CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE REDES DE COMPUTADORES UNICOR

A continuación encontraremos un resumen sobre los conceptos básicos sobre las redes de computadores, este es un trabajo para la clase de Introducción a la Ingeniería de los estudiantes de primer semestre de Ingeniería de Sistemas de la Universidad de Córdoba.

Red informática

Una red informática es un conjunto de dispositivos interconectados entre sí a través de un medio, que intercambian información y comparten recursos. Básicamente, la comunicación dentro de una red informática es un proceso en el que existen dos roles bien definidos para los dispositivos conectados, emisor y receptor, que se van asumiendo y alternando en distintos instantes de tiempo.

Objetivos de una red

El objetivo primordial de una red, en general, es el de compartir recursos entre los equipos integrantes de esa red, sin importar la localización física de cada equipo.

Esos recursos pueden ser de diferentes tipos, dependiendo del plan para el que se armó la red. Por ejemplo, se puede crear una red hogareña de 2 o 3 computadoras para compartir los archivos entre sí, compartir la impresora (que solo está conectada a una de esas computadoras), compartir la conexión a internet, etc.

Internet es, en sí misma, una red de computadoras y dispositivos que permite compartir información a nivel mundial, empleando diversos tipos de dispositivos (celulares, PCs, televisores, etc).

Una red de computadora debe cumplir con el objetivo de ser FIABLE, esto es, que la conexión sea estable.

Elementos básicos de una red:

• Servidor (hardware y software): un servidor es un ordenador de gran capacidad que atiende las peticiones de cientos o miles de ordenadores a los que envía información u ofrece un servicio. El mundo de los servidores es muy complejo. No te preocupes si algunos términos no te resultan del todo claros pues hay profesionales que llevan muchos años trabajando con servidores y realmente es difícil conocer la gran variedad de tipos y nomenclatura que se utiliza para referirse a todos ellos.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             Como vemos, tenemos una máquina servidora que se comunica con variados clientes, todos demandando algún tipo de información. Esta información puede ser desde archivos de texto, vídeo, audio, imágenes, correos, aplicaciones, programas, consultas a base de datos, etc.                                                                                                                                                                                                  A continuación tenemos el hardware que compone a un servidor:                                                                                                                                                                                Por regla general, los servidores suelen ser algo más potentes que un ordenador normal. Sobre todo suelen tener más capacidad tanto de almacenamiento de información como de memoria principal, ya que tienen que dar servicio a muchos clientes. Pero como todo, también depende de las necesidades, ya que podemos tener un servidor de menores prestaciones si vamos a tener pocos clientes conectados, o si los servicios que queramos en el servidor no requieren una gran capacidad servidora. A modo de ejemplo, podríamos hacer funcionar un ordenador en nuestra casa como si fuera un servidor, aunque esto no es lo más habitual. Por general, los servidores suelen estar situados en centros de datos de empresas (edificios con grandes salas dedicadas a alojar a los servidores).                                                                                                                                                                      Hay muchos tipos diferentes de software de servidor y que a menudo trabajan en conjunto con los demás, a continuación definiremos algunos:                                                                                                                                                                     Software de servidor de web: el tipo más común de software de servidor ofrece una serie de archivos en una computadora en la Web en forma de un sitio web. Puede hacer esto utilizando el Protocolo de Transferencia de Hipertexto, o HTTP (por sus siglas en inglés), un método a través del cual los navegadores web solicitan datos de los servidores web y estos responden con los datos, por lo general una combinación de imágenes y archivos HTML. Los servidores web más populares son Apache y Microsoft IIS.                                                                                                                                                                                                                    Software de servidor FTP: mientras que los servidores web utilizan el HTTP, los servidores de FTP utilizan el Protocolo de Transferencia de Archivos (FTP por sus siglas en inglés), que es el método más común para la transferencia rápida de grandes archivos a través de una red. El software de servidor de FTP funciona en conjunción con software de cliente de FTP, que son programas diseñados para que los usuarios realicen las transferencias. Los servidores y clientes de FTP más comunes son Filezilla FTP y Crush.                                                                                                                                                                                                             Software de servidor de correo: los servidores de correo son programas que te permiten enviar y recibir correo electrónico. A diferencia de los servidores web o de FTP, los servidores de correo suelen utilizar tres diferentes protocolos comunes: SMTP (siglas en inglés de Protocolo Simple de Transferencia de Correos), POP (siglas en inglés de Protocolo de Oficina de Correo) e IMAP (siglas en inglés de Protocolo de Acceso a Mensajes de Internet). Los POP e IMAP se utilizan principalmente para la recepción de correo, mientras que el SMTP se puede utilizar para enviarlo o recibirlo. Los servidores de correo más comunes incluyen Eudora y Mercury Mail.                                                                                                                                                                                                                                   Software de servidor de base de datos: los servidores de bases de datos, como sugiere su nombre, brindan bases de datos a una red. Las bases de datos proporcionan contenido a la web: pueden contener cualquier cosa, desde artículos hasta números o miembros o un directorio de productos. La capacidad de un servidor de datos está a menudo incluida en una Base de Datos Relacional (RDBMS por sus siglas en inglés), un conjunto de programas que ayudan a crear y mantener bases de datos. Entre las RDBMS más comunes se incluyen Oracle y MySQL.                                                                                                                                                                                                                                                                                   Software de servidor misceláneo: dado que un servidor se define como cualquier programa que se conecta a una red de archivos, los servidores no necesariamente tienen que ayudar en la creación de sitios web. iTunes y otros programas de audio utilizan servidores de música que transmiten música entre computadoras. Los juegos en línea como World of Warcraft utilizan docenas de servidores que permiten a los usuarios conectarse y jugar. Los programas de mensajería instantánea (con la excepción de los programas uno a uno, que evitan al servidor como intermediario) usan también servidores.
           

