INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS BÁSICOS

Una red es un conjunto de dispositivos conectados entre sí y cuya finalidad es la compartición de recursos (tanto hardware como software).

Para conectar varios ordenadores es necesario disponer de un medio físico que establezca dicha conexión. Este medio puede ser un cable (que puede ser de distinta naturaleza: par trenzado, fibra óptica, coaxial) o el aire (ondas de radio, infrarrojos, láser...). Además del medio se necesitan unos dispositivos (tarjetas) que controlen de alguna forma la comunicación, junto con el software necesario para establecer dicha comunicación interpretando las señales que circulen por este medio de transmisión. Con esto sólo podemos tener una red en su versión más simple.

Realmente este concepto de red se va a ampliando a medida que vamos conectando más ordenadores a la red (incluso a distancias remotas), conectando redes entre si, haciéndose necesario un hardware y un software más sofisticado en la gestión de la red, así como una serie de normas que regulen estos sistemas. Hablamos entonces de un sistema de telecomunicación o teleinformático como un conjunto de recursos hardware y software usados para satisfacer unas determinadas necesidades de transmisión de datos.

Esquema básico de un sistema teleinformático.

• Procesador central (host): se encarga del tratamiento de la información. Se trata de un equipo físico donde se almacena mucha información, que junto con el software adecuado se encarga de las funciones de proceso.

• Unidad de control de comunicaciones: Dispositivo especializado en tareas de comunicaciones que a través del host o procesador central gestiona todas las tareas relacionadas con la transmisión de datos. Su función principal es liberar al procesador central de dichas tareas, actuando como interfaz entre el procesador central y la línea de transmisión.

• MODEM (modulador - demodulador): encargado de adaptar la señal digital manejada internamente por un dispositivo informático a la línea telefónica por naturaleza analógica mediante algún tipo de modulación. El MODEM de otro extremo realizará el proceso contrario (demodulación). Hoy día el concepto de “MODEM” se extiende también a otros dispositivos cuya función en general es adaptar la señal al canal de comunicaciones que nos conecte con el exterior.

¿Porqué las redes?

Hasta no hace mucho tiempo, no se tenía la necesidad de conectar varios ordenadores. Cada usuario trabajaba con su equipo y cuando necesitaba transportar información, lo hacia en un disquete. En la actualidad, el trasiego de informaciones muy importante, por lo que llevar y traer un disquete se hace muy “engorroso”, aparte el tamaño de la información que maneja suele ser bastante mayor de lo que cabe en un disquete. Este es el primer motivo por el que se puede pensar acerca de la necesidad de las redes.

Entrando un poco más en materia se pueden citar motivos de mucho más peso, como:

• Compartición de recursos software.

Es mucho más barato comprar una aplicación para una red de 20 ordenadores que comprar 20 aplicaciones.

• Compartición de recursos hardware.

Evidentemente, también resulta más barato comprar un par de impresoras, un plotter, y un Streamer para la misma red, permitiendo que los 20 ordenadores lo utilicen que comprar uno para cada equipo.

• Economía de la empresa.

En una red tiene cabida cualquier equipo, (en la actualidad un ordenador sin disco duro sirve para poco), no obstante en la red podemos tener ordenadores sin disco duro, de modo que acceda al disco duro del servidor de la red.

• Comunicación entre usuarios.

Dentro de una empresa sin la presencia de los trabajadores debían comunicarse por medio de teléfono o desplazándose.

• Trabajo en grupo.

Facilita el intercambio de información entre los distintos miembros de un grupo de forma rápida y cómoda.

Topología de una red.

Define únicamente la distribución del cable que interconecta los distintos ordenadores.

A la hora de instalar una red es importante seleccionar la topología más adecuada a las necesidades teniendo en cuenta factores como:

• Distribución de los equipos a interconectar.

• Tipo de aplicaciones que se van a ejecutar.

• Inversión que se quiere hacer.

• Trafico que debe soportar la red.

• Capacidad de ampliación de la red.

Existen básicamente tres tipos de topologías puras:

• Topología en bus: Se trata básicamente de un cable que pasa por todas las estaciones que conforman la red a forma de circuito serie.

Ethernet

• Topología en estrella: Consiste básicamente en un nodo central, al que están conectadas todas las estaciones de la red con cables independientes.

Estrella

• Topología en anillo: Se trata de un cable que forma un circuito cerrado y al que están conectadas todas las estaciones de trabajo.

Token Ring

A veces la forma física de la red forma una estrella aunque internamente se trata como un anillo, se dice entonces que la red tiene una topología en estrella, pero se habla de anillo lógico.

