1.4 Topologias de redes

Red en 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.

Construcción
Los extremos del cable se terminan con una resistencia de acople denominada terminador, que además de indicar que no existen más ordenadores en el extremo, permiten cerrar el bus por medio de un acople de impedancias.
Es la tercera de las topologías principales. Las estaciones están conectadas por un único segmento de cable. A diferencia de una red en anillo, el bus es pasivo, no se produce generación de señales en cada nodo o router.
Ventajas
Facilidad de implementación y crecimiento.
Simplicidad en la arquitectura.
Desventajas
Hay un límite de equipos dependiendo de la calidad de la señal.
Puede producirse degradación de la señal.
Complejidad de reconfiguración y aislamiento de fallos.
Limitación de las longitudes físicas del canal.
Un problema en el canal usualmente degrada toda la red.
El desempeño se disminuye a medida que la red crece.
El canal requiere ser correctamente cerrado (caminos cerrados).
Altas pérdidas en la transmisión debido a colisiones entre mensajes.
Es una red que ocupa mucho espacio.

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.
En un anillo doble, dos anillos permiten que los datos se envíen en ambas direcciones. Esta configuración crea redundancia (tolerancia a fallos).
Ventajas
Simplicidad en la arquitectura y facilidad de fluidez de datos
Desventajas
Longitudes de canales
El canal usualmente se degradará a medida que la red crece.

Red estrella 

Una red en estrella es una red en la cual las estaciones están conectadas directamente a un punto central y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente a través de éste. Los dispositivos no están directamente conectados entre sí, además de que no se permite tanto tráfico de información.

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.

Se utiliza sobre todo para redes locales. La mayoría de las redes de área local que tienen un enrutador (router), un conmutador (switch) o un concentrador (hub) siguen esta topología. El nodo central en estas sería el enrutador, el conmutador o el concentrador, por el que pasan todos los paquetes.

Ventajas
Si una PC se desconecta o se rompe el cable solo queda fuera de la red esa PC.
Fácil de agregar, reconfigurar arquitectura PC.
Fácil de prevenir daños o conflictos.
 Desventajas
Si el nodo central falla, toda la red deja de transmitir.
Es costosa, ya que requiere más cable que las topologías bus o anillo.
El cable viaja por separado del hub a cada computadora.

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.
Ventajas 
Es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos.
No puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones.
Cada servidor tiene sus propias comunicaciones con todos los demás servidores.
Si falla un cable el otro se hará cargo del trafico.
No requiere un nodo o servidor central lo que reduce el mantenimiento.
Si un nodo desaparece o falla no afecta en absoluto a los demás nodos.
Desventajas 
Esta red es costosa de instalar ya que requiere de mucho cable.

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.

Ventajas 

El Hub central al retransmitir las señales amplifica la potencia e incrementa la distancia a la que puede viajar la señal.
Se permite conectar más dispositivos gracias a la inclusión de concentradores secundarios.
Permite priorizar y aislar las comunicaciones de distintas computadoras.
Cableado punto a punto para segmentos individuales.
Soportado por multitud de vendedores de software y de hardware.
Desventajas 

Se requiere mucho cable.
La medida de cada segmento viene determinada por el tipo de cable utilizado.
Si se viene abajo el segmento principal todo el segmento se viene abajo con él.
Es más difícil su configuración.
No tiene sentido único.
 