• Terminales o nodos:                        El terminal o nodo en informática y en las redes de ordenadores o computadoras de área local, es un dispositivo que se encuentra conectado a las Conexiones de red con la capacidad de poder comunicarse con los diferentes dispositivos que se encuentren en la misma, las estructuras de árbol que son utilizadas en las bases de datos y en la programación que esta orientada a objetos, hace referencia este término a una ubicación que viene a ser el conjunto de una información del árbol, donde podría tener diferentes enlaces hacia uno o más nodos, en este punto se puede mostrar en un gráfico donde el nodo viene a ser el punto del mismo que se puede implementar por medio del arrastre del puntero para poder cambiar su forma. Actualmente llamamos "nodo" de una red, en nuestro caso Internet, a cualquier punto de conexión de dicha red, normalmente un ordenador, que tenga una especial importancia para más de un usuario. Lo correcto sería identificar a los nodos por el nombre del Ordenador principal de cada red, pero por simpatía llamamos nodo a la empresa que lo alberga. Internet está compuesta por multitud de Redes, y por lo tanto tiene multitud de nodos.                                                                                                                                                  
• Medios:   los medios son el soporte físico utilizado para el envió de datos por la red. La mayor parte de las redes existentes en la actualidad utilizan como medio de transmisión en cable coaxial, el cable par trenzado (UTP - Unshielded Twisted Pair) y cable de fibra óptica, y también se tenemos los medios inalámbricos.                                                                                                                                                                     CABLE COAXIAL: Contiene un conductor de cobre en su interior evuelto en un aislante para separarlo de un apantallado metálico que evita las interferencias en las transmisiones. y aunque su instalación es complicada evita menos interferencias que el cable UTP.                                                                                                                                                                                                                                                               CABLE UTP: el cable par trenzado es el medio de transmisión más usado a nivel empresarial debido a su gran capacidad. Aunque esta capacidad puede variar de acuerdo a la categoría. Este cable utiliza un conector RJ-45 en las dos puntas y la forma de trasmisión varia según la necesidad. Existen dos diferentes conexiones para el cable par trenzado, una para la conexión punto a punto y otra para conexiones por medio de switchs.                                                                                                                                                                                                                                                     FIBRA ÓPTICA: Consiste en un centro de cristal rodeado de varias capas de material protector, a diferencia de los anteriores este no transmite electricidad sino luz, con lo que se elimina totalmente la interferencia. Ofrece mejores ventajas en cuanto a transmisión ya que tiene mayor capacidad y es capaz de enviar y recibir mayor cantidad de datos.                                                                                                                                                                                                                                                       CONEXIÓN INALÁMBRICA: A diferencia de las tres conexiones anteriores, ésta no utiliza ningún medio físico par la transmisión de datos, para ello hace uso de las ondas de radio de alta frecuencia o ases infrarrojos para establecer la comunicación. Este tipo de conexión esta especialmente diseñada para equipos portátiles y edificios donde no se pueda instalar cableado. Una de las desventajas de estas conexiones es su alto costo y su susceptibilidad a las interferencias electromagnéticas.                                                   
•  Switch: un switch o conmutador es un dispositivo de interconexión de redes informáticas.En computación y en informática de redes, un switch es el dispositivo analógico que permite interconectar redes operando en la capa 2 o de nivel de enlace de datos del modelo OSI u Open Systems Interconnection. Un conmutador interconecta dos o más partes de una red, funcionando como un puente que transmite datos de un segmento a otro. Su empleo es muy común cuando existe el propósito de conectar múltiples redes entre sí para que funcionen como una sola. Un conmutador suele mejorar el rendimiento y seguridad de una red de área local.                                                                          
• Modem: es un acrónimo formado por dos términos: modulación y demodulación. Se trata de un aparato utilizado en la informática para convertir las señales digitales en analógicas y viceversa, de modo tal que éstas puedan ser transmitidas de forma inteligible. En las computadoras u ordenadores, el módem es un periférico de entrada/salida que puede ser tanto interno como externo. Permite conectar una línea telefónica al equipo y acceder a distintas redes, como Internet.¿Cómo funciona un módem? Básicamente su sistema de operación a la hora de establecer la comunicación es el siguiente: lo primero es proceder a detectar el tono de la línea, seguidamente se lleva a cabo la marcación del número correspondiente y en tercer y último lugar se establece el enlace. En el caso de la conexión a Internet por vía telefónica, el módem recibe datos analógicos, se encarga de demodularlos y los convierte en digitales. El dispositivo también realiza el proceso inverso, permitiendo las comunicaciones. No obstante, no son las únicas alternativas. También nos encontramos con la existencia de que la conexión puede llevarse a cabo a través de lo que se conoce como UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter). Este se encuentra situado en lo que es la placa base del dispositivo en cuestión y se encarga de llevar a cabo el control de los distintos puertos.                                                                                                                                                                                          
• Router: es el que se encarga de establecer qué ruta se destinará a cada paquete de datos dentro de una red informática. Puede ser beneficioso en la interconexión de computadoras, en la conexión de los equipos a Internet o para el desarrollo interno de quienes proveen servicios de Internet.                                                                                                              
• Rack: es un término inglés que se emplea para nombrar a la estructura que permite sostener o albergar un dispositivo tecnológico. Se trata de un armazón metálico que, de acuerdo a sus características, sirve para alojar una computadora, un router u otra clase de equipo.                                                                                                                                                                                                                                                         Por lo general, los racks (que también se conocen como cabinas o bastidores) se hallan en los centros de datos que disponen de muchos servidores. El correcto armado de la estructura es esencial para el funcionamiento de los equipos, ya que los cables deben organizarse de manera adecuada para lograr las conexiones.                                                   
•  Repetidor:  un repetidor es un dispositivo sencillo utilizado para regenerar una señal entre dos nodos de una red. De esta manera, se extiende el alcance de la red. El repetidor funciona solamente en elnivel físico (capa 1 del modelo OSI), es decir que sólo actúa sobre la información binaria que viaja en la línea de transmisión y que no puede interpretar los paquetes de información. Por otra parte, un repetidor puede utilizarse como una interfaz entre dos medios físicos de tipos diferentes, es decir que puede, por ejemplo, conectar un segmento de par trenzado a una línea de fibra óptica.                                                                                                                                  
• Puente: un puente es un dispositivo de hardware utilizado para conectar dos redes que funcionan con el mismo protocolo. A diferencia de un repetidor, que funciona en el nivel físico, el puente funciona en el nivel lógico (en la capa 2 del modelo OSI). Esto significa que puede filtrar tramas para permitir sólo el paso de aquellas cuyas direcciones de destino se correspondan con un equipo ubicado del otro lado del puente.                                                                                                                                                                                                                                                                    El puente, se utiliza para segmentar una red, ya que retiene las tramas destinadas a la red de área local y transmite aquellas destinadas para otras redes. Esto reduce el tráfico (y especialmente las colisiones) en cada una de las redes y aumenta el nivel de privacidad, ya que la información destinada a una red no puede escucharse en el otro extremo.

Topología de red

Una red informática está compuesta por equipos que están conectados entre sí mediante líneas de comunicación (cables de red, etc.) y elementos de hardware (adaptadores de red y otros equipos que garantizan que los datos viajen correctamente). La configuración física, es decir la configuración espacial de la red, se denomina topología física. Los diferentes tipos de topología son:

• Topología de bus: La topología de bus es la manera más simple en la que se puede organizar una red. En la topología de bus, todos los equipos están conectados a la misma línea de transmisión mediante un cable, generalmente coaxial. La palabra "bus" hace referencia a la línea física que une todos los equipos de la red.
  
  La ventaja de esta topología es su facilidad de implementación y funcionamiento. Sin embargo, esta topología es altamente vulnerable, ya que si una de las conexiones es defectuosa, esto afecta a toda la red.
• Topología de estrella: en la topología de estrella, los equipos de la red están conectados a un hardware denominado concentrador. Es una caja que contiene un cierto número de sockets a los cuales se pueden conectar los cables de los equipos. Su función es garantizar la comunicación entre esos sockets.
  
  A diferencia de las redes construidas con la topología de bus, las redes que usan la topología de estrella son mucho menos vulnerables, ya que se puede eliminar una de las conexiones fácilmente desconectándola del concentrador sin paralizar el resto de la red. El punto crítico en esta red es el concentrador, ya que la ausencia del mismo imposibilita la comunicación entre los equipos de la red.
  Sin embargo, una red con topología de estrella es más cara que una red con topología de bus, dado que se necesita hardware adicional (el concentrador).
• Topología en anillo: en una red con topología en anillo, los equipos se comunican por turnos y se crea un bucle de equipos en el cual cada uno "tiene su turno para hablar" después del otro.
  
  En realidad, las redes con topología en anillo no están conectadas en bucles. Están conectadas a un distribuidor (denominado MAU, Unidad de acceso multiestación) que administra la comunicación entre los equipos conectados a él, lo que le da tiempo a cada uno para "hablar".

Tipos de redes según su alcance: al margen de que puedan hacerse por cable estructurado, o por vía inalámbrica, las redes pueden dividirse por su alcance o cobertura. Lógicamente, cuanto mayor sea el espacio que queremos abarcar, más difícil y costosa puede resultar la instalación de cables (de hecho, la instalación de algunas de estas redes serían absurdas e impensables para una gran mayoría de las empresas). En cualquier caso, son las siguientes:

    1. RED DE ÁREA PERSONAL (PAN): hablamos de una red informática de pocos metros, algo parecido a la distancia que necesita el Bluetooth del móvil para intercambiar datos. Son las más básicas y sirven para espacios reducidos, por ejemplo si trabajas en un local de una sola planta con un par de ordenadores.

Las redes PAN pueden serte útiles si vas a conectar pocos dispositivos que no estén muy lejos entre sí. La opción más habitual, sin embargo, para aumentar el radio de cobertura y para evitar la instalación de cablea estructurado, suele ser la compra de un router y la instalación de una red de área local inalámbrica.

2. RED DE ÁREA LOCAL (LAN): es la que todos conocemos y la que suele instalarse en la mayoría de las empresas, tanto si se trata de un edificio completo como de un local. Permite conectar ordenadores, impresoras, escáneres, fotocopiadoras y otros muchos periféricos entre sí para que puedas intercambiar datos y órdenes desde los diferentes nodos de la oficina. Las redes LAN pueden abarcar desde los 200 metros hasta 1 kilómetro de cobertura.

3. RED DE ÁREA DE CAMPUS (CAN): supongamos que tenemos varios edificios en los que queremos montar una red inalámbrica. ¿Qué pasa si el área de cobertura debe ser mayor a los 1000 metros cuadrados? Y no lo digo sólo por las universidades; las instalaciones de los parques tecnológicos, recintos feriales y naves comerciales pueden superar perfectamente esa superficie.

En tal caso, tenemos las redes CAN. Habría varias redes de área local instaladas en áreas específicas, pero a su vez todas ellas estarían interconectadas, para que se puedan intercambiar datos entre sí de manera rápida, o pueda haber conexión a Internet en todo el campus.

4. RED DE ÁREA METROPOLITANA (MAN): Mucho más amplias que las anteriores, abarcan espacios metropolitanos mucho más grandes. Son las que suelen utilizarse cuando las administraciones públicas deciden crear zonas Wifi en grandes espacios. También es toda la infraestructura de cables de un operador de telecomunicaciones para el despliegue de redes de fibra óptica. Una red MAN suele conectar las diversas LAN que hay en un espacio de unos 50 kilómetros.

5. RED DE ÁREA AMPLIA (WAN): son las que suelen desplegar las empresas proveedoras de Internet para cubrir las necesidades de conexión de redes de una zona muy amplia, como una ciudad o país.

6. RED DE ÁREA DE ALMACENAMIENTO (SAN): es una red propia para las empresas que trabajan con servidores y no quieren perder rendimiento en el tráfico de usuario, ya que manejan una enorme cantidad de datos. Suelen utilizarlo mucho las empresas tecnológicas. En Cisco te cuentan las ventajas de una red SAN.

7. RED DE ÁREA LOCAL VIRTUAL (VLAN): las redes de las que hablamos normalmente se conectan de forma física. Las redes VLAN se encadenan de forma lógica (mediante protocolos, puertos, etc.), reduciendo el tráfico de red y mejorando la seguridad. Si una empresa tiene varios departamentos y quieres que funcionen con una red separada, la red VLAN.