Arquitectura de una red.

Cuando se habla de la arquitectura de una red no solo se hace referencia a su topología, sino también al método de acceso al medio que utiliza.

Por tanto, el concepto de arquitectura de red engloba al de topología.

Cuando se habla de arquitectura de una red debe definirse su topología, así como el método que los nodos de la red utilizan para acceder al medio que conforma la red. Por ejemplo: IEEE 802.4.

Terminología básica:

Estación de trabajo: cualquier ordenador conectado a la red.

Antes solo se llamaba estación de trabajo a los ordenadores más potentes, hoy día no es así. El estar conectado a la red no impide que la estación pueda trabajar de nodo independiente y solicitar los servicios de red cuando le sean necesarios.

Funcionalidad del nodo:

• Cliente / Servidor

• Estación central o servidor / Terminal

• Igual a igual

Nodo: Cualquier estación de trabajo, terminal, ordenador personal, impresora o cualquier otro dispositivo conectado a la red. Los dispositivos pueden conectarse a la red a través de un ordenador personal, o directamente si son capaces de soportar una tarjeta de red.

Servidor: Se trata de una estación de trabajo que gestiona algún tipo de dispositivo o recurso físico / lógico de red, como pueden ser impresoras, fax, módems, discos, etc., dando servicio al resto de las estaciones. En función del servicio prestado, se puede hablar de servidor de impresión, servidor de comunicaciones, servidor de ficheros, de aplicaciones, etc.

Estos servidores pueden ser dedicados, cuando no pueden utilizarse para otra cosa, o no dedicados, cuando funcionan como cualquier otro ordenador, además de cómo servidor.

Medio de transmisión: Se trata de cualquier medio físico que pueda transportar información en forma de señales electromagnéticas. El medio de transmisión es el soporte de toda la red.

Existen diferentes medios de transmisión: cable coaxial, fibra óptica, par trenzado (STP, UTP), microondas, ondas de radio, infrarrojos, láser, etc.

Método de acceso al medio: Una vez que se tiene seleccionado el medio de transmisión que se va a utilizar para implementar la red, se debe elegir el método que los diferentes nodos de la red van a emplear para acceder a dicho medio.

Cuando varios dispositivos están compartiendo un medio común es necesaria la implementación de una política de uso de dicho medio: esto es el método de acceso al medio. Suponer que tenemos dos ordenadores de la red que quieren enviar información en un instante determinado: si los ordenadores colocan en el medio físico, sin más, la información, puede ser que ambos paquetes de información choquen y se deterioren, no llegando a ninguno de ellos a su destino.

Cada topología de red utiliza el método más conveniente de acceso al medio: por ejemplo, con una red en anillo, el método utilizado es el pase de testigo, mientras que si se tiene una topología en bus, los métodos de contención son los más adecuados.

Protocolos de red: Establecen cómo se van a comunicar los nodos de la red entre sí, esto es las diferentes reglas y normas que rigen el intercambio de información entre los distintos nodos de la red.

Los protocolos establecen reglas a muchos niveles:

• Como acceder al medio.

• Como encaminar la información desde el origen hasta el destino.

• Normas de funcionamiento de todos y cada uno de los niveles del modelo OSI.

Algunos ejemplos de protocolo son:

• TCP: Protocolo de control de transmisión.

• IP: Protocolo de Internet.

• FTP: Protocolo de transmisión de ficheros.

• X.25

Sistemas operativos de red: además de incluir herramientas propias de los sistemas operativos, como herramientas para el manejo de ficheros y directorios, incluyen herramientas para el uso, gestión y manejo de la red; correo electrónico, envío de mensajes, copia de ficheros entre nodos, ejecución de aplicaciones contenidas en otras maquinas, compartición de recursos hardware (impresoras, fax, etc).

Existen muchos sistemas operativos capaces de gestionar una red, dependientes de la arquitectura que las maquinas utilicen. Los más comunes son: Novell, Lantastic, Windows trabajo en grupo, Unix, Windows NT, Windows 2000 server, Windows 2000 Data Advanced Server.

OSI (Open System Interconnection): Interconexión de sistemas abiertos.

Se trata de un modelo elaborado por la ISO (Organización internacional para la estandarización) que define los protocolos de comunicación en 7 niveles diferentes:

• Aplicación.

• Presentación.

• Sesión.

• Transporte.

• Red.

• Enlace.

• Físico.

Cada nivel se encarga de una parte en el proceso de transmisión, esto es en el proceso de elaboración de la información a transmitir. Cada nivel se apoya en los servicios que le ofrece el nivel inferior y presta servicio a los niveles superiores.

