REDES

INTRODUCCIÓN TEORICA.

REDES

Una red de computadoras es un conjunto de conexiones físicas y programas de protocolo, empleados para conectar dos o más computadoras.

Aunque hace falta una inversión inicial de cables y otros elementos, una red ayuda a ahorrar dinero en el lugar en donde se la instale.

Una red también permite compartir información y archivos: así, la gente de la oficina puede transferir los datos de una persona a otra. Pero ojo: eso de compartir los archivos no quiere decir que todos tengan acceso a ellos.

Es posible usar contraseñas o identificaciones de usuarios para restringir el acceso a algunos sectores. O para hacer que los documentos sean sólo de lectura y no puedan borrarse o grabarse encima por accidente.

Pero la gran ventaja de compartir la información es que resulta más difícil perder datos o archivos. Las redes ofrecen mejores herramientas de recuperación de archivos perdidos y sistemas de backup centrales que aportan soluciones contra esas pérdidas.

Las conexiones físicas se establecen a través de un conjunto de materiales tales como cables par trenzados, cables coaxiales, fibra óptica, adaptadores de red, que permiten la comunicación entre dos o más computadoras, por medio de transmisión de información en códigos binarios.

El conjunto de software utilizado para la transmisión de datos a través de las conexiones físicas se denominan protocolos de comunicación, estos permiten la sincronización en la transferencia de datos por las redes hasta llegar a su destino. El protocolo más utilizado es TCP/IP.

Las computadoras en red también pueden navegar por el ciberespacio. Y no es necesario que cada una tenga su propio módem.

En el mercado se consiguen módem para múltiples usuarios. Ellos permiten a cada computadora de la red enviar y recibir el correo electrónico, acceder desde lejos a la red con una notebook y navegar por Internet. También pueden usarse módem comunes, con los programas adecuados.

Para PC está, entre otros, el módem Dual Analogue (que trabaja con dos líneas telefónicas y cuesta 550 pesos) y para Mac, el Anymodem Netopia, 753 pesos. Con una sola cuenta de Internet y una única línea telefónica alcanza para todas las computadoras.

COMPONENTES DE UNA RED

De lo que se compone una red en forma básica es lo siguiente:

Servidor (server)

El servidor es la máquina principal de la red, la que se encarga de administrar los recursos de la red y el flujo de la información.
Muchos de los servidores son "dedicados", es decir, están realizando tareas específicas, por ejemplo, un servidor de impresión solo para imprimir; Un servidor de comunicaciones, sólo para controlar el flujo de los datos...etc.
Para que una máquina sea un servidor, es necesario que sea una computadora de alto rendimiento en cuanto a velocidad y procesamiento, y gran capacidad en disco duro u otros medios de almacenamiento.

Estación de trabajo (Workstation)

Es una computadora que se encuentra conectada físicamente al servidor por medio de algún tipo de cable.
Muchas de las veces esta computadora ejecuta su propio sistema operativo y ya dentro, se añade al ambiente de la red.

Sistema Operativo de Red

Es el sistema (Software) que se encarga de administrar y controlar en forma general la red. Para esto tiene que ser un Sistema Operativo Multiusuario, como por ejemplo: Unix, Netware de Novell, Windows NT, etc.

Recursos a compartir

Al hablar de los recursos a compartir , estamos hablando de todos aquellos dispositivos de Hardware que tienen un alto costo y que son de alta tecnología. En éstos casos los más comunes son las impresoras, en sus diferentes tipos: Láser, de color, plotters, etc.

Hardware de Red

Son aquellos dispositivos que se utilizan para interconectar a los componentes de la red, serían básicamente las tarjetas de red (NIC-> Network Interface Cards) y el cableado entre servidores y estaciones de trabajo, así como los cables para conectar los periféricos.

TIPOS DE REDES

El tipo más elemental de red es la LAN. Sin embargo, las configuraciones que se obtienen a medida que se van interconectando las redes dando lugar a otros tipos de redes:

· Red de Área Amplia (WAN).
· Red Regional.
· Backbone.

