1. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER
APUNTES DOCENTES
II /2009
ASIGNATURA: REDES I
AO 11 – AO12
PROFESORA: ING. PATRICIA TORRES
FACULTAD CIENCIAS SOCIOECONOMICAS Y EMPRESARIALES Versión 1 – Agosto de 2009

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APUNTES DOCENTES
UNIDAD I
REDES DE COMUNICACIÓN DE DATOS
Elementos de una red
COMPETENCIA:
Reconocer los elementos de una red de comunicación de datos teniendo en cuenta sus
características y aplicaciones.
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ELEMENTOS DE UNA RED
Al seleccionar una red es importante conocer los elementos que la componen, entre estos
elementos contamos con: el equipo de cómputo que se estará utilizando (Servidor y Estación
de Trabajo), las tarjetas de Interfase, el Cableado para interconectar los equipos y finalmente
el Sistema Operativo. No existe una regla específica sobre cúal de todos los elementos hay que
escoger como el primero. Son nuestros requerimientos lo que nos guiara en tal decisión.
a) SERVIDOR:
Es la computadora central que nos permite compartir recursos y es donde se encuentra alojado
el sistema operativo de red.
CARACTERISTICAS:
· Suficiente capacidad de procesamiento
· Ranuras de expansión disponibles para un futuro crecimiento.
· Disco duro de gran capacidad de almacenamiento para la instalación de todo el software
requerido.
· Suficiente memoria RAM para correr las aplicaciones de la Red.
b) ESTACION DE TRABAJO:
Son microcomputadoras interconectadas por una tarjeta de Interfase. Ellas compartirán
recursos del Servidor y realizarán un proceso distribuido.
CARACTERISTICAS:
· Contar por lo menos con una memoria RAM mínima de 1GB.
· Ranura de expansión para la colocación de la tarjeta interfase.
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· Disco duro para futuros crecimientos.
c) TARJETA INTERFASE:
Las tarjetas de interfaz de red (NICs - Network Interface Cards) son adaptadores instalados en
un dispositivo, conectándolo de esta forma en red. Es el pilar en el que sustenta toda red local,
y el único elemento imprescindible para enlazar dos computadoras a buena velocidad. Existen
tarjetas para distintos tipos de redes. Las principales características de una tarjeta de red son:
Operan a nivel físico del modelo OSI: Las normas que rigen las tarjetas determinan sus
características y su circuitería gestiona muchas de las funciones de la comunicación en red
como:
• Especificaciones mecánicas: Tipos de conectores para el cable.
• Especificaciones eléctricas: definen los métodos de transmisión de la información y las
señales de control para dicha transferencia.
• Método de acceso al medio: es el tipo de algoritmo que se utiliza para acceder al cable
que sostiene la red. Estos métodos están definidos por las normas 802.x del IEEE.
La circuitería de la tarjeta de red determina, antes del comienzo de la transmisión de los datos,
elementos como velocidad de transmisión, tamaño del paquete, time-out, tamaño de los
buffers. Una vez que estos elementos se han establecido, empieza la verdadera transmisión,
realizándose una conversión de datos a transmitir a dos niveles:
• En primer lugar se pasa de paralelo a serie para transmitirlos como flujo de bits.
• Seguidamente se codifican y a veces se comprimen para un mejor rendimiento en la
transmisión.
· La dirección física es un concepto asociado a la tarjeta de red: Cada nodo de una red tiene
una dirección asignada que depende de los protocolos de comunicaciones que esté utilizando.
La dirección física habitualmente viene definida de fábrica, por lo que no se puede modificar.
Sobre esta dirección física se definen otras direcciones, como puede ser la dirección IP para
redes que estén funcionando con TCP/IP.
Nos permite el enlace entre microcomputadoras, tiene información necesaria para identificar el
trafico y direccionamiento de información, contiene circuitos lógicos, se encarga de la lectura y
transmisión de información que es transferida a través de la red (maneja la información que
hay entre las computadoras de una red).
TIPOS DE TARJETA:
· Ethernet
· Arcnet
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· Token Ring
d) CABLEADO:
Puede considerarse como parte del Hardware, puesto que es el medio físico a través del cual
viajan las señales que llevan datos entre las Estaciones de la Red.
El cable utilizado para formar una red se denomina a veces medio. Los tres factores que se
deben tener en cuenta a la hora de elegir un cable para una red son:
• Velocidad de transmisión que se quiere conseguir.
• Distancia máxima entre computadoras que se van a conectar.