Paquete: Es básicamente un conjunto de información a transmitir entre dos nodos.

Cuando una aplicación quiere enviar información a otra aplicación de otro nodo, lo que hace es empaquetar dicha información, añadiendo datos de control como la dirección de la maquina que envía la información (dirección origen), y la dirección de la maquina a la que va destinada la información (dirección destino).

Por lo tanto cuando se habla de empaquetamiento, se hace referencia al proceso de guardar dentro de un paquete la información que se quiere transmitir.

Trama: El concepto de trama es de más bajo nivel que el de paquete. Una trama es un paquete o parte de un paquete (a veces los paquetes se fragmentan si son muy grandes al que se le añade información de control. Las tramas son los elementos que circulan por el medio físico.

Dirección: Todos los nodos de la red deben tener una dirección que los identifique dentro de la red de forma única.

La dirección de un nodo depende del protocolo de red que se esté utilizando, cada protocolo utiliza un sistema de direccionamiento diferente. Por ejemplo, el protocolo IP utiliza direcciones de 32 bits, los primeros identifican la red y los últimos identifican el nodo dentro de la red.

TCP/IP: Son dos protocolos de comunicaciones. El TCP (protocolo de control de transmisión) que se establece a nivel de transporte en el modelo OSI y el protocolo IP (Protocolo de internet) que se establece a nivel de red. En realidad cuando se habla de TCP/IP se hace referencia a una amplia gama de protocolos representados por estos dos. Estos protocolos son los que utiliza Internet para la conexión de nodos. Sobre ellos se establecen otros protocolos de niveles superiores hasta llegar al nivel de aplicación, en el que se encuentran protocolos tan conocidos como FTP (protocolo para transferencia de ficheros).

Interconexión de redes: A veces se plantea la necesidad de interconectar 2 o más redes, por la necesidad de compartir recursos o la división en dos subredes e una red, para mejorar el rendimiento de esta. En ambos casos sería necesario la presencia de un dispositivo (hubs, bridges, routers, etc.) diseñado para interconectar redes. La diferencia está en el nivel en el que es necesario interconectarlas: no es lo mismo interconectar dos redes con la misma arquitectura, que dos redes con arquitecturas diferentes y con diferentes protocolos.

Como funciona una red.

Un ejemplo practico de una red puede ser el del correo. Cuando alguien desea mandar una carta a otra persona, la escribe, la mete en un sobre con el formato impuesto por correos, le pone un sello y la introduce en el buzón. La carta es recogida por el cartero, clasificada por el personal de correos, según su destino, enviada a través de los medios de transporte a la ciudad destino. Una vez allí otro cartero, irá a llevarla a la dirección indicada en el sobre. SI la dirección no existe, al cabo de cierto tiempo la carta será devuelta por los mismos cauces por los que llegó al supuesto destino.

Más o menos esta es la forma en que funciona la red.

La carta escrita es la información que se quiere transmitir.

El sobre y el sello es el paquete con el formato impuesto por el protocolo que se utiliza en la transmisión.

La dirección del destinatario es la dirección del nodo destino y la dirección del remitente será la dirección del nodo origen.

Los medios de transporte que llevan la carta cerca del destino es el medio de transmisión (cable coaxial, fibra óptica, etc.).

Las normas del servicio de correos, carteros y demás personal, son los protocolos de comunicaciones establecidos.

Supóngase que se esta trabajando con el modelo OSI de la ISO, modelo con 7 niveles diferentes (trabajadores con distintos cargos) desde que se hecha al buzón hasta que llega al destino.

Por ejemplo, una aplicación del nodo A (estará en el nivel de aplicación de la torre de niveles) quiere enviar información a una aplicación del nodo B. La información a transmitir va descendiendo a través de la torre de protocolos del nodo A hasta llegar al último nivel, el físico, que es el que en realidad transmite. Cuando llega al nodo B, la información irá ascendiendo por la torre de protocolos hasta llegar a la dirección destino de dicha información.

Cada nivel por el que pasa la información a transmitir que se ha insertado en un paquete, añade información de control (cabecera), que el mismo nivel en el nodo destino irá eliminado.

Si la información va dirigida a otra red diferente, el paquete debe llegar a un dispositivo de interconexión de redes (router, bridge, gateway) que decidirá dependiendo de su capacidad, el camino que debe seguir la trama. Por eso es imprescindible que el paquete lleve la dirección de destino y que esta contenga además de la dirección que identifica al nodo, la dirección que identifica la red a la que pertenece el nodo.

Direccionamiento IP