RED DE ÁREA LOCAL:

La red de área local (Local Area Network: LAN) es la más simple de todas las conexiones que existen, ya que solo enlaza computadoras de un área pequeña como un edificio u oficina, Así mismo, una LAN puede estar conectada con otras LANs a cualquier distancia por medio de línea telefónica y ondas de radio.

Pueden ser desde 2 computadoras, hasta cientos de ellas. Todas se conectan entre sí por varios medios y topología, a la computadora(s) que se encarga de llevar el control de la red es llamada "servidor" y a las computadoras que dependen del servidor, se les llama "nodos" o "estaciones de trabajo".

Los nodos de una red pueden ser PC´s que cuentan con su propio CPU, disco duro y software y tienen la capacidad de conectarse a la red en un momento dado; o pueden ser PC´s sin CPU o disco duro y son llamadas "terminales tontas", las cuales tienen que estar conectadas a la red para su funcionamiento.

Las LANs son capaces de transmitir datos a velocidades muy rápidas, algunas inclusive más rápido que por línea telefónica; pero las distancias son limitadas.

Asimismo, en este tipo de red, tenemos dos sistemas de colocar las computadoras que se van a conectar en red; estos dos sistemas son: El sistema Cliente / Servidor o el sistema Par a Par. En el sistema de cliente/servidor hay una computadora central a la que se conectan las demás. Su tarea es administrar los datos y almacenar los programas. Otro tipo es el par a par: todas las máquinas son iguales, lo que es ideal sólo para cuando no hay más que cuatro o cinco computadoras.

¿Cuál de éstos dos sistemas conviene elegir?

Antes de decidir cuál será el tipo de la red, hay que mirar lo que uno ya tiene. Si hay pocas computadoras y no tienen demasiada capacidad, conviene instalar un sistema par a par. Al ser todas iguales, no hará falta ninguna computadora demasiado potente.

Pero si hay muchas computadoras, lo mejor es poner una red cliente/servidor. Como servidor puede funcionar cualquier máquina con una buena potencia: con una Pentium II es suficiente. Pero también se puede comprar una máquina especialmente creada para ser servidor de redes pequeñas (hasta diez computadoras).

El modelo Altos, de Acer, se consigue por 3.380 pesos y viene con un procesador Pentium II de 233 MHz, 32 megabytes (MB) de memoria y un disco de 4 gigabytes (GB). La línea Netfinity de IBM tiene un servidor Pentium II de 266 MHz y 32 MB de memoria a 2.700 pesos.

Este es el modelo básico y, de acá para arriba, se consiguen otros. Por ejemplo, el 5000 de Netfinity, con una memoria de 2 GB, que cuesta desde 11.050 hasta 15.600 pesos, más IVA.

La principal ventaja de estos servidores es que tienen grandes posibilidades de expansión: pasa mucho tiempo hasta que se quedan cortos de memoria.

Con respecto a la impresora, cualquiera puede conectarse a la computadora servidor (sea láser, chorro de tinta o matricial) y así imprimir desde cualquier computadora cliente conectada con ella. Pero existen algunas impresoras que no necesitan conectarse al servidor. Ellas mismas actúan como terminales de la red, porque traen una placa incorporada. Estas impresoras son láser y, por eso, resultan más caras que las comunes de chorro de tinta. Un modelo es el EPLN 2000, de Epson, que cuesta 1.650 pesos más IVA.

RED DE ÁREA AMPLIA:

Una Red de Área Amplia (Wide Area Network), o WAN, se establece cuando dos o más redes de área local, LANs, se conectan entre sí a través de líneas telefónicas de alta velocidad (a veces vía satélite) para compartir su información. Una red WAN podría ser la red constituida en la universidad en la que se han conectado las LANs existentes en cada uno de los distintos departamentos o facultades. (Op.Cit.)

RED REGIONAL:

Las redes regionales son las que conectan WANs en una determinada área geográfica. Estas redes están interconectadas a otras redes de nivel superior con enlaces T1 de líneas Telefónicas (o vía satélite), capaces de transmitir 1.54 Megabytes por segundo.

