Las redes informáticas

Definimos una red informática como el conjunto de ordenadores y dispositivos electrónicos conectados entre sí por medios físicos o inalámbricos, cuya finalidad es compartir recursos, información y servicios.

Los elementos que constituyen una red informática son: los equipos informáticos, los medios de interconexión y los protocolos.

Clasificación de las redes

Redes según su tamaño o cobertura

• PAN: red de área personal. Interconexión a escasos metros del usuario. Ej.: portátil, PDA y móvil.
• LAN: red de área local. Interconexión en el entorno de un edificio de pocas plantas, limitado por el alcance de la red. Ej.: Varios ordenadores, impresoras y otros dispositivos.
• MAN: red de área metropolitana. Conjunto de redes LAN que se interconectan en el entorno de un municipio. Suele utilizar redes wifi.
• WAN: red de área amplia. Interconecta equipos en un entorno geográfico a nivel de país o continente. Se apoya en estructuras ya creadas, como la red telefónica o cable de fibra óptica. Ej: red de Internet.

Redes según el medio físico utilizado

• Redes alámbricas: utilizan cables para transmitir los datos.
• Redes inalámbricas: utilizan ondas electromagnéticas para enviar y recibir información. Ej. protocolos Wifi y Bluetooth.
• Redes mixtas: Mezclan las tecnologías anteriores.

Redes según su topología

La forma en la que están interconectados los equipos de una red, se llama topología de la red. Existen distintas topologías:

Bus: Consiste en un único cable coaxial (bus) con derivaciones a los equipos. Al final de la línea hay que colocar un terminador.

Anillo: un ordenador recibe un paquete de información con un código de destinatario, si no es él se lo envía al siguiente. Problema: si uno de los ordenadores falla se cae la red.

Estrella: es la más utilizada. Todos los ordenadores están conectados a un dispositivo que distribuye la información: hub o switch.

Árbol: combinación de redes en estrella en la que cada switch se conecta a un servidor o a un switch principal.

Malla: todos los ordenadores interconectados.

Híbridas: cada día es más frecuente encontrar combinaciones de diferentes topologías, como Anillo-estrella, bus-estrella, anillo-estrella-bus.

Redes según su propiedad

Redes públicas. Acceso público y global. Internet

Redes privadas. Restringidas al propietario y usuarios que las utilizan. Se llaman intranets si utilizan herramientas de Internet. Redes privadas virtuales (VPN). Interconexión de varias redes privadas. Conectan sedes de organizaciones. Extranet.

Por su relación funcional

Redes cliente-servidor. Un ordenador central (servidor) y ordenadores clientes o terminales, que se comunican con él.

Redes punto a punto o entre iguales. Todas las estaciones de trabajo se comportan como clientes y como servidores. Menos de 10 usuarios.

Dispositivos físicos de una conexión alámbrica

Los elementos más importantes de una red alámbrica son: tarjeta de red, cables de conexión de red, switch y router.

Tarjeta de red

Dispositivo cuya función es traducir las órdenes que se intercambian entre el ordenador y el resto de equipos. Se conecta a la placa base mediante un bus PCI, o bien se encuentra integrada en la misma. Las redes actuales son de tipo Ethernet, que utilizan el protocolo IEEE 802.3 del Institute of Electrical and Electronics Engineers, americano.

La velocidad de transmisión dependerá del tipo de cable de red que se utilice (coaxial, fibra óptica…) y del tipo de conector (RJ45). Va de 100 Mbps hasta 1000 Mbps.

Cada tarjeta tiene un código único para identificar al equipo en la red llamado número MAC (Media Acces Control), también conocido como dirección física. Este número puede utilizarse, por ejemplo, para filtrar los equipos que se pueden conectar a una red inalámbrica.

Se trata de un número hexadecimal compuesto por seis pares de dígitos. Ejemplo: 00-13-E8-2A-AF-73. El número MAC tiene dos partes:

OUI: otorgados por la IEEE al fabricante. Son los tres primeros pares de dígitos.

NIC: el fabricante identifica la tarjeta de manera única con los últimos 3 pares de dígitos

Cables de conexión de red

Es el soporte físico por donde se transmiten los datos. Puede realizarse mediante cables de pares trenzados, cables coaxiales o a través de la luz, mediante cables de fibra óptica.

Cables de pares trenzados

Es el más utilizado actualmente. Está formado por cuatro pares de hilos de colores, trenzados por parejas para evitar interferencias radioeléctricas. Para la conexión utilizan el conector RJ45. En general se utiliza la categoría de cable CAT-5 o CAT-6 que permite una velocidad de transmisión entre 100 Mbps y 10 Gbps.

La distancia máxima de conexión es de unos 100 metros, debido a la pérdida de señal a través del cable y por las perturbaciones electromagnéticas producidas por aparatos eléctricos.

El cable STP está apantallado y la conexión es más segura que el tipo UTP, que no lo está.

Cables coaxiales

El cable coaxial tiene un núcleo sólido de cobre, que transporta la información, rodeado por un aislante y sobre éste, una malla trenzada que actúa como apantallamiento protegiendo los datos.

El cable coaxial es más resistente a las perturbaciones que el de pares trenzados, pero se atenúa más la señal a larga distancia.

Fibra óptica

Se generalizará en el futuro. Formado por haces de filamentos de vidrio que transmiten los paquetes de información en forma de luz emitida por un láser. Se pueden transmitir hasta 100 haces de luz alcanzando cada uno una velocidad de transmisión de 10 Gb/s y por tanto 10 Tb/s en total.

Dispositivos de interconexión

Concentrador o hub

Hoy día ya no se utilizan debido a su modo de trabajo. Cuando recibe el hub un paquete de información lo transmite a todos los equipos a la vez, sean o no los destinatarios. Esto puede provocar la saturación de la red y que la transmisión sea más lenta y menos eficiente.

Conmutador o switch

La gestión de la información es más avanzada. El switch recibe la señal de una estación de trabajo emisora y la redirige al puerto de la estación destinataria gracias a que almacena las direcciones MAC de cada equipo y solo envía la información al que va dirigida. Esto permite mayor tránsito de información sin que la red se sature.

Enrutador o router

Dispositivo que permite la conexión entre dos redes de ordenadores. Habitualmente se utilizan para conectar una red LAN a una red WAN mediante línea telefónica adaptada a la banda ancha, ADSL.

El router encamina la información por la ruta óptima, decide la dirección de la red hacia el que va destinado el paquete de datos. Posee su propia dirección IP y puede actuar también como switch, ya que contiene varios puertos Ethernet.

Puente (bridge)

Permite unir o dividir una red en segmentos o grupos de trabajo LAN. También permite extender la longitud de un segmento de red. Facilita la gestión y reduce los cuellos de botella por exceso de equipos conectados.

Es una parte de un sistema o una red que está diseñado para bloquear el acceso no autorizado, permitiendo al mismo tiempo comunicaciones autorizadas.

Protocolo TCP/IP

Para que dos equipos de una red puedan comunicarse entre sí es necesario que utilicen el mismo lenguaje. Este lenguaje se llama protocolo de comunicación. El protocolo más extendido y aceptado, sobretodo desde la aparición de Internet, es el TCP/IP. Gracias él, redes heterogéneas y con distintos sistemas operativos pueden comunicarse. Consta de dos partes:

Protocolo IP (Internet Protocol): se encarga de la transmisión de paquetes de información a través de la red. No controla la recepción ni el orden de los paquetes, ya que pueden ir por caminos diferentes.

Protocolo TCP (Transmision Control Protocol): realiza dos tareas:

• En el emisor: divide la información en paquetes + les agrega un código detector de errores + los pasa a IP para que gestione el envío.
• En el receptor: recibe y ordena los paquetes + comprueba que todos son correctos y si no lo son, envía un paquete al emisor para que los vuelva a enviar.

Los números mágicos

Seguramente en más de una ocasión habrás tenido necesidad de configurar tu conexión a Internet y habrás tenido que luchar con montones de números y conceptos extraños: IP, DNS, submáscara de red, gateway… Vamos a ver algunos conceptos de red bajo TCP/IP.

Dirección IP: dirección lógica que identifica de forma única al ordenador en la red. Está formado por 4 números decimales (de 0 a 255) separados por puntos. Ejemplo 192.168.0.2.

Existen varias clases (A, B y C) dependiendo de lo extensa que sea la red. En la actualidad, se reservan las direcciones de clase A para los servidores de Internet, las direcciones de clase B para medianas o grandes empresas que poseen ordenadores por todo el mundo y la clase C para las redes LAN.

En cada clase hay una serie de direcciones que no están asignadas para que puedan utilizarse en redes privadas, como la del instituto o la de casa. Dos o más redes privadas pueden utilizar las mismas direcciones, siempre que no estén conectadas a la misma red.

Diferencias entre IPv4 e IPv6

El Protocolo de Internet versión 4 (IPv4) es un protocolo que se usa en paquetes conmutados de redes Link Layer (por ej. Ethernet). IPv4 provee una capacidad de otorgar direcciones de aproximadamente 4300 millones de direcciones.

El Protocolo de Internet versión 6 (IPv6) es más avanzado y tiene mejores funciones en comparación con el IPv4. Tiene la capacidad de proveer un número infinito de direcciones. Reemplaza al IPv4 para dar lugar a un creciente número de redes alrededor del mundo y para solucionar el problema de agotamiento de direcciones IP.

Una de las diferencias entre IPv4 e IPv6 es la apariencia de las direcciones IP. IPv4 utiliza 4 números decimales de 1 byte, separados por un punto (por ej. 192.168.1.1), mientras que IPv6 utiliza números hexadecimales separados por dos puntos (por ej. fe80::d4a8:6435:d2d8:d9f3b11).
Debajo puede verse el resumen de las diferencias entre IPv4 e IPv6: Ventajas de IPv6 por sobre IPv4:

• IPv6 simplifica la tarea del router en comparación con IPv4.
• IPv6 tiene mayor compatibilidad con redes móviles que IPv4.
• IPv6 permite mayor carga útil que la permitida en IPv4.
• IPv6 es utilizada por menos de un 1% de las redes, mientras que IPv4 sigue estando en uso por el otro 99%.

Máscara de subred: Una subred es, básicamente, un conjunto de ordenadores conectados directamente entre sí. Cada ordenador necesita, para pertenecer a una subred, conocer al menos dos datos: su propio número IP y la dimensión de la red. Este último dato es el que proporciona la máscara de subred. Indica el número de ordenadores que la integran restando dicho número de 255. Una máscara de subred tipo C sería 255.255.255.231, número que indica que la subred tiene 24 direcciones IP posibles (255 – 231 = 24).

Puerta de enlace o gateway: los ordenadores conectados a redes internas usualmente utilizan una pasarela para acceder a Internet. Esta pasarela actúa como un enrutador, discriminando el tráfico interno, que dirige a la subred, del externo que deriva a su destino en la red. Suele ser la IP del router. Ejemplo: 192.168.0.1, es la IP terminada en 1.

DNS (Sistema de nombres por dominio): Un servidor DNS se encarga de transformar el nombre de un host (www.example.com) a su dirección IP (192.0.34.166). Para esta transformación, básicamente consulta una base de datos, y si no encuentra la respuesta, pasa la pregunta a un servidor DNS de nivel superior.

Servidor DHCP (dynamic host configuration protocol). Al pulsar sobre propiedades del protocolo TCP/IP del adaptador de red, disponemos de dos opciones: obtener IP dinámicamente o bien introducirla manualmente, en cuyo caso también hay que introducir la IP de la pasarela de red y la submáscara de red.

La obtención de IPs dinámicamente se consigue por medio de un servidor DHCP, servidor que facilita automáticamente a cada ordenador conectado no solamente la IP, sino también la gateway, la submáscara e incluso la DNS.

Debido a que el usuario final de cada equipo no tiene nada que configurar (más que marcar la casilla de obtener IP dinámicamente) los DHCP son una solución muy utilizada.

Análisis de una red existente

A través del panel de control

Con los datos obtenidos, completa la tabla:

A través de la línea de comandos

Ipconfig: muestra la configuración actual de la red TCP/IP de nuestro equipo, la DNS, etc. Para visualizar toda la información utilizaremos el parámetro /all.

Ping: comprueba el estado de conexión a un equipo remoto a través de la solicitud de eco o mensaje de respuesta. Consiste en enviarle un mensaje pidiendo que nos conteste. Así podemos saber si el equipo está operativo y el tiempo de respuesta.

Tracert: indica la ruta que siguen los paquetes desde nuestro equipo hasta el equipo de destino. Consiste en que cada paquete va numerado y nos manda una señal cada vez que llega a