1.3 Descripcion del modelo OSI

El modelo OSI es un modelo conceptual que no define ni especifica interfaces y protocolos, únicamente establece criterios generales sobre cómo concebir las redes de comunicaciones de datos.
El proceso de transmisión de datos, intervienen componentes software y hardware. Debido a ello, los procedimientos se dividen en capas o niveles.
En el modelo OSI se consideran siete niveles, en cada uno de ellos se procesan unidades de información denominadas PDU (Unidad de datos de protocolo). En los ordenadores emisores las PDU se transmiten del nivel superior al inferior, y en cada uno de ellos se añade información de control (cabeceras o terminales DT). En los Ordenadores receptores la información se procesa desde el nivel inferior, comprobando y eliminando en cada nivel las cabeceras o terminales de cada PDU correspondiente a dicho nivel.
1.3.1 Modelo de capas

Capa de aplicacion

 
Dos ordenadores se intercomunican a través de procesos, correspondiente a unas determinadas aplicaciones. El intercambio de información entre dos procesos se efectúa por medio de algún protocolo de la capa de aplicación. Algunos protocolos de la capa de aplicación son TELNET, FTP, SMTP, POP3, DNS, RTP,HTTP.

Capa de Presentación

 
Trata de homogeneizar los formatos de representación de los datos entre equipos de la red.
Para homogeneizar la representación de datos (Textos, Sonidos, imágenes, valores numéricos, instrucciones), la capa de presentación interpreta las estructuras de las informaciones intercambiadas por los procesos de la aplicación y las transforma convenientemente.
Puede realizar transformaciones para conseguir mayor eficacia en la red (compresión de texto y cifrado de seguridad). Los programas del nivel 6 suelen incluirse en el propio Sistema Operativo.
La representación de los caracteres como los datos de texto y numéricos dependen del Ordenador, se representan por códigos de representación EBCDIC, ASCII y UNICODE.

 Capa de sesión

 
Cuando se realiza una transferencia entre dos ordenadores se establece una sesión de comunicaciones entre ambos. La capa de sesión es responsable de :
· Actuar de interfaz entre el usuario y la red, gestionando el establecimiento de la conexión entre procesos remotos.
· Establecer un dialogo entre dos equipos remotos para controlar la forma en que se intercambian los datos.
· Identificar los usuarios de procesos remotos
· Cuando se corta la conexión de forma anormal, en la capa de transporte o en inferiores, la capa de sesión puede encargarse de restablecer la sesión de forma transparente al usuario.
Su función es aumentar la fiabilidad de la comunicación obtenible por las capas inferiores, proporcionando el control de la comunicación entre aplicaciones al establecer, gestionar y cerrar sesiones o conexiones entre las aplicaciones que se comunican .

Capa de Transporte

 
Se encarga del transporte de la información, desde la fuente al destino, a través de la red.
Los accesos a la capa de transporte se efectúan a través de puertos (sockets). EL objetivo es realizar un servicio de transporte eficiente entre procesos o usuarios finales. Para dicho fin, toma los mensajes del nivel de sesión, los distribuye en pequeñas unidades (Segmentos) y los pasa a la red. Los protocolos de la capa de transporte se aseguran que todos los segmentos lleguen de forma correcta a su destino, para lo cual realizan detección y corrección de errores, además de controlar el flujo y la secuenciación. Otras funcionalidades es optimizar el transporte, realizando múltiples acciones de varios mensajes en un segmento para abaratar

costes.

 Capa de la Red.

 
Se encarga de Fragmentar los segmentos que se transmiten entre dos equipos de datos en unidades denominadas paquetes. En el ordenador receptor se efectúa el proceso inverso: los paquetes se ensamblan en segmentos.
Realizar el encaminamiento de los paquetes. Se encargará de realizar algoritmos eficientes para la elección de la ruta más adecuada en cada momento, para reexpedir los paquetes en cada uno de los nodos de la red que deba atravesar.
Prevenir la producción de bloqueos así como la congestión en los nudos de la red de transporte que pudiesen producirse en horas punta por la llegada de paquetes en forma masiva.

 Capa de enlace de datos

 
Descompone los mensajes que recibe del nivel superior en tramas o bloques de información, en las que añade una cabecera (DH) e información redundante para control de errores. La cabecera suele contener información de direcciones de origen y destino, ruta que va a seguir la trama, etc … También se encarga de transmitir sin error las tramas entre cada enlace que conecte directamente dos puntos físicos (nodos) adyacentes de la red, y desconectar el enlace de datos sin pérdidas de información.