• Nivel de ruido e interferencias habituales en la zona que se va a instalar la red.
Los cables más utilizados son el par trenzado, el cable coaxial y la fibra óptica.
e) SISTEMA OPERATIVO:
Los sistemas operativos de red, además de incorporar herramientas propias de un sistema
operativo como son por ejemplo las herramientas para manejo de archivos y directorios,
incluyen otras para el uso, gestión y mantenimiento de la red, así como herramientas
destinadas a correo electrónico, envío de mensajes, copia de archivos entre nodos, ejecución
de aplicaciones contenidas en otras máquinas, compartición de recursos hardware etc. Existen
muchos sistemas operativos capaces de gestionar una red dependiente de las arquitecturas de
las máquinas que se utilicen. Los más comunes son: Novell, Lantastic, Windows 3.11 para
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trabajo en grupo, Unix, Linux, Windows 95, Windows NT, OS/2... Cada sistema operativo ofrece
una forma diferente de manejar la red y utiliza diferentes protocolos para la comunicación.
Es el Software que se encarga de administrar los recursos que se estarán compartiendo (Discos
Duros, impresoras, etc.) y a los usuarios.
e) Dispositivos para conectividad
El dispositivo de comunicación más básico de conectividad entre redes es el módem. Los
módems se han convertido en dispositivos habituales y constituyen el equipamiento estándar
en la mayoría de los equipos que se venden hoy en díaimplemente, se pueden utilizar para
extender la longitud del medio de red o para proporcionar acceso a una red mundial en
Internet. Los dispositivos utilizados para extender las LAN incluyen repetidores, bridges
(puentes), routers (encaminadores), brouters (b-encaminadores) y gateways (pasarelas).
Tecnología de módems
Un módem es un dispositivo que permite a los equipos comunicarse a través de una línea
telefónica.
Cuando los equipos están demasiado alejados como para conectarse a través de un cable
estándar, se puede llevar a cabo la comunicación entre ellos mediante un módem. En un
entorno de red, los módems actúan como un medio de comunicación entre redes y como una
forma de conectar el mundo que existe más allá de la red local.
Funciones básicas de un módem
Los equipos no se pueden conectar a través de una línea telefónica, puesto que éstos se
comunican enviando pulsos electrónicos digitales (señales electrónicas) y una línea telefónica
sólo puede enviar ondas (sonido) analógicas.
Una señal digital tiene un formato binario.
La señal puede tener un valor de 0 ó 1.
Una señal analógica se puede representar
como una curva suavizada que puede
representar un rango infinito de valores.
El módem que se encuentra en el PC
emisor convierte las señales digitales en
ondas analógicas y transmite estas ondas
analógicas a través de la línea telefónica.
Hardware del módem
Los módems se conocen como equipamiento de comunicaciones de datos (ECD) y comparten
las siguientes características:
• Una interfaz de comunicación serie (RS-232).
• Una interfaz de línea telefónica RJ-11 (enchufe telefónico de cuatro hilos).
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Están disponibles tanto módems externos como internos. Un módem interno se instala en una
ranura de expansión del equipo al igual que otra tarjeta.
Un módem externo es una pequeña caja que se conecta al equipo a través un cable serie
(RS-232) desde el puerto serie del equipo hasta la conexión del cable en el módem. El módem
utiliza un cable con un conector RJ-11C para conectarse a la pared.
Rendimiento del módem
Inicialmente, la velocidad del módem se medía en bps o en la tasa denominada «baudios», y se
asumió erróneamente que ambas unidades eran idénticas.
Tipos de módems
Existen tres tipos diferentes de módems, puesto que los distintos entornos de comunicación
requieren diferentes métodos de envío de datos. Estos entornos se pueden dividir en dos áreas
relacionadas con el ritmo de las comunicaciones:
• Asíncrona.
• Síncrona.
Mejora del rendimiento de la transmisión. El rendimiento de las comunicaciones depende
de dos elementos:
• La velocidad de envío de señales o canales describe la rapidez de codificación de los bits
en el canal de comunicación.
• Rendimiento total que mide la cantidad de información útil que se desplaza a través del
canal.
Coordinación de los estándares.
Los módems asíncronos, o serie, son más baratos que los módems síncronos, puesto que los
asíncronos no necesitan la circuitería y los componentes necesarios para controlar el ritmo que
de las transmisiones síncronas requieren los módems síncronos.
Expansión de una red usando componentes
A medida que crece una empresa, también lo hacen sus redes. Las LAN tienden a sobrepasar
las posibilidades de sus diseños iníciales. Comprobará que una LAN es demasiado pequeña
cuando:
• El cable comience a saturarse con el tráfico de la red.
• Los trabajos de impresión tardan mucho tiempo en imprimirse.
• Las aplicaciones que generan tráfico en la red, como pueden ser las bases de
datos, experimentan tiempos de respuesta excesivos.
Normalmente, el momento llega cuando los administradores necesitan expandir el tamaño o
mejorar el rendimiento de sus redes. Pero claro, las redes no son más grandes por el hecho de
añadir más PC o más cableado. Cada topología o arquitectura tiene sus límites. No obstante,
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existen componentes que se pueden instalar para incrementar el tamaño de la red dentro del
entorno actual. Estos componentes son:
• Segmentos existentes de LAN, de forma que cada segmento se convierte en su propia
LAN.
• Unir dos LAN separadas.
• Conectarse con otras LAN y entornos de computación para unirlos en una WAN
considerablemente más grande.
Los componentes que permiten a los ingenieros conseguir estos objetivos son:
• Hubs (concentradores).
• Repetidores.
• Bridges (puentes).
• Routers (encaminadores).
• Brouters (b-encaminadores).
• Gateways (pasarelas).
Hubs
Es el componente hardware central
de una topología en estrella. Además,
los hubs se pueden utilizar para
extender el tamaño de una LAN.
Aunque la utilización de un hub no
implica convertir una LAN en una
WAN, la conexión o incorporación de
hubs a una LAN puede incrementar,
de forma positiva, el número de
estaciones. Este método de
expansión de una LAN es bastante
popular, pero supone muchas
limitaciones de diseño.
Es importante tener cuidado cuando
se conectan los hubs. Los cables de paso se conectan de forma diferente que los cables
estándares de enlace.
Repetidores
Cuando las señales viajan a través de un cable, se degradan y se distorsionan en un proceso
denominado «atenuación». Si un cable es bastante largo, la atenuación provocará finalmente
que una señal sea prácticamente irreconocible. La instalación de un repetidor permite a las
señales viajar sobre distancias más largas.
El repetidor toma una señal débil de un segmento, la regenera y la pasa al siguiente segmento.
Para pasar los datos de un segmento a otro a través del repetidor, deben ser idénticos en cada
segmento los paquetes y los protocolos Control lógico de enlace.
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Los repetidores no traducen o filtran
señales. Un repetidor funciona cuando los
segmentos que unen el repetidor utilizan el
mismo método de acceso.
Los repetidores constituyen la forma más barata de extender una red. Cuando se hace
necesario extender la red más allá de su distancia o limitaciones relativas a los nodos, la
posibilidad de utilizar un repetidor para enlazar segmentos es la mejor configuración, siempre y
cuando los segmentos no generen mucho tráfico ni limiten los costes.
Implementación de un repetidor. Los pasos a considerar cuando se decide implementar
repetidores en la red son:
• Conectar dos segmentos de medio similar o no similar.
• Regenerar la señal para incrementar la distancia transmitida.
• Pasar todo el tráfico en ambas direcciones.
• Conectar dos segmentos de la forma más efectiva en cuanto al coste.
Los repetidores mejoran el rendimiento dividiendo la red en segmentos y, por tanto, reduciendo
el número de equipos por segmento.
No utilice un repetidor cuando:
• Existe un tráfico de red altísimo.
• Los segmentos están utilizando diferentes métodos de acceso.
• Es necesario el filtrado de datos.
Bridges
Al igual que un repetidor, un bridge puede unir segmentos o grupos de trabajo LAN. Sin
embargo, un bridge puede, además, dividir una red para aislar el tráfico o los problemas. Por
ejemplo, si el volumen del tráfico de uno o dos equipos o de un departamento está
sobrecargando la red con los datos y ralentizan todas las operaciones, el bridge podría aislar a
estos equipos o al departamento.
Los bridges se pueden utilizar para:
• Extender la longitud de un segmento.
• Proporcionar un incremento en el número de equipos 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 la cantidad de tráfico
en cada segmento y haciendo que la red sea más eficiente.
• Enlazar medios físicos diferentes como par trenzado y Ethernet coaxial.
Los bridges trabajan a nivel de enlace de datos del modelo de referencia OSI y, por tanto, toda
la información de los niveles superiores no está disponible para ellos. Más que distinguir entre
un protocolo y otro, los bridges pasan todos los protocolos que aparecen en la red. Todos los
protocolos se pasan a través de los bridges, de forma que aparecen en los equipos personales
para determinar los protocolos que pueden reconocer.
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Los bridges trabajan en el nivel MAC y, por ello, algunas veces se conocen como bridges de
nivel MAC.
Un bridge de nivel MAC:
• Escucha todo el tráfico.
• Comprueba la direcciones origen y destino de cada paquete.
• Construye una tabla de encaminamiento, donde la información está disponible.
• Reenvían paquetes de la siguiente forma:
Un bridge funciona considerando que cada nodo de la red tiene su propia dirección. Un
bridge reenvía paquetes en función de la dirección del nodo destino.
Realmente, los bridges
tienen algún grado de
inteligencia puesto que
aprenden a dónde enviar los
datos. Cuando el tráfico
pasa a través del bridge, la
información sobre las
direcciones de los equipos
se almacenan en la RAM del
bridge. El bridge utiliza esta
RAM para generar una tabla
de encaminamiento en
función de las direcciones de origen.
Inicialmente, la tabla de encaminamiento del bridge está vacía. Cuando los nodos transmiten
los paquetes, la dirección de origen se copia en la tabla de encaminamiento. Con esta
información de la dirección, el bridge identifica qué equipos están en cada segmento de la red.
Segmentación del tráfico de red. Un bridge puede segmentar el tráfico mediante su tabla de
encaminamiento. Un equipo en el segmento 1 (origen), envía datos a otro equipo (destino)
también localizado en el segmento 1. Si la dirección de destino está en la tabla de
encaminamiento, el bridge puede determinar que el equipo destino está también en el
segmento 1. Dado que los
equipos origen y destino
están en el mismo
segmento 1, se tiene que el
paquete no se reenvía a
través del bridge al
segmento 2.
Por tanto, los bridges
pueden utilizar las tablas de
encaminamiento para
reducir el tráfico de la red
controlando los paquetes
que se envían al resto de los segmentos. Este control (o restricción) del flujo del tráfico de red
se conoce como «segmentación del tráfico de red».
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11. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER
Una red grande no está limitada a un solo bridge. Se pueden utilizar múltiples bridge para
combinar diferentes redes pequeñas en una red más grande.
Los bridges tienen todas las características de los repetidores, pero también proporcionan más
ventajas. Ofrecen mejor rendimiento de red que los repetidores. Las redes unidas por bridges
se han dividido y, por tanto, un número menor de equipos compiten en cada segmento por los
recursos disponibles.
Su popularidad en grandes redes de debe a que:
• Son sencillos de instalar y transparentes a los usuarios.
• Son flexibles y adaptables.
• Son relativamente baratos.
Routers
En un entorno que está formado por diferentes segmentos de red con distintos protocolos y
arquitecturas, el bridge podría resultar inadecuado para asegurar una comunicación rápida
entre todos los segmentos. Una red de esta complejidad necesita un dispositivo que no sólo
conozca las direcciones de cada segmento, sino también, que sea capaz de determinar el
camino más rápido para el envío de datos y filtrado del tráfico de difusión en el segmento local.
Este dispositivo se conoce como «router».
Los routers pueden proporcionar las siguientes funciones de un bridge:
• Filtrado y aislamiento del tráfico.
• Conexión de segmentos de red.
Dado que los routers sólo leen
paquetes direccionados de red, no
permiten pasar datos corruptos a la
red. Por tanto, al no permitir pasar
datos corruptos ni tormentas de
difusión de datos, los routers
implican muy poca tensión en las
redes.
Tipos de routers
Los tipos principales de routers
son:
• Estático. Los routers
estáticos requieren un
administrador para generar y configurar manualmente la tabla de encaminamiento y
para especificar cada ruta.
• Dinámico. Los routers dinámicos se diseñan para localizar, de forma automática, rutas
y, por tanto, requieren un esfuerzo mínimo de instalación y configuración. Son más
sofisticados que los routers estáticos, examinan la información de otros routers y toman
decisiones a nivel de paquete sobre cómo enviar los datos a través de la red.
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12. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER
Gateways
Los gateways activan la comunicación entre diferentes arquitecturas y entornos. Se encargan
de empaquetar y convertir los datos de un entorno a otro, de forma que cada entorno pueda
entender los datos del otro entorno. Un gateway empaqueta información para que coincida con
los requerimientos del sistema destino.
Un gateway enlaza dos sistemas que no utilizan los mismos:
• Protocolos de comunicaciones.
• Estructuras de formateo de datos.
• Lenguajes.
• Arquitectura.
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