LAS REDES INFORMÁTICAS

1.Qué es una red informática
Los componentes y su funcionamiento.

Una red informática es un conjunto de ordenadores y dispositivos conectados entre sí con el propósito de compartir información y recursos. Realmente consistían en un único ordenador que tenía varios terminales a través de los cuáles los usuarios podían acceder a la información común de manera simultánea. Así funcionan, por ejemplo, las redes con sistema UNIX y los sistemas AS/400 de IBM que utilizan algunas grandes compañías. Con el tiempo surgió la necesidad de conectar varios ordenadores independientes, no terminales, estandarizar los distintos modelos de conexión que fueron apareciendo. Asimismo, no sólo los grandes sistemas empresariales, sino también los sistemas operativos más populares ( como Windows, Nove Mac OS, Linux ), han ido evolucionando para facilitar aún más las conexiones entre distintos equipos.

Componentes y sus funcionamiento:

En un ordenador podremos encontrarnos siempre estos elementos de funcionamiento:

• El emisor, que genera una señal (petición u origen de la comunicación).
• El codificador de esta señal, que prepara la comunicación para que pueda viajar por la línea.
• La línea o medio de comunicación por donde viaja la información.
• El decodificador de la señal, que recoge la señal y la vuelve a traducir para que el receptor procese.
• El receptor o elemento destinatario de la señal.

En las redes informáticas, los ordenadores hacen el papel de emisores y receptores al
mismo tiempo. La línea por donde circula la comunicación es el medio físico por el que viajan los datos, ya sean cables o medios no guiados. Los componentes de la red deben poseer interfaces que sean capaces de conectar los distintos dispositivos y elementos de la red y que preparen la señal para que viaje por el medio establecido
por ejemplo, las tarjetas de red de los ordenadores o los módems. Al igual que ocurre con la comunicación humana, para que la transmisión sea satisfactoria, tanto emisor como el receptor deben hablar el mismo lenguaje y utilizar un sistema común de reglas, que se denomina protocolo. Verás más adelante que el protocolo más utilizado hoy en día en las redes informáticas es el TCP/IP, que es propio de la red Internet.

2.Clasificación de las redes
Por extensión:
La clasificación más común para referirse a los distintos tipos de redes es la referente a su extensión o ámbito:

• Redes de área local (LAN). Su extensión abarca como máximo un edificio. Son las más frecuentes y puedes observarlas en la mayoría de las oficinas y en instalaciones de todo tipo.
• Redes de área metropolitana (MAN). Se extienden por toda una ciudad, incluyendo distintos edificios no adyacentes. Un tipo de red intermedia entra la LAN y la MAN son la
• s CAN, extensión comprende varios edificios del campus de una universidad o de una ciudad empresarial.
• Redes de área extensa (WAN). Son las redes de gran alcance que conectan equipos que se encuentran en distintas ciudades y países o que conectan las distintas redes LAN que una empresa u organización tienen por toda una zona o por todo el mundo interconectadas.
  Esta clasificación corresponde al modelo clásico de redes por tamaño. En la actualidad también podemos hablar de redes PAN y de redes WLAN, que
  estudiarás más adelante.
  Por propiedad:
  Según su nivel de acceso o privacidad, las redes pueden ser:
• Redes públicas. Son aquellas redes cuyo acceso es público y global, de modo que permiten a sus usuarios comunicarse y compartir información y servicios dentro del área pública que abarcan. El ejemplo más claro de red pública y de ámbito mundial es Internet.
• Redes privadas. Son redes restringidas al propietario o a los usuarios que las utilizan. Cuando en este tipo de redes se utilizan herramientas típicas de la red pública
  Internet (web, correo electrónico, FTP, etc.) se denominan intranets.
• Redes privadas virtuales (VPN). Son un tipo de redes resultante de la interconexión de varias redes privadas entre sí, aprovechando la infraestructura de una red global. Se usan generalmente para conectar las sedes de una organización. Así, el concepto extranet se aplica a la unión de varias intranets conectadas entre sí, utilizando como infraestructura la red Internet.
  Por el método de conexión: en esta clasificación podemos distinguir dos grupos de redes:
• Por medios guiados. En ellas, la información viaja en forma de ondas encapsuladas dentro de un cable. Dicho cable puede ser de par trenzado (el más utilizado en redes LAN), coaxial o de fibra óptica.
• Por medios no guiados (inalámbricas). En ellas, la transmisión de la señal se realiza mediante antenas. La información también viaja en forma de onda electromagnética, pero en este caso es por el aire (no puede encapsularse o guiarse). En este grupo se utilizan tecnologías de radiofrecuencia, por satélite y por infrarrojos.
  Por relación funcional:
  Las redes pueden organizarse o trabajar de acuerdo con dos tipos de planteamientos funcionales:
• Redes cliente-servidor.La red cliente-servidor es una red de comunicaciones en la cual los clientes están conectados a un servidor, en el que se centralizan los diversos recursos y aplicaciones con que se cuenta; y que los pone a disposición de los clientes cada vez que estos son solicitados
• Redes punto a punto. También se denominan redes peer to peer o redes entre iguales). En este tipo de redes, todos los nodos o estaciones de trabajo se comportan simultáneamente como clientes y como servidores.
  Por topología:
• La topología es la forma en que podemos conectar las distintas estaciones de trabajo y los diferentes
  medios de transmisión dentro de una red de área local. Existen varias
  topologías, pero todas derivan principalmente de tres tipos: bus, estrella y anillo.
• Topología en bus. Las redes en bus comparten un mismo canal de transmisión, llamado bus. Consiste en un único cable que une secuencialmente todos los quipos de la red. Los extremos del bus se cierran con un terminador. Los conectores del cable a los ordenadores se llaman BNC.
• Topología en anillo. Es una red cerrada en la que los equipos se sitúan de una forma similar a la del bus, pero en este caso formando un anillo completamente cerrado, con lo que el cable no tiene terminadores. La información circula en un sentido por este anillo y cada ordenador analiza si él es el destinatario de la información; si no es así, la deja pasar hasta el siguiente equipo, y así sucesivamente hasta llegar al destinatario.
• Topología en estrella. En este tipo de redes todos los ordenadores están conectados a un dispositivo específico que se encarga de transmitir la información. Este dispositivo suele ser un concentrador o, más frecuentemente, un conmutador (switch). 3.Medios de transmisión guiados:
  No todas las redes que utilizan cable son redes Ethernet,que son las más utilizadas para construir redes LAN. Las Ethernet están a su vez catalogadas en distintas adaptaciones, que responden a las características técnicas de las mismas. Las adaptaciones se nombran mediante un número que representa su velocidad de transmisión en megabits por segundo, seguido de la palabra BASE; al final del nombre puede haber un número que representa la longitud máxima del cable por segmento multiplicada por 100, o una letra que especifica el tipo de cable utilizado. El siguiente cuadro contiene las adaptaciones Ethernet más populares:

El cable de par trenzado (UTP y STP:
El cable UTP está formado por hilos de cobre o de aluminio entrelazados entre sí por parejas con objeto de mantener estables las propiedades eléctricas y evitar interferencias con los pares de hilos cercanos. Según el número de pares de hilos utilizados y la longitud de cada trenzado, se obtienen diferentes velocidades de transmisión, lo que la industria ha denominado categorías.

Las instalaciones de cableado estructurado:

El cableado estructurado es la forma en que se organizan o estructuran los cables que sirven de soporte para las comunicaciones de una red de área local, teniendo presentes las necesidades del momento y las posibles ampliaciones. En la mayoría de los casos, el cableado estructurado se basa en la utilización de par trenzado de hilo de cobre o de fibra óptica. Una instalación de cableado estructurado de voz y datos presenta las siguientes ventajas:

• Tiene un coste bastante económico.
• Permite ampliar la red con facilidad.
• Es fácilmente manipulable y fiable.
• Es flexible si se realizan cambios de ubicación de ordenadores o teléfonos.
  En la actualidad, el cableado estructurado reduce las tres topologías clásicas que has estudiado a una sola: la de estrella. Por eso, observarás que todos los nodos y dispositivos de comunicación de las LAN se unen a través de los distintos elementos de interconexión física un único punto o nodo: hub o switch. La elección de esta topología no es casual, ya que es la más segura y práctica:
• Nos permite ampliar la red con nuevos puestos o nodos sin interrumpir su funcionamiento.
• Asegura el funcionamiento de la red en el caso de que falle un segmento o enlace de la estrella (pero no si falla el nodo central).
  La fibra óptica:
  La fibra óptica es un medio de transmisión cada vez más empleado en las redes de datos y telecomunicaciones. Un cable de fibra óptica está compuesto por un grupo de fibras ópticas, cada una de las cuales es un hilo muy fino de material transparente por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. La fuente de luz puede ser láser o un LED. Las principales características de la fibra óptica son las siguientes:
• Su ancho de banda es muy grande: con velocidades de 10 Gbps por cada fibra, se pueden llegar a obtener velocidades de transmisión totales de 10 Tbps.
• Es inmune totalmente a las interferencias electromagnéticas.
• Es segura. Al permanecer el haz de luz confinado en el núcleo, no es posible acceder a los datos trasmitidos por métodos no destructivos.
• Tiene un coste elevado. Necesita usar transmisores y receptores más caros que otros cables.
• Los empalmes entre fibras son difíciles de realizar, lo que dificulta las reparaciones en caso de ruptura del cable.
• Los cables de fibra óptica son una alternativa a los coaxiales en la industria de la electrónica y las telecomunicaciones porque pueden soportar una mayor capacidad de transmisión en mucho menos espacio y con más distancia entre repetidores.
• Las diferentes trayectorias que puede seguir un haz de luz en el interior de una fibra se denominan modos de propagación. Según el modo de propagación tendremos dos tipos de fibra óptica: multimodo y monomodo. La fibra multimodo tiene una distancia de propagación de 2 km. La fibra monomodo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz, cuya transmisión es paralela al eje de la fibra. 4.Medios de transmisión no guiados:
  Las redes de área local inalámbrica o WLAN proporcionan un sistema de comunicación muy flexible al eliminar por completo la utilización de cables. Esto ha hecho que en los últimos años haya tenido una gran aceptación. Aun así, las WLAN no intentan sustituir por completo a las LAN que utilizan cable, sino que sirven como complemento de éstas, debido principalmente a que su velocidad de transmisión es menor que el de las que utilizan cable.
  REDES PERSONALES INALÁMBRICAS
  Bluetooth es un estándar para conectar sin cables diferentes dispositivos electrónicos, como PDAs, móviles, ordenadores portátiles. Bluetooth define un alcance corto de aproximadamente 10 metros y opcionalmente un alcance medio en torno a los 100 metros. Admite la transferencia de datos y voz y puede soportar diferentes combinaciones de conexiones síncronas (voz) y asíncronas (datos) en función de las necesidades del servicio. En una red Bluetooth cualquier dispositivo puede actuar como máster o como esclavo: el máster se encarga de definir cómo se establece la comunicación físicamente mientras que el esclavo coordina sus transmisiones según las especificaciones del máster.
  REDES LOCALES INALÁMBRICAS
  Las WLAN son una extensión y/o una alternativa a las LAN con cables. Los usuarios de una WLAN pueden acceder a los recursos que les ofrece la LAN sin tener que depender de infraestructuras de red (cableado, conectores, etc.). Como ventajas tiene la movilidad, instalación simple, flexibilidad, bajo coste y escalabilidad. Pero sus desventajas de centran en la baja velocidad respecto a una red cableada, retrasos, accesos difíciles (hay edificios que atenúan las señales), consumo de los dispositivos, seguridad e interferencias.
  REDES DE GRAN ALCANCE INALÁMBRICAS
  UMTS: Define una tecnología de comunicaciones inalámbrica optimizada para permitir servicios multimedia de alta velocidad como vídeo, audio y acceso a internet.

5. Elementos típicos de una red LAN
   Concentrador (hub)
   Un concentrador o hub es el dispositivo que centraliza el cableado de una red en estrella y constituye, así, el nodo central de ésta. El hub recibe la señal de una estación de trabajo o segmento de la red que la quiere transmitir y la emite por sus diferentes puertos.
   Conmutador (swítch)
   Un conmutador o switch hace la misma función que un hub, pero de manera más eficiente, pues es capaz de reconocer qué puertos en ese momento tienen actividad y transmitir la señal sólo a éstos, e incluso aprende a qué PC de destino va dirigida, lo que redunda en mayor rapidez.
   Repetidor
   La señal de transmisión se atenúa, o incluso se pierde, cuanto mayor es la distancia a la que se desea transmitir. Un repetidor es un dispositivo hardware encargado de amplificar o regenerar la señal de transmisión. Opera solamente de forma física para permitir que los bits viajen a mayor distancia a través de los medios.
   Bridge (puente)
   Al igual que un repetidor, un bridge o puente puede unir segmentos o grupos de trabajo LAN. Sin embargo, un bridge puede, además, dividir una red para aislar el tráfico o los problemas. Los bridges se pueden utilizar para:

• Interconectar dos redes.
• Extender la longitud de un segmento de la red.
• Reducir los cuellos de botella del tráfico resultantes de un número excesivo de equipos conectados.
• Dividir una red sobrecargada en dos redes separadas, reduciendo así la cantidad de tráfico en cada segmento y haciendo que la red sea más eficiente.
• Enlazar medios físicos diferentes como par trenzado.
  Router (enrutador)
  Un router o enrutador es un dispositivo hardware o software de interconexión de redes de computadoras. Interconecta segmentos de red o redes enteras, aunque éstas tengan distintas tecnologías o especificaciones, siempre y cuando utilicen el mismo protocolo. Desempeña las siguientes funciones:
• Adapta la estructura de información de una red a otra.
• Pasa información de un soporte físico a otro (distintas velocidades y soportes físicos).
• Encamina la información por la ruta óptima. Decide la dirección de la red hacia la que va destinado el paquete de datos (en el caso del protocolo TCP/IP, ésta es la dirección IP).
• Reagrupa la información que viene por rutas distintas.
  Generalmente, el router es el dispositivo que conecta una red LAN a Internet o una LAN a otras LAN. La interconexión de distintas redes LAN mediante routers conforman redes de ámbito superior (MAN yWAN).

5. Protocolos de comunicación. El TCP/IP
   El protocolo de una red es el software necesario para que dos equipos de una red puedan comunicarse entre sí. Como ya sabes, los ordenadores deben hablar el mismo lenguaje para poder compartir la información y los recursos de una red: este lenguaje es el protocolo de comunicación. El protocolo se encuentra en el nivel superior o última capa del modelo OSI, pues corresponde al estadio más lógico (software) de todos los definidos en este modelo. Existen varios tipos de protocolos. Normalmente tienen que ver con el tipo de sistema operativo que se esté utilizando en la red. El sistema operativo suele incluir uno o varios tipos de protocolos que el usuario o el administrador de una red pueden utilizar para conseguir que la red funcione adecuadamente.
   El protocolo TCP/IP
   El protocolo TCP/IP se ha convertido en el protocolo preferido de comunicaciones. La práctica totalidad de la redes LAN lo usan y los sistemas operativos más difundidos lo incorporan como elemento fundamental de su estructura. El TCP/IP se ha convertido en el estándar de comunicación más completo y aceptado. Gracias al TPC/IP, redes heterogéneas y con distintos sistemas operativos pueden comunicarse. Asimismo, muchos componentes de hardware, como impresoras, routers, etc., incorporan en su firmware este protocolo para poder ser configurados dentro de la red.
   La dirección IP
   Una vez instalado el protocolo TCP/IP, cada nodo o elemento de una red (host) debe estar identificado mediante una dirección IP exclusiva. El número IP está formado por un conjunto de cuatro cifras decimales de un byte separadas por puntos. Cada cifra decimal consta de un valor comprendido entre O y 255.
   La máscara de red
   En una red pueden crearse distintas subredes. Para diferenciar los equipos que pertenecen a las distintas subredes de una LAN se utilizan las máscaras de subred, que también se componen de bits de red y bits de host. La dirección IP de una máquina se compone de dos partes cuya longitud puede variar: bits de red,
   que definen la red a la que pertenece el equipo, y bits de host, que son los que distinguen a un equipo de otro dentro de la red. Los bits de red siempre están a la izquierda, y los de host, a la derecha. Por ejemplo, la dirección 195.10.20.4 con máscara 255.255.255.0 indica que hacemos referencia a un nodo que está en la red 195.10.20 y que es el nodo 4. Si embargo, la misma dirección 195.10.20.4, pero con máscara 255.255.0.0, hace referencia al nodo 4 de la subred 20, que a su vez está en la red 195.10.
   Clases de direcciones IP
   La comunidad de Internet ha definido clases de.direcciones IP para dar cabida a redes de distintos tamaños. Hay tres clases de direcciones IP que una organización puede recibir de parte de la Internet Corporation for Assigned Ñames and Numbers (ICANN): clase A, clase B y clase C. En la actualidad, la ICANN reserva las direcciones de clase A para los servidores de Internet (hosts de Internet) y las direcciones de clase B para las medianas o grandes empresas que poseen ordenadores por todo el mundo. Las direcciones de clase C se reservan para las redes LAN Intranets. Cada clase de red permite una cantidad fija de equipos (hosts) y se distingue por el primer conjunto de dígitos de su dirección:

                    Redes según la clase de IP
Clase      Rango       N° de redes    N° de hosts      Máscara de red
A     1.0.0.0-126.0.0.0    126         16.777.214           255.0.0.0
B  128.0.0.0-191.255.0.0  16.384          65.534           255.255.0.0
C  192.0.0.0-223.255.255.0 2.097.152        254          255.255.255.0

Ocurre con frecuencia, en muchas empresas y organizaciones, que un solo equipo tiene conexión a Internet y el resto de los equipos acceden a Internet a través de aquél. En ese caso, sólo el equipo conectado a la red necesita reservar una dirección IP con el ICANN. Sin embargo, los otros equipos seguirán necesitando una dirección IP para comunicarse entre ellos. Los siguientes rangos de IP están reservados a las direcciones privadas que se pueden emplear dentro de cada clase de red:

• Clase A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255 (8 bits de red, 24 bits de host)
• Clase B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255 (16 bits de red, 16 bits de host)
• Clase C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255 (24 bits de red, 8 bits de host)
  Por eso, en la mayoría de las redes LAN que se instalan en la actualidad se usa un identificador de red típico que no produce conflictos con Internet: 192.168.1.x o bien 192.168.0.x. Cada equipo tendrá un identificador de host entre 1 y 255 en el lugar donde aparece la x. De esta forma podemos tener las siguientes direcciones IP en distintas redes LAN: 192.168.1.56, 192.168.0.167, 192.168.1.200
  Enrutamiento o puerta de enlace
  Para que un ordenador se pueda comunicar con otro, ambos deben pertenecer a la misma red. Cuando dos hosts no se encuentran en la misma red, se utilizan unas tablas de enrutamiento para decidir a qué nodo se transmite la información. Cada vez que una LAN «sale» a Internet, el proveedor de Internet (ISP) asigna a esa LAN una dirección IP dentro de su propia red. Esta dirección es una IP de clase A que puede obtenerse de forma dinámica o fija. Al ser una dirección pública, la red LAN actúa como cualquier otro host en Internet y puede obtener los recursos necesarios de ella. El dispositivo que obtiene la dirección pública es el router o un PC que hace de pasarela. El router o la pasarela tienen dos direcciones IP. Una es para comunicarse con el resto de los nodos de la red LAN y la otra es la dirección IP obtenida del ISP. Los routers tienen integradas las funciones NAT de traducción de IP en su propio software interno, que está almacenado en una memoria de tipo Flash que no se borra aunque se desenchufe.
  El servicio de resolución de nombres (DNS)
  Conocer los distintos números IP de los servidores de Internet resulta demasiado complicado. El DNS es un sistema parecido a la guía de teléfonos. En lugar de recordar direcciones IP complicadas, podemos conectar con un host mediante su nombre DNS, mucho más sencillo. Este sistema tiene su aplicación más inmediata en Internet. Por ejemplo, podemos referirnos de la misma forma a la dirección 147.96.1.15 que a la dirección http://www.ucm.es.
  El servicio DHCP
  El DHCP es un protocolo de red que permite a los nodos de una red obtener sus parámetros de configuración IP automáticamente. Se trata de un protocolo típico de redes clienté-servidor en el que, generalmente, el servidor posee una lista de direcciones IP dinámicas y las va asignando a los clientes conforme éstos se van conectando. En las redes punto a punto que se conectan a Internet, el servidor DHCP suele estar integrado en el router Servicios TCP con puerto fijo (mail, FTP, Telnet…).