 Capa Física

 
Es donde se especifican los parámetros mecánicos (grosor de los cables, tipo de conectores), eléctricos (temporizador de las señales, niveles de tensión) de las conexiones físicas.
Las unidades de información que considera son bits, y trata de la transmisión de cadenas de bits en el canal de comunicación (pares trenzados de cobre, cable coaxial, radio, infrarojos, Wifi, fibra óptica), si el emisor envía un 0 , al receptor debe de llegar un 0.

 

1.3.2 Proceso de encapsulado de datos 

 
Todas las comunicaciones de una red parten de un origen y se envían a un destino. La información que se envía a través de una red se denomina datos o paquetes de datos. Si un computador (host A) desea enviar datos a otro (host B), en primer término los datos deben empaquetarse a través de un proceso denominado encapsulamiento. El encapsulamiento rodea los datos con la información de protocolo necesaria antes de que se una al tránsito de la red. Por lo tanto, a medida que los datos se desplazan a través de las capas del modelo OSI, reciben encabezados, información final y otros tipos de información.
Una vez que se envían los datos desde el origen, viajan a través de la capa de aplicación y recorren todas las demás capas en sentido descendente. El empaquetamiento y el flujo de los datos que se intercambian experimentan cambios a medida que las capas realizan sus funciones para los usuarios finales. Las redes deben realizar los siguientes cinco pasos de conversión a fin de encapsular los datos:

1. Crear los datos. Cuando un usuario envía un mensaje de correo electrónico, sus caracteres alfanuméricos se convierten en datos que pueden recorrer la internetwork. 

2. Empaquetar los datos para ser transportados de extremo a extremo. Los datos se empaquetan para ser transportados por la internetwork. Al utilizar segmentos, la función de transporte asegura que los hosts de mensaje en ambos extremos del sistema de correo electrónico se puedan comunicar de forma confiable. 

3. Agregar la dirección de red IP al encabezado. Los datos se colocan en un paquete o datagrama que contiene un encabezado de paquete con las direcciones lógicas de origen y de destino. Estas direcciones ayudan a los dispositivos de red a enviar los paquetes a través de la red por una ruta seleccionada. 

4. Agregar el encabezado y la información final de la capa de enlace de datos. Cada dispositivo de la red debe poner el paquete dentro de una trama. La trama le permite conectarse al próximo dispositivo de red conectado directamente en el enlace. Cada dispositivo en la ruta de red seleccionada requiere el entramado para poder conectarse al siguiente dispositivo. Realizar la conversión a bits para su transmisión. La trama debe convertirse en un patrón de unos y ceros (bits) para su transmisión a través del medio. Una función de temporización permite que los dispositivos distingan estos bits a medida que se trasladan por el medio. El medio en la internetwork física puede variar a lo largo de la ruta utilizada. Por ejemplo, el mensaje de correo electrónico se puede originar en una LAN, atravesar el backbone de una universidad y salir por un enlace WAN hasta llegar a su destino en otra LAN remota
 

1.2 Clasificacion de redes

1.2.1 Redes de acuerdo a su tipo de interconexion 

PAN

Wireless Personal Area Networks, Red Inalámbrica de Área Personal o Red de área personal o Personal area network es una red de computadoras para la comunicación entre distintos dispositivos (tanto computadoras, puntos de acceso a internet, teléfonos celulares, PDA, dispositivos de audio, impresoras) cercanos al punto de acceso. Estas redes normalmente son de unos pocos metros y para uso personal, así como fuera de ella. 

 LAN

Una red de área local, red local o LAN (del inglés local area network) es la interconexión de varias computadoras y periféricos. Su extensión está limitada físicamente a un edificio o a un entorno de 200 metros, con repetidores podría llegar a la distancia de un campo de 1 kilómetro. Su aplicación más extendida es la interconexión de computadoras personales y estaciones de trabajo en oficinas, fábricas, etc.

El término red local incluye tanto el hardware como el software necesario para la interconexión de los distintos dispositivos y el tratamiento de la información.
 

MAN 

Una red de área metropolitana (metropolitan area network o MAN, en inglés) es una red de alta velocidad (banda ancha) que da cobertura en un área geográfica extensa, proporciona capacidad de integración de múltiples servicios mediante la transmisión de datos, voz y vídeo, sobre medios de transmisión tales como fibra óptica y par trenzado (MAN BUCLE), la tecnología de pares de cobre se posiciona como la red mas grande del mundo una excelente alternativa para la creación de redes metropolitanas, por su baja latencia (entre 1 y 50ms), gran estabilidad y la carencia de interferencias radioeléctricas, las redes MAN BUCLE, ofrecen velocidades de 10Mbps, 20Mbps, 45Mbps, 75Mbps, sobre pares de cobre y 100Mbps, 1Gbps y 10Gbps mediante Fibra Óptica.

WAN

Una red de área amplia, con frecuencia denominada WAN, acrónimo de la expresión en idioma inglés Wide Area Network, es un tipo de red de computadoras capaz de cubrir distancias desde unos 100 hasta unos 1000 km, proveyendo de servicio a un país o un continente. Un ejemplo de este tipo de redes sería RedIRIS, Internet o cualquier red en la cual no estén en un mismo edificio todos sus miembros (sobre la distancia hay discusión posible).Muchas WAN son construidas por y para una organización o empresa particular y son de uso privado, otras son construidas por los proveedores de internet (ISP) para proveer de conexión a sus clientes.Hoy en día internet proporciona WAN de alta velocidad, y la necesidad de redes privadas WAN se ha reducido drásticamente mientras que las VPN que utilizan cifrado y otras técnicas para hacer esa red dedicada aumentan continuamente.Normalmente la WAN es una red punto a punto, es decir, red de paquete conmutado. Las redes WAN pueden usar sistemas de comunicación vía satélite o de radio. Fue la aparición de los portátiles y los PDA´s la que trajo el concepto de redes inalámbricas.

1.2.2 Redes De acuerdo a su tipo de conexión

1.2.2.1 Redes Orientadas 

 
Los procesos de red orientados a conexión a menudo se denominan conmutados por circuito. Estos procesos establecen en primer lugar una conexión con el receptor y luego comienza la transferencia de datos. Todos los paquetes se transportan de forma secuencial a través del mismo circuito físico, o más comúnmente, a través del mismo circuito virtual.

En los sistemas orientados a conexión, se establece una conexión entre emisor y receptor antes de que se transfieran los datos. Una red orientada a conexión es aquella en la que inicialmente no existe conexión lógica entre los ETD y la red. Una red orientada a conexión cuida bastante los datos del usuario. El procedimiento exige una confirmación explicita de que se ha establecida la conexión, y si no es así la red informa al ETD solicitante que no ha podido establecer esa conexión.
Las redes conectadas a conexión llevan un control permanente de todas las sesiones entre distintos ETD, e intentan asegurar que los datos no se pierdan en la red. Las redes orientas a conexión suelen compararse conceptualmente con el sistema telefónico. Se hace una llamada, se establece una conexión y luego se produce la comunicación.

El cable coaxial se utiliza para transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado vivo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla o blindaje, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes.
 

El cable de par trenzado es una forma de conexión en la que dos conductores eléctricos aislados son entrelazados para tener menores interferencias y aumentar la potencia y disminuir la diafonía de los cables adyacentes.

La 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. 

1.2.2.2 Redes no orientadas 

 En este tipo de redes cada paquete es ruteado por separado hacia la terminal destino, esto indica que pueden llegar en desorden y es tarea de la capa de transporte re ordenarlos para que formen el paquete original.

Este tipo de redes son llamadas Datagramas, pasan directamente del estado libre al modo de transferencia de datos. En un sistema no orientado a conexión, no se hace contacto con el destino antes de que se envíe el paquete. Una buena analogía para un sistema de entrega no orientado a conexión es el sistema de correos. No se hace contacto con el destinatario antes de que la carta se envíe desde un destino a otro. La carta se envía hacia su destino y el destinatario se entera de su existencia cuando la recibe. Suponemos (Correos mediante) que la carta llega a su destino. Las redes no orientadas a conexión pasan directamente del estado libre al modo de transferencia de datos, finalizado el cual vuelve al estado libre. Además, las redes de este no ofrecen confirmaciones, control de flujo ni recuperación de errores aplicables a toda la red, aunque estas funciones si existen para cada enlace particular, el coste de una red no orientada a conexión es mucho menor. Internet es una enorme red no orientada a conexión en la cual la entrega de paquetes.

 Red por radio Dentro del capítulo de Redes inalámbricas la Red por radio es aquella que emplea la radiofrecuencia como medio de unión de las diversas estaciones de la red.Es un tipo de red muy actual, usada en distintas empresas dedicadas al soporte de redes en situaciones difíciles para el establecimiento de cableado, como es el caso de edificios antiguos no pensados para la ubicación de los diversos equipos componentes de una Red de ordenadores

.

Red por infrarrojos Las redes por infrarrojos permiten la comunicación entre dos nodos, usando una serie de leds infrarrojos para ello. Se trata de emisores/receptores de las ondas infrarrojas entre ambos dispositivos, cada dispositivo necesita "ver" al otro para realizar la comunicación por ello es escasa su utilización a gran escala.Esa es su principal desventaja, a diferencia de otros medios de transmisión inalámbricos (Bluetooth, Wireless, etc.). 

Red por microondas Una red por microondas es un tipo de red inalámbrica que utiliza microondas como medio de transmisión. El protocolo más frecuente es el IEEE 802.11b y transmite a 2.4 GHz, alcanzando velocidades de 11 Mbps (Megabits por segundo). Otras redes utilizan el rango de 5,4 a 5,7 GHz para el protocolo IEEE 802.11a 

1.2.3 Redes de acuerdo a su relacion

1.2.3.1 

Cliente-servidor es una arquitectura que consiste básicamente en un cliente que realiza peticiones a otro programa (el servidor) que le da respuesta.

1.2.3.2
igual-igual es aquella red de computadoras en la que todos o algunos aspectos funcionan sin clientes ni servidores fijos, sino una serie de nodos que se comportan como iguales entre sí.
 

1.1 Concepto de red, su origen

CONCEPTO

Una red de computadoras, también llamada red de ordenadores o red informática, es un conjunto de equipos informáticos 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 para compartir información y recursos. Este término también engloba aquellos medios técnicos que permiten compartir la información. 

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 coste general de estas acciones.

 

ORIGEN 

Se ha dicho que la guerra ha contribuido a desarrollar invenciones que luego resultaron útiles para la Humanidad e Internet es buen ejemplo. Internet tiene su origen en 1968 cuando el Pentágono a través de su DARPA (Agencia de Proyectos Avanzados de Investigación de la Defensa de EE.UU.) financió un proyecto para desarrollar un mecanismo de comunicación que sobreviviera a un conflicto, el proyecto fue bautizado como ARP Anet.

Hasta entonces el sistema de comunicaciones norte-americano era demasiado vulnerable ya que usaba un sistema basado en la comunicación telefónica (Red Telefónica Conmutada, RTC), y por tanto, en una tecnología denominada de conmutación de circuitos, (un circuito es una conexión entre llamante y llamado), que establece enlaces únicos y en número limitado entre importantes nodos o centrales, con el consiguiente riesgo de quedar aislado parte del país en caso de un ataque militar sobre esas arterias de comunicación.