Introducción a la redes de computadoras


RED:
Es un conjunto de elementos de características comunes interconectadas o conectadas a través de un medio físico común, con el objetivo de compartir y optimizar recursos a través de una disposición física en particular.

Concepto de Redes de Computadoras

Elementos de comunicación de datos.
Características comunes.
Interconexión entre redes y subredes.
Compartir recursos físicos y lógicos.
Mediante una topología.
La información puede serbidireccional.

1.1.1 El sPor qué de una red?

Una red de computadoras es un conjunto de computadoras y/o elementos de procesamiento de datos que se encuentran interconectadas entre si con el objeto de compartir recursos físicos y lógicos optimizándolos, dependiendo de su topología física, to esto para reducir costos y tiempo en el envió de información.

1.1.2 sEn donde se aplican las redes?

La mayor parte se aplican en pequeñas, medianas y grandes empresas, en las universidades, y también en algunas de las dependencias de gobierno.

Dependen de tres factores:
Factibilidad de red (costo/beneficio, conveniencia de uso).
Volumen de datos (tipo de usuario, frecuencia de uso, tipo de datos y aplicaciones, software).
Necesidades de comunicación (factor técnico, uso de medios).

1.2 Clasificación


Por su cobertura geográfica
LAN (Local Area Network)
MAN (Metropolitan Area Network)
WAN (Wilde Area Network)

Por su señalización
Analógicas: Se utilizan en medios donde es posible transportar información debido a su banda.
Digitales: No requieren modular ondas a frecuencias altas. Redes de alta velocidad.
Híbridas: Permite transportar datos digitales mediante analógicos.

Por su ancho de banda
Redes en banda base: Son redes que no requieren modular su señal a frecuencias altas.
Redes en banda amplia: Se requieren modular su señal a frecuencias altas. Redes analógicas.

Por su conmutación
Conmutación de Circuitos:
Consiste en conmutar entres distintos caminos para llevar un paquete de datos.Conmutador por Paquetes:
Consiste de datagramas (información mínima que pueda ser enviada por la red). Contiene una dirección fuente, destino y datos.

Por su tipo de conexión
Punto a punto:
Existe conexión directa entre dos host.
Multipunto:
Cuando un punto es posible que se conecte a varios host.

1.3 Elementos que integran una red

1.3.1 Servidor

Gran capacidad de memoria, almacenamiento, comunicaciones, etc. Puede traer varios procesadores (procesador en paralelo) y tiene gran capacidad de calcular pero no por su velocidad.

1.3.2 Estaciones de trabajo

Pueden ser estaciones especializadas o no (tienen sistemas UNIX) es rápida, tiene buenas capacidades de comunicación.

1.3.3 Tarjetas de interfase de red

Toda computadora que se conecta a una red necesita de una tarjeta de interfaz de red que soporte un esquema de red específico, como Ethernet, ArcNet o Token Ring. El cable de red se conectara a la parte trasera de la tarjeta. Las tarjetas adaptadoras de red (también llamadas tarjetas de interfaz de red o NICs) proporcionan la conexión entre su computadora y su red, convirtiendo datos de su computadora a un formato que pueda aceptar una red Ethernet. (“Ethernet” se refiere al conjunto más común de estándares de equipo para redes.)
Algunas computadoras más nuevas tienen tarjetas adaptadoras de red integradas. Si su computadora no tiene una, puede instalar estas pequeñas tarjetas en unos minutos. En el mercado existen varios tipos de tarjetas; asegúrese que la tarjeta que compre coincida con el tipo de ranura de la tarjeta madre.

1.3.4 Modems

Un módem(modulador/demodulador) permite a las computadoras transferir información a través de las líneas telefónicas normales. El módems convierte las señales digitales a analógicas y viceversa, y permite la comunicación entre computadoras muy distantes entre sí.

1.3.5Equipos de interconexión

Hub o Concentrador
Switch
Puentes
Compuertas
Rooters
PBX

1.3.6 Software

Distribuido
Robusto
Plataforma Solida
Multiprotocolo


1.4 Parámetros que definen una red

Arquitectura de la red:
La arquitectura de una red viene definida por su topología, el método de acceso a la red y los protocolos de comunicación. Antes de que cualquier estación de trabajo pueda utilizar el sistema de cableado, debe definirse con cualquier otro nodo de la red.


