema postal. Cuando envía una carta por correo, usted no sabe cómo llega a destino (existen varias rutas posibles); lo que le interesa es que la carta llegue.

42. Capa de red El nombre de esta capa es muy amplio y se presta a confusión. También se denomina capa de dispositivo a red. Es la capa que se ocupa de todos los aspectos que requiere un paquete IP para realizar realmente un enlace físico y luego realizar otro enlace físico. Esta capa incluye los detalles de tecnología de LAN y WAN y todos los detalles de las capas físicas y de enlace de datos del modelo OSI.

43. Trabajo realizado por: Raúl Miranda Duban Cáceres