Componentes Esenciales de una Red

Elementos Lógicos

• Sistema Operativo (SO) de red
• Software de aplicación
• Drivers de las tarjetas de red

Elementos Físicos

• Equipos finales
• Dispositivos de interconexión
• Medios de transmisión
• Elementos de conexión

Topología de Red

Se refiere a la organización o distribución de los equipos, cables y otros componentes de la red. Está determinada únicamente por la configuración de las conexiones entre nodos. Debemos distinguir dos tipos de topologías:

• Topología física: Se refiere a la manera en que los nodos están conectados unos con otros mediante el cableado, es decir, a la disposición física de la red.
• Topología lógica: Es la forma en la que se transmiten las señales por el cable, o lo que es lo mismo, el método que usa un nodo para comunicarse con los demás y la ruta que toman los datos de las redes entre los diferentes nodos, definiendo así el camino lógico que toman los datos para ir de un equipo a otro.

Topología en Estrella

En esta disposición, los diferentes dispositivos se conectan a un nodo central, que gestiona el intercambio de datos entre los equipos; de esta forma, no se comparte el medio de transmisión con el resto de estaciones. Así, cada nodo debe enviar la información y el destinatario de la misma al nodo central, que se encarga de reenviar los datos al destinatario o destinatarios.

Las ventajas que aporta esta tecnología son:

• Es sencillo añadir un nuevo nodo a la red, ya que simplemente hay que conectarlo al dispositivo central.
• Alta tolerancia a fallos. Si hay un fallo en la conexión entre un nodo y el dispositivo central, este nodo quedaría aislado, pero el resto de la red seguirá funcionando.
• El mantenimiento y la monitorización están centralizados.

En cuanto a las desventajas de esta topología tenemos:

• Sobrecarga del nodo central.
• Gran vulnerabilidad ante ataques.

Protocolo ARP

Es un protocolo de comunicaciones muy importante, ya que se encarga de vincular una dirección MAC o dirección física, con una dirección IP o dirección lógica. La dirección IP es un número que se le asigna y hace referencia a un equipo en una red. Tiene como fin facilitar que estos se distingan dentro de la misma. Puede ser pública o privada. La dirección IP pública es la que nos facilita nuestro proveedor de internet (ISP), y que nos identifica en Internet. Por otro lado, la privada es la que se establece en los dispositivos dentro de nuestra red doméstica.

En cuanto a la dirección MAC, es el número que identifica un componente de un equipo, en este caso, la tarjeta de red. Pueden ser utilizadas para permitir o denegar el acceso a internet de un equipo. Por ejemplo, si te banean de un juego, pueden hacerlo por IP o directamente por MAC, lo que no permitiría que tu equipo vuelva a poder acceder pese a que uses otra conexión.

ARP permite que un dispositivo conectado a una red pueda obtener una ruta MAC de otro equipo que está conectado a esa misma red, es decir, se encarga de «localizar» dónde están los demás dispositivos cableados o inalámbricos en la red, preguntando por la dirección MAC de cada uno de ellos enviando un paquete a la dirección de broadcast que es FF:FF:FF:FF:FF:FF. Permite transmitir datos a través de una trama, ya que este protocolo se encuentra a nivel de capa de enlace. Es importante ya que la longitud de las direcciones IP y MAC no son iguales. La primera tiene una longitud de 32 bits y la segunda de 48 bits.

Dirección MAC

La dirección MAC, también llamada dirección de control de acceso de medios, es una identificación única asignada a la interfaz de red de un dispositivo. La dirección MAC se presenta comúnmente como una serie de 12 caracteres hexadecimales, divididos en seis pares. Cada par representa un valor específico y proporciona información sobre el fabricante y el dispositivo. Por ejemplo, «00:1A:2B:3C:4D:5E» podría ser una dirección MAC típica.

• Primeros seis caracteres (OUI): Estos identifican al fabricante del dispositivo y se conocen como Organizational Unique Identifier (OUI).
• Últimos seis caracteres (NIC): Estos identifican de manera única al dispositivo dentro de la red y se conocen como Número de Identificación de Componente de Red (NIC).

Estándares WiFi IEEE 802.11

• 802.11a: Alta velocidad en 5 GHz, menor rango.
• 802.11b: Más lento en 2.4 GHz, buen rango, más interferencia.
• 802.11g: Alta velocidad en 2.4 GHz, buena compatibilidad con 802.11b.
• 802.11n: Alta velocidad en 2.4 GHz y 5 GHz, mejor alcance y rendimiento con MIMO.
• 802.11ac: Velocidades muy altas en 5 GHz, eficiencia mejorada con MU-MIMO y anchos de banda mayores.

Relación entre Ancho de Canal, Tasa de Transmisión de Datos e Interferencias

• Ancho de Canal vs. Tasa de Transmisión de Datos: Un mayor ancho de canal generalmente aumenta la tasa de transmisión de datos porque más datos pueden ser transmitidos en un periodo de tiempo. Sin embargo, la eficiencia puede disminuir si la interferencia aumenta significativamente.
• Ancho de Canal vs. Interferencias: Los canales más anchos (40 MHz, 80 MHz, 160 MHz) son más propensos a la interferencia porque abarcan más espectro, lo que aumenta la probabilidad de solaparse con otras redes y dispositivos. En entornos con muchas redes WiFi, usar canales más anchos puede ser contraproducente debido al aumento de interferencia y congestión.
• Tasa de Transmisión de Datos vs. Interferencias: La tasa de transmisión de datos puede verse afectada negativamente por la interferencia. Cuanta más interferencia haya, más difícil será mantener altas velocidades de transmisión. Los algoritmos de control de calidad de servicio (QoS) y técnicas como el uso de MIMO (Multiple Input Multiple Output) y MU-MIMO (Multi-User MIMO) pueden ayudar a mitigar los efectos de la interferencia.

Conclusión

• Elección del Ancho de Canal: La elección del ancho de canal debe equilibrar la necesidad de alta tasa de transmisión de datos con la posibilidad de interferencia. En entornos con muchas redes WiFi, puede ser más eficaz utilizar canales más estrechos (20 MHz o 40 MHz) para reducir la interferencia.
• Optimización del Rendimiento: En áreas con menos interferencia, se pueden usar canales más anchos (80 MHz o 160 MHz) para maximizar la velocidad. Sin embargo, es crucial considerar el entorno específico y las posibles fuentes de interferencia al configurar una red WiFi.

Diferencias entre las Bandas de 2.4 GHz y 5 GHz

Alcance

• 2.4 GHz:
  • Mayor alcance: Las señales de 2.4 GHz pueden viajar más lejos y penetrar mejor las paredes y otros obstáculos.
  • Mejor para áreas grandes: Ideal para cubrir áreas más amplias y entornos con muchas paredes u obstáculos físicos.
• 5 GHz:
  • Menor alcance: Las señales de 5 GHz tienen un alcance más corto y no penetran tan bien las paredes y obstáculos como las señales de 2.4 GHz.
  • Mejor para áreas pequeñas: Más adecuado para entornos abiertos o donde se necesita alta velocidad cerca del punto de acceso.

Interferencias

• 2.4 GHz:
  • Mayor interferencia: Más susceptible a interferencias debido a la gran cantidad de dispositivos que operan en esta banda (microondas, teléfonos inalámbricos, dispositivos Bluetooth, etc.).
  • Saturación del espectro: Más probabilidades de congestión en áreas densamente pobladas debido al uso común de esta banda.
• 5 GHz:
  • Menor interferencia: Menos dispositivos utilizan esta banda, lo que reduce las posibilidades de interferencia.
  • Menor saturación: Más ancho de banda disponible y menos congestión, especialmente en entornos con muchos dispositivos WiFi.

Número de Canales

• 2.4 GHz:
  • Menos canales: Solo 11 canales disponibles en muchos países, de los cuales solo 3 son no superpuestos (1, 6, 11).
  • Congestión de canales: La superposición de canales puede causar interferencia entre redes cercanas.
• 5 GHz:
  • Más canales: Mucho mayor número de canales disponibles (hasta 23 canales no superpuestos en algunos países).
  • Menor congestión: Más canales no superpuestos reducen la interferencia entre redes y mejoran el rendimiento.

Velocidad de Transmisión

• 2.4 GHz:
  • Velocidades más bajas: La banda de 2.4 GHz generalmente ofrece velocidades más bajas comparadas con la banda de 5 GHz.
  • Mejor alcance, pero menos ancho de banda: Adecuada para aplicaciones que no requieren alta velocidad, pero necesitan mayor alcance.
• 5 GHz:
  • Velocidades más altas: La banda de 5 GHz puede soportar velocidades más altas debido a la disponibilidad de canales más amplios (40 MHz, 80 MHz, y 160 MHz).
  • Ideal para aplicaciones de alta demanda: Adecuada para streaming de video en alta definición, juegos en línea, y transferencias de archivos grandes.