1.4.1 Topología

Es la forma de disposición física de los de computación elementos de una red. La topología de una red es la organización del cableado. La cuestión más importante al tener en cuenta al elegir el sistema de cableado es su costo, si bien también se ha de tener en cuenta el rendimiento total y si integridad.

Básicamente existen tres topologías de red:

a) Estrella (Star)
b) Canal (Bus)
c) Anillo (Ring)
1.4.2 Recursos físicos y logicos

Físicos:
Sevidor, impresora, cableado, señales, equipo de interconexión, el canal y ancho de banda, scanner, módem, disco duro, etc.

Lógicos:
Software, directorios, protocolos, velocidad de transmisión.




1.4.3 Protocolo de comunicación

Los protocolos de comunicación son las reglas y procedimientos utilizados en una red para establecer la comunicación entre los nodos quedisponen de acceso a la red. Los protocolos gestionan dos niveles de comunicación distintos. Las reglas de alto nivel definen como se comunican las aplicaciones, mientras que las de bajo nivel definen como se transmiten las señales por el cable.

1.5 Servicios que presta una red

1.5.1 Correo electrónico.
El e-mail comenzó con la posibilidad de intercambiar experiencias, compartir ideas o proyectos posteriormente se vislumbró hacer que un usuario pudiera acceder a este mismo servicio en forma remota el siguiente paso en la expansión era conectar varias LAN para que intercambiaran los mensajes dirigidos a sus usuarios.

1.5.2 Transferencia de archivos.

El servicio de FTP se realiza a través de un programa FTP alojado en un servidor -llamado FTP daemon.
Las transferencias de archivos, pueden ser de tipo:
'download' ('bajadas' desde el servidor al computador del cliente).
'upload' ('subidas' desde la máquina del cliente al servidor).

1.5.3 Acceso a un ordenador remoto.

Es imprescindible que el ordenador remoto al que nos conectamos tenga esa posibilidad. Cada terminal debe tener instalado un software Telnet para poder conectarse con el servidor al que, a su vez, se le ha instalado software de acceso a distintos servicios de Internet.

1.6 Medios de transmisión tipicos

Actualmente, la gran mayoría de las redes están conectadas por algún tipo de cableado, que actúa como medio de transmisión por donde pasan las señales entre los equipos. Hay disponibles una gran cantidad de tipos de cables para cubrir las necesidades y tamaños de las diferentes redes, desde lasmás pequeñas a las más grandes.
Existe una gran cantidad de tipos de cables. Algunos fabricantes de cables publican unos catálogos con más de 2.000 tipos diferentes que se pueden agrupar en tres grupos principales que conectan la mayoría de las redes:

1.6.1 Cable coaxial

Cable de par trenzado (apantallado y no apantallado).
Cable de fibra óptica.
Cable coaxial

Hubo un tiempo donde el cable coaxial fue el más utilizado. Existían dos importantes razones para la utilización de este cable: era relativamente barato, y era ligero, flexible y sencillo de manejar.

