Redes Informáticas

Redes informáticas: Constituidas por un conjunto de ordenadores y otros dispositivos, conectados por medios físicos o sin cable, para compartir determinados recursos. Por su dimensión se clasifican en:

• Redes de área local (LAN)
• Redes de área amplia (WAN)

Tipos de Redes Informáticas

Según la relación entre ordenadores:

Redes con servidores:

Los recursos se encuentran en un solo ordenador o un grupo de ordenadores, llamado servidor, de altas prestaciones.

Redes igualitarias:

Todos los ordenadores que la integran comparten y utilizan recursos.

Topologías:

• Bus
• Redes en árbol
• Anillo
• Estrella

Elementos físicos:

• Tarjeta de red
• Elementos físicos de interconexión: Hub o Switch
• Enrutador
• Cableado estructurado

Estructura de una LAN

Las tipologías más utilizadas son en estrella y en árbol. En ellas:

• La información sale de diferentes equipos, viaja a través del cableado hasta el dispositivo electrónico de interconexión.

La Tarjeta de Red

NIC (Network Interface Card) es la interfaz que permite conectar un equipo a la red. Cada tarjeta tiene un identificador hexadecimal único de 6 bytes (48 bits) llamado MAC (Medio Access Control).

• Los primeros 3 bytes los otorga el IEEE (Instituto de Estándares).
• Los otros 3 (el NIC) son del fabricante.
• No hay dos tarjetas con el mismo identificador MAC.

Dispositivos de Interconexión

Son los que centralizan todo el cableado de una red.

• Deben tener tantos puntos de conexión o puertos como equipos se van a conectar a la red.
• Hay dos tipos de dispositivos:
  • Concentrador o Hub: Recibe un paquete de datos a través de un puerto y lo retransmite al resto.
  • Conmutador o Switch: Almacena las direcciones MAC de todos los equipos, y cuando recibe un paquete, revisa la dirección a la que va dirigido y reenvía el paquete a esa dirección concreta.

Enrutador

También llamado Router, es un dispositivo para interconectar diferentes redes entre sí, por ejemplo: una LAN con Internet.

El Cableado Estructurado

Es el soporte físico por el que viaja la información de los equipos hasta los concentradores o conmutadores.

• Esta información se puede transmitir:
  • A través de señales eléctricas -> por cables de pares trenzados.
  • A través de haces de luz -> por cables de fibra óptica.

Cable de Pares Trenzados

• El más utilizado en LAN.
• Formado por 4 pares de hilos.
• Cada par está trenzado para evitar interferencias radioeléctricas.
• La cantidad de veces que gira sobre sí mismo al trenzarse se llama categoría y determina sus prestaciones.

Problemas que presenta:

• Atenuación: Pérdida de señal producida en su propagación a través del cable.
• Perturbaciones electromagnéticas: Producidas por aparatos eléctricos que afectan a las señales transmitidas en los extremos del cable -> conector RJ45, capaz de conectar el cableado a los equipos.

La Fibra Óptica:

• Formada por filamentos de vidrio transparentes, capaces de transportar los paquetes de información como haces de luz producidos por un láser.
• Puede transmitir simultáneamente hasta 100 haces de luz (10 Tb/s).
• El cable se compone de:
  • Núcleo: Filamento de vidrio transparente por donde circula la información.
  • Revestimiento: Permite retener la luz dentro del núcleo.
• Conectores:
  • SC: Conexión directa.
  • ST: Una vez conectado hay que girar 1/4 de vuelta para fijarlo correctamente.

Protocolos de Red

Son las reglas que siguen los dispositivos conectados a la red para comunicarse y transferirse información. El protocolo más utilizado es el TCP/IP. En realidad son dos protocolos:

• TCP: Transmission Control Protocol.
• IP: Internet Protocol.

Ambos se encargan de controlar la comunicación entre diferentes equipos, independientemente del SO utilizado y del tipo de equipo.

El Protocolo TCP/IP

• El IP se encarga de la transmisión de paquetes de información, pero no controla la recepción ni el orden correcto de los paquetes.
• El TCP es un complemento al IP.
• El TCP tiene funciones con respecto al emisor y al receptor de los paquetes de información.

Emisor:

• Dividir la información en paquetes.
• Agregar un código detector de errores.
• Pasar el paquete al protocolo IP para que se gestione su envío.

Receptor:

• Recibir los paquetes que pasa el IP.
• Ordenar los paquetes, comprobar que están todos y que son correctos.
• Extraer la información útil.
• Si detecta fallos en el envío:
  • Generar el paquete para enviar al emisor, indicándole que ha de volver a enviar el paquete corrupto.

La Dirección IP

• Cada equipo que pertenece a una red tiene un identificador único.
• Como estos identificadores pertenecen al protocolo IP, a ese identificador único se le llama dirección IP. Con esta dirección se identifica tanto a la red a la que pertenece el equipo como el equipo concreto.

La Dirección IP

• A nivel general, hay definidas 3 tipos de redes, de clases A, B y C.
• En cada clase hay una serie de direcciones que no están asignadas para que se puedan utilizar en redes privadas.

Relación entre los equipos de una red

Dos tipos de gestionar recursos compartidos:

Red Igualitaria:

Ninguno de ellos tiene el control de la red ni de cada uno de los ordenadores. Puede hacer de cliente y servidor indistintamente y compartir recursos.

Ventajas:

• Baratas, no hacen falta equipos de altas prestaciones y los SO también son más económicos que los de cliente-servidor.
• Si un equipo falla, sólo se quedan afectados sus recursos compartidos y no el resto.
• Tienen menos tránsito de información porque las peticiones no van todas al mismo ordenador.

Inconvenientes:

• Son para pocos ordenadores.
• Son muy difíciles de administrar y controlar:
  • Las copias de seguridad son imposibles, se deja esta responsabilidad a cada equipo.
  • Los permisos para acceder a cada recurso hay que definirlos en cada equipo.
  • El nivel de seguridad es bajo.

Red Cliente-Servidor:

Uno o un grupo de equipos realizan las funciones de servidor, y el resto son clientes.

Ventajas:

• El tiempo de respuesta del servidor a una petición es menor, porque el servidor sólo realiza tareas de administración y gestión de la red, y además son equipos con grandes prestaciones.
• Las copias de seguridad del sistema de usuarios y permisos añade seguridad en el momento de acceder a los recursos o de prevenir la manipulación indebida.

Inconvenientes:

• Más caras: necesitan equipos de altas prestaciones para los servidores, y SO específicos.
• Si falla el servidor se pierde el control centralizado de los usuarios y los recursos.
• A veces se utilizan dos servidores:
  • Servidor principal (PDC: Controlador de Dominio Primario).
  • Servidor de reserva (BDC: Controlador de Dominio Backup).

Consola

La línea de comandos permite al usuario comunicarse con el SO por órdenes o comandos escritos que interpreta, ejecuta y muestra el resultado en la misma ventana. La consola permite conocer de forma rápida la configuración de un ordenador para trabajar en red, y facilita herramientas para su funcionamiento.

• ipconfig: Muestra la configuración actual de la red TCP/IP del equipo, la configuración DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) y DNS (Domain Name System).
• ping: Comprueba el estado de conexión de un equipo remoto a través de una solicitud de eco o mensaje de respuesta, esto es, se le envía un mensaje pidiendo simplemente que conteste, así sabremos si está operativo y el tiempo que transcurre desde que se hace la petición hasta que llega la respuesta.
• tracert: Indica la ruta que siguen los paquetes desde que salen de nuestro ordenador hasta llegar al equipo de destino.

Redes Inalámbricas

Una de las limitaciones de las comunicaciones informáticas son los cables por donde pasa la información.

• El cable se daña, se desconecta.
• No siempre es posible instalarlos.

Infrarroja

• Datos informáticos -> numeración binaria. Esta numeración se codifica como:
  • 0 -> si no hay luz.
  • 1 -> si hay luz.
• La ventaja de la luz infrarroja es que es invisible para el ojo humano.
• Se utiliza desde el año 1900.
• En las comunicaciones se utiliza mucho porque necesita poca energía para generarla.

Transmitir datos a través de la luz

• El equipo emisor transforma los datos a enviar en una codificación para encender o apagar el LED (diodo emisor de luz).
• Envía ráfagas de luz (encendida o apagada) a una determinada velocidad.
• El equipo receptor recibe la luz y transforma las secuencias de ráfagas en datos.

Las Redes sin Cable

Wi-Fi es una marca comercial que asociamos a -> Wireless-Fidelity, «fidelidad sin cables».

En las redes de área local sin cables: WLAN -> Wireless Local Area Network.

El sistema Wi-Fi

• Utiliza ondas de radio para transmitir la información.
• El receptor final extrae la información de la onda portadora mediante el proceso de modulación.
• Los protocolos más utilizados:
  • 802.11b -> emite datos a 11 Mb/s.
  • 802.11g -> llega hasta 54 Mb/s.

Seguridad

Existen varias alternativas para garantizar la seguridad de estas redes. Las más comunes son la utilización de protocolos de cifrado de datos para los estándares Wi-Fi como el WEP, el WPA o el WPA2, que se encargan de codificar la información transmitida para proteger su confidencialidad, proporcionados por los…

Bluetooth

• Es un protocolo estándar de comunicaciones (de IEEE) para la transmisión de voz y datos sin cable, mediante radiofrecuencia:
  • El sistema opera en todo el mundo (es global).
  • El emisor de radio consume poca energía (para poder integrarse en equipos de batería).
  • La conexión soporta aplicaciones multimedia (voz y datos).

Conexión entre dispositivos con Bluetooth

• Para establecer la comunicación entre los dispositivos, hay que vincularlos, siguiendo una estructura maestro-esclavo:
  • Se activan los dos dispositivos.
  • Uno de los dispositivos hace de maestro.
  • El otro hace de esclavo: busca los dispositivos que se encuentran en el radio de acción (menos de 10 m).
• Al encontrarse los dispositivos se establece un protocolo de seguridad.