RED BACKBONE:

Una red backbone es una red de alto rendimiento formada por líneas telefónicas especiales de alta velocidad (enlaces T3 que pueden transmitir 45 Megabytes por segundo), cables de fibra óptica y enlaces vía satélite. A una red backbone (o columna vertebral) se conectan otras redes de menor rendimiento encargadas de transmitir datos entre computadoras centrales, locales u otras redes de tránsito. (Op. Cit)

Una de las superautopistas de Internet, es la backbone NSFNET en los Estados Unidos. Otras redes importantes existentes en Internet son: NASA, CERN, NREN, BITNET, BARRNET, SURANET, etc.

SISTEMAS O TOPOLOGIAS FISICAS DE LAS REDES

Existen varias formas de conectar físicamente las computadoras o nodos que integran la red, esto da lugar a distintos tipos de configuraciones: bus, estrella, y anillo.

SISTEMA DE RED EN BUS:

Todos los dispositivos están conectados a un único cable. Es simple y económico; pero su alcance es limitado.

En una red en bus cada nodo supervisa la actividad en la línea, los mensajes son detectados por todos los nodos; pero solo es aceptado por él o los nodos a quien va dirigido. Como este sistema se basa en una sola línea de comunicación en común, el sistema fallara si alguno de sus componentes o nodos sufre algún desperfecto, interrumpiendo el flujo de información en la línea.

SISTEMA DE RED EN ESTRELLA:

Así como su nombre lo indica, todas las computadoras se conectan a una computadora central (hub), dando la forma característica a la red. La información transmitida por una computadora o nodo pasa al hub, el cual gestiona la distribución de la información al o a los nodos seleccionados.

Si falla uno de los nodos conectados a la red, esta continua funcionando normalmente, el punto débil del sistema es el hub, ya que si este falla, toda la red se encontrará incomunicada. La estructuración de esta red resulta costosa, ya que todas las computadoras requieren de un cable único e independiente de comunicación para cada nodo adherido a dicha red.

SISTEMA DE RED EN ANILLO:

Los dispositivos o nodos están conectados en círculo cerrado o anillo. Los datos pasan de un nodo a otro en una dirección concreta. A medida que pasa el mensaje cada computadora lee la dirección de destino adjunta, si la dirección coincide con la computadora que la esta leyendo, esta recibe el mensaje. En caso de que no coincidiera, el nodo actúa como repetidor regenerando el mensaje y transmitiéndolo al siguiente nodo.

Este sistema puede cubrir mayores distancias que las anteriores redes mencionadas y puede soportar fallas de alguno de los nodos, ya que el sistema (de modo opcional) realiza un puente en cualquier nodo defectuoso o vacante.

Para disponer de una red existen varios tipos de tecnologías y protocolos en el mercado, pero los más predominantes son Ethernet y Token Ring.

Ethernet comprueba si la conexión esta en uso, si no es así, se procede a la transmisión de los datos. Como las computadoras pueden detectar si la conexión esta ocupada al mismo tiempo que envían los datos, continúa controlando la conexión compartida y dejan de transmitir si se produce una colisión. Por otra parte Token Ring trasmite a través de la red un mensaje especial (clave denominada "Token"), la computadora que recibe este mensaje esta habilitado para transmitir datos, sino tiene información que enviar pasa el mensaje al siguiente nodo.

TRANSMISION DE DATOS EN LAS REDES

La transmisión de datos en las redes, puede ser por dos medios:
Terrestres: Son limitados y transmiten la señal por un conductor físico.
Aéreos: Son "ilimitados" en cierta forma y transmiten y reciben las señales electromagnéticas por microondas o rayo láser.

Terrestres:

Los conectores son tomas que permiten conectar varias computadoras al servidor central y entre sí a la vez. Hay de varios tipos y su elección depende del cable, pueden ser del tipo RJ-45(Cable de Teléfono), las del tipo BNC, ETC...

INTERCONEXIÓN DE LAS REDES

Los datos que viajan por Internet se dividen en pequeños paquetes de información. Estos paquetes son transmitidos desde su computadora a una computadora central y de ahí a otra computadora, siguiendo distintos caminos y tipos de redes y, en consecuencia, por distintos tipos de líneas de comunicación.

Los tipos de enlaces que interconectan las redes van desde líneas de alta velocidad T1 y T3 hasta los módem de 56.6 Kb/s.

Los dispositivos que hacen posible que los datos viajen por las redes son los siguientes: Repetidores, los Hubs o nudos de comunicación, Puentes o Bridges, Routers o encaminadores y gateways o puertas de acceso.

LOS REPETIDORES:

Estos dispositivos son los encargados de amplificar y reconstruir el paso de los datos por todo el trayecto por la red hasta su lugar de destino. Estos también sirven para ampliar una LAN.

LOS HUBS O NUDOS DE COMUNICACIÓN:

Estos dispositivos permiten el enlazar un grupo de computadoras en una Red de Área Local (LAN), y establecer turnos en la comunicación entre ellas.

LOS PUENTES (BRIDGES):

Dispositivos encargados de conectar dos o más Redes de Área Local (LAN) que hagan uso de un mismo protocolo de comunicación.

LOS ROUTERS O ENCAMINADORES:

Son los dispositivos que conectan físicamente las redes en Internet que hacen uso del protocolo TCP/IP. Son puentes de enlace inteligentes que leen la dirección contenida en las primeras líneas de cada paquete, y determinan la mejor forma de enviar el paquete a su destino, teniendo en cuenta lo ocupada que puede estar la red. La última generación de routers puede tomar decisiones de cuál es el mejor camino disponible, el más rápido y el de menor costo.

LOS GATEWAYS O PUERTAS DE ACCESO:

Estos dispositivos son similares a los routers, pero permite el intercambio de datos con redes que utilicen un protocolo distinto al TCP/IP. Por ejemplo, estos dispositivos traducen los datos cuando dos sistemas de correo electrónico utilizan un formato de datos diferentes para enviar los mensajes.

PROGRAMAS PARA TRABAJAR EN LA RED

Según el sistema de red que se haya utilizado para colocar las computadoras, ya sea el sistema cliente / Servidor o el sistema Par a Par, serán los programas a utilizar.

Si hay un sistema de par a par (sin una computadora central o servidor), con que cada máquina tenga un antiguo pero efectivo sistema operativo Windows 3.11 alcanza.

En cambio, si se elige por tener una computadora central, ésta deberá funcionar con un sistema operativo para redes. Los más usados son el Windows NT 4.0 en español, de Microsoft (cuesta 1.150 pesos, con licencia para cinco usuarios) y el Novell Netware 5.0 (1.195 pesos, más IVA, con cinco licencias).

Que las máquinas estén en red no implica que pierdan su independencia. Cada computadora puede tener instalados programas de la red y programas locales, que sólo funcionan para ellas. Por eso, es muy bueno organizar bien el uso de cada máquina para saber qué instalar en cada una. El programa preferido de la red es el Office, que cubre las tareas principales de la oficina.

En el caso del soft para redes hay que tener en cuenta cómo es el sistema de licencias. Algunos programas otorgan una licencia para usar el programa a cada estación de trabajo. Otros soft venden licencias para cada usuario. Por eso, antes de comprar, hay que averiguar muy bien en el distribuidor del software.

Además del programa básico para llevar a cabo las tareas fundamentales de la oficina, después se pueden agregar otros programas especialmente diseñados. Hay programas de gestión y administración. Uno de los más conocidos es el Tango, creado en la Argentina.

Este programa viene en dos formatos distintos. El paquete básico para red incluye soft de ventas, de stock, de proveedores y de fondos. Se consigue por 1.768 pesos, más IVA. Pero también se puede comprar el paquete completo: trae todo lo del básico, y además soft para manejar el movimiento de caja, de compras, de contabilidad y de sueldos (4.000 pesos más IVA).

Claro que también pasa que la empresa encarga a un programador un soft hecho a medida, de acuerdo a sus necesidades. En estos casos puede optarse por instalarlo en toda la red o sólo en varias máquinas, para limitar el uso a algunos usuarios.

¿POR QUÉ LA NECESIDAD DE UN ADMINISTRADOR DE LA RED?

Para evitar que todos metan mano en el sistema y la red se desorganice, es fundamental que la empresa contrate a un administrador de la red. Esta persona debe saber de redes y cumplir con varias tareas más.

Una de sus misiones es administrar a los usuarios: darles de alta (o sea, crear un nombre de usuario y una contraseña), otorgar los permisos para acceder a los datos y organizar los periféricos que usará cada uno.

Otra de sus misiones es instalar los programas de la red. También es el encargado de mantener a los virus alejados de las computadoras, para que no destruyan nada a su paso.

Las copias de resguardo también están en sus manos. El administrador de la red debe hacer los bakcups periódicamente, para que los datos no corran el riesgo de perderse.

Toda la organización de la red debe quedar en sus manos: correo electrónico, bases de datos y programas. También debe arreglar los problemas que aparezcan: cuando algo se descalabre, ahí deberá estar aportando soluciones.

RED TIPO BUS

Generalidades y Consideraciones Practicas.

ANALISIS DE UNA RED DE AREA LOCAL TIPO BUS

Conexión con placa Ethernet

Ethernet es un producto comercial.

• Es una red privada (al servicio de una organización).

• Cadencia efectiva: Cef alrededor de 4 Mbps.

Cef es la cadencia o capacidad efectiva y ésta es la capacidad que tiene la Red para recibir información, es decir, la cantidad de bits por segundo (bps) que se puede introducir en el punto de terminación de Red; dicha capacidad efectiva depende del estado de la red en el instante de introducir información en ella.

• Cadencia Nominal: C es alrededor de 10 Mbps.

C es la cadencia o capacidad nominal y ésta es toda la capacidad que tiene la red para recibir información, es decir, la cantidad de bits por segundo (bps) que se puede introducir. Pero varia según lo que se encuentre conectado a la Red.

• Retardo de tránsito: Despreciable para redes bien dimensionadas (en realidad sabemos que se está en el orden de nanosegundos), pero para cargas altas puede aumentar considerablemente.

• Tasa de fallos: Muy despreciable, (El porcentaje de error(Pe) tiende a 0).

• Disponibilidad: Va a depender de la calidad de los equipos y de la tecnología que emplean. También se hace necesario invertir en mantenimiento para gozar de una mayor disponibilidad, puesto que una red local hay que mantenerla. Por ejemplo, una red de éste tipo, Bus tendrá un mantenimiento más caro y complicado que una red en estrella que cuente con un HUB.

• Cobertura: Típicamente, la planta de un edificio, conectando 10 ó 20 estaciones. Puede llegar a cubrir varios edificios cercanos entre sí, y conectar alrededor de 1000 máquinas, pero en ese caso se suele segmentar la red, además de la necesidad de colocar repetidores...

• Gasto de mantenimiento: Muy bajo, y además depende del tipo de cableado que conecta la red.

b) Técnica de comunicación.

• Acceso múltiple al medio y control de congestión:
  El acceso al medio se realiza por contienda, siguiendo la técnica CSMA/CD 1-persistente (Carrier Sense Multiple Access/ with Collision Detection). Esto quiere decir que cuando una estación quiere transmitir, escucha primero el canal para ver si no hay ninguna estación que ya haya empezado a transmitir. Si el canal está libre, transmite su mensaje. En caso contrario, espera a que esté libre para transmitir (por ello el nombre 1-persistente).

Ahora bien, puede suceder que dos o más estaciones, tras decidir que el canal está libre, transmitieran al mismo tiempo produciéndose por tanto una colisión. Como la estación permanece a la escucha durante la transmisión (por ello el añadido de CD), interrumpe la transmisión inmediatamente al detectar una colisión.

Entonces se pone en marcha (en cada estación que ha enviado una trama que ha colisionado) un algoritmo de resolución de colisiones que se conoce como BEB (Binary Exponential Backoff) y que consiste en una espera aleatoria (entre unos márgenes de tiempo variables que establece el algoritmo) tras la cual se vuelve a escuchar el canal. La medida de esa espera aleatoria va aumentando exponencialmente si se vuelven a repetir colisiones. Así el algoritmo se adapta dinámicamente al número de estaciones que intentan transmitir.

• El encaminamiento está resuelto al tratarse de una red de difusión. Todas las estaciones escuchan en canal y la información llega a todas partes.

• El direccionamiento de las estaciones se realiza con 48 bits. Cada estación tiene una tarjeta con un número único en el mundo. En numeración hexadecimal se representa de la siguiente forma: XX:XX:XX:XX:XX:XX donde cada X es medio byte representado con un número hexadecimal. Los tres primeros bytes representan al fabricante de la tarjeta.

Este plan de numeración se llama plano o no jerárquico, ya que la numeración de dos estaciones no tiene ninguna relación entre sí, aunque éstas se encuentren físicamente cercanas en la red.

Si el bit de mayor orden en la dirección es un cero, se trata del direccionamiento de una sola estación; en caso de que sea un uno se está direccionando un grupo de estaciones (es lo que se conoce como una dirección multicast); y si además todos los bits de la dirección están a "uno" se está empleando una dirección conocida como broadcast, y que permite que la trama sea recibida por todas las estaciones de la red.

• Cableado 10-Base5 o Thick Ethernet, el nombre indica que opera a 10 Mbps, utiliza transmisión en banda base y puede tener segmentos de hasta 500 metros. Presenta el siguiente aspecto:

Aspecto de una red Thick Ethernet

Donde cada elemento realiza las siguientes funciones.

Tap

Como los datos se envían a toda la red, de un extremo a otro, esta señal se refleja por el cable, impidiendo a los otros equipos enviar datos, por este motivo se coloca el Tap, que permite la adaptación de impedancias, haciendo que la señal deje de reflejarse, absorbiendo las señales libres limpiando el cable para que otros equipos puedan enviar datos.

Drop

Cable que va desde el transceptor hasta el terminal. Puede llegar a tener 50 metros.

Transceptor

Existe uno por terminal. Consiste en una abrazadera que hace contacto con el coaxial.

Tarjeta de red

Permite adaptar el terminal a las comunicaciones de red.

Thicknet

Cable coaxial amarillo y grueso, con marcas cada 2,5 metros para efectuar las conexiones.

• Cableado 10Base2 o thin Ethernet. En vez de usar transceptores y thicknet, usa conectores BNC y thinnet (cable coaxial más delgado, flexible y económico que el anterior). En este caso, para instalar un nuevo terminal en la red, se abren los conectores, se pone un conector BNC en "T", y se le conecta el drop correspondiente. Thin Ethernet es más barata y fácil de instalar, pero la longitud máxima de segmento son 200 metros.

Aspecto de una red Thin Ethernet.

BNC en “T”

Permite conectar un nuevo terminal a la red, conectándole el Drop correspondiente.

Thinnet

Cable coaxial delgado, flexible y mas economico que el Thicknet

• Cableado 10-BaseT o estructurado en este tipo de red, los terminales van conectados a un Hub central. Esto introduce mejoras en la gestión y el mantenimiento de la red.

Esquema de un Hub.

El concentrador de cableado, HUB, equivale a tener un bus, y de él se sacan cables de par trenzado, twisted pair, a los que se conectan los terminales. Así pues, conectar un nuevo terminal es algo realmente sencillo, aunque los inconvenientes son que la longitud máxima del par trenzado es de 100 metros y que un HUB que permita conectar muchas estaciones tiene un precio elevado.

Con esta estructura se pretenden salvar los inconvenientes de la estructuras antes comentadas, como son la falta de flexibilidad en el crecimiento y un mantenimiento costoso.

• cableado 10Base-F, usa fibra óptica y es una opción cara, pero tiene una buena inmunidad al ruido siendo el mejor método para conectar edificios separados. La longitud máxima de un segmento es de 2 Km.

DESVENTAJAS DE UNA RED TIPO BUS:

• El funcionamiento de una red, debido a que solo un equipo puede enviar datos a la vez, se ve afectado por el número de equipos conectados al bus, cuando mayor sea la cantidad de equipos en el bus, más equipos estarán esperando a poner datos en él y mas lenta será la red.

Depende también de:

• capacidades de Hardware de los equipos de la Red.

• Números de veces que los equipos de la Red transmiten datos.

• Tipos de aplicaciones que se efectúan en la Red.

• Tipos de cables que se utilizan en la Red.

• Distancia entre los equipos de la Red.

• Etc...