Un cable coaxial consta de un núcleo de hilo de cobre rodeado por un aislante, un apantallamiento de metal trenzado y una cubierta externa.
El término apantallamiento hace referencia al trenzado o malla de metal (u otro material) que rodea algunos tipos de cable. El apantallamiento protege los datos transmitidos absorbiendo las señales electrónicas espúreas, llamadas ruido, de forma que no pasan por el cable y no distorsionan los datos. Al cable que contiene una lámina aislante y una capa de apantallamiento de metal trenzado se le denomina cable apantallado doble. Para entornos que están sometidos a grandes interferencias, se encuentra disponible un apantallamiento cuádruple. Este apantallamiento consta de dos láminas aislantes, y dos capas de apantallamiento de metal trenzado,
El núcleo de un cable coaxial transporta señales electrónicas que forman los datos. Este núcleo puede ser sólido o de hilos. Si el núcleo es sólido, normalmente es de cobre.
Rodeando al núcleo hay una capa aislante dieléctrica que lasepara de la malla de hilo. La malla de hilo trenzada actúa como masa, y protege al núcleo del ruido eléctrico y de la intermodulación (la intermodulación es la señal que sale de un hilo adyacente).
El núcleo de conducción y la malla de hilos deben estar separados uno del otro. Si llegaran a tocarse, el cable experimentaría un cortocircuito, y el ruido o las señales que se encuentren perdidas en la malla circularían por el hilo de cobre. Un cortocircuito eléctrico ocurre cuando dos hilos de conducción o un hilo y una tierra se ponen en contacto. Este contacto causa un flujo directo de corriente (o datos) en un camino no deseado. En el caso de una instalación eléctrica común, un cortocircuito causará el chispazo y el fundido de un fusible o del interruptor automático. Con dispositivos electrónicos que utilizan bajos voltajes, el resultado no es tan dramático, y a menudo casi no se detecta. Estos cortocircuitos de bajo voltaje generalmente causan un fallo en el dispositivo y lo habitual es que se pierdan los datos.
Una cubierta exterior no conductora (normalmente hecha de goma, Teflón o plástico) rodea todo el cable.
El cable coaxial es más resistente a interferencias y atenuación que el cable de par trenzado. 
La malla de hilos protectora absorbe las señales electrónicas perdidas, de forma que no afecten a los datos que se envían a través del cable de cobre interno. Por esta razón, el cable coaxial es una buena opción para grandes distancias y para soportar de forma fiable grandes cantidades de datos con un equipamiento poco sofisticado.

Tipos de cable coaxial
Hay dos tipos decable coaxial:
Cable fino (Thinnet).
Cable grueso (Thicknet).

El tipo de cable coaxial más apropiado depende de 1as necesidades de la red en particular.
Cable Thinnet (Ethernet fino). El cable Thinnet es un cable coaxial flexible de unos 0,64 centímetros de grueso (0,25 pulgadas). Este tipo de cable se puede utilizar para la mayoría de los tipos de instalaciones de redes, ya que es un cable flexible y fácil de manejar.
El cable coaxial Thinnet puede transportar una señal hasta una distancia aproximada de 185 metros (unos 607 pies) antes de que la señal comience a sufrir atenuación.
Los fabricantes de cables han acordado denominaciones específicas para los diferentes tipos de cables. El cable Thinnet está incluido en un grupo que se denomina la familia RG-58 y tiene una impedancia de 50 ohm. (La impedancia es la resistencia, medida en ohmios, a la corriente alterna que circula en un hilo.)
La característica principal de la familia RG-58 es el núcleo central de cobre y los diferentes tipos de cable de esta familia son:
RG-58/U: Núcleo de cobre sólido.
RG-58 A/U: Núcleo de hilos trenzados. 
RG-58 C/U: Especificación militar de RG-58 A/U. 
RG-59: Transmisión en banda ancha, como el cable de televisión.
RG-60: Mayor diámetro y considerado para frecuencias más altas que RG-59, pero también utilizado para transmisiones de banda ancha. 
RG-62: Redes ARCnet.
Cable Thicknet (Ethernet grueso). El cable Thicknet es un cable coaxial relativamente rígido de aproximadamente 1,27 centímetros de diámetro. Al cable Thicknet a veces se le denomina Ethernet estándar debido a quefue el primer tipo de cable utilizado con la conocida arquitectura de red Ethernet. El núcleo de cobre del cable Thicknet es más grueso que el del cable Thinnet.

1.6.2 Cable de par trenzado

En su forma más simple, un cable de par trenzado consta de dos hilos de cobre aislados y entrelazados. Hay dos tipos de cables de par trenzado: cable de par trenzado sin apantallar (UTP) y par trenzado apantallado (STP).
A menudo se agrupan una serie de hilos de par trenzado y se encierran en un revestimiento protector para formar un cable. El número total de pares que hay en un cable puede variar. El trenzado elimina el ruido eléctrico de los pares adyacentes y de otras fuentes como motores, relés y transformadores.
Cable de par trenzado sin apantallar (UTP)
El UTP, con la especificación 10BaseT, es el tipo más conocido de cable de par trenzado y ha sido el cableado LAN más utilizado en los últimos años. El segmento máximo de longitud de cable es de 100 metros.
El cable UTP tradicional consta de dos hilos de cobre aislados. Las especificaciones UTP dictan el número de entrelazados permitidos por pie de cable; el número de entrelazados depende del objetivo con el que se instale el cable. 
La especificación 568A Commercial Building Wiring Standard de la Asociación de Industrias Electrónicas e Industrias de la Telecomunicación (EIA/TIA) especifica el tipo de cable UTP que se va a utilizar en una gran variedad de situaciones y construcciones. El objetivo es asegurar la coherencia de los productos para los clientes. Estos estándares definen cinco categorías de UTP:
Categoría 1. Hacereferencia al cable telefónico UTP tradicional que resulta adecuado para transmitir voz, pero no datos. La mayoría de los cables telefónicos instalados antes de 1983 eran cables de Categoría 1.
Categoría 2. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 4 megabits por segundo (mbps), Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre.
Categoría 3. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 16 mbps. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre con tres entrelazados por pie.
Categoría 4. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 20 mbps. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre.
Categoría 5. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 100 mbps. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre.
Categoría 5a. También conocida como Categoría 5+ ó Cat5e. Ofrece mejores prestaciones que el estándar de Categoría 5. Para ello se deben cumplir especificaciones tales como una atenuación al ratio crosstalk (ARC) de 10 dB a 155 Mhz y 4 pares para la comprobación del Power Sum NEXT. Este estándar todavía no está aprobado
Nivel 7. Proporciona al menos el doble de ancho de banda que la Categoría 5 y la capacidad de soportar Gigabit Ethernet a 100 m. El ARC mínimo de 10 dB debe alcanzarse a 200 Mhz y el cableado debe soportar pruebas de Power Sum NEXT, más estrictas que las de los cables de Categoría 5 Avanzada.
La mayoría de los sistemas telefónicos utilizan uno de los tipos de UTP. De hecho, una razón por la que UTPes tan conocido es debido a que muchas construcciones están preparadas para sistemas telefónicos de par trenzado. Como parte del proceso previo al cableado, se instala UTP extra para cumplir las necesidades de cableado futuro. Si el cable de par trenzado preinstalado es de un nivel suficiente para soportar la transmisión de datos, se puede utilizar para una red de equipos. Sin embargo, hay que tener mucho cuidado, porque el hilo telefónico común podría no tener entrelazados y otras características eléctricas necesarias para garantizar la seguridad y nítida transmisión de los datos del equipo.


1.6.3 Cable de fibra óptica







En el cable de fibra óptica las señales que se transportan son señales digitales de datos en forma de pulsos modulados de luz. Esta es una forma relativamente segura de enviar datos debido a que, a diferencia de los cables de cobre que llevan los datos en forma de señales electrónicas, los cables de fibra óptica transportan impulsos no eléctricos. Esto significa que el cable de fibra óptica no se puede pinchar y sus datos no se pueden robar.
El cable de fibra óptica es apropiado para transmitir datos a velocidades muy altas y con grandes capacidades debido a la carencia de atenuación de la señal y a su pureza.






Composición del cable de fibra óptica
Una fibra óptica consta de un cilindro de vidrio extremadamente delgado, denominado núcleo, recubierto por una capa de vidrio concéntrica, conocida como revestimiento. Las fibras a veces son de plástico. El plástico es más fácil de instalar, pero no puede llevar los pulsos de luz adistancias tan grandes como el vidrio.
Debido a que los hilos de vidrio pasan las señales en una sola dirección, un cable consta de dos hilos en envolturas separadas. Un hilo transmite y el otro recibe. Una capa de plástico de refuerzo alrededor de cada hilo de vidrio y las fibras Kevlar ofrecen solidez. En el conector de fibra óptica, las fibras de Kevlar se colocan entre los dos cables. Al igual que sus homólogos (par trenzado y coaxial), los cables de fibra óptica se encierran en un revestimiento de plástico para su protección.
Las transmisiones del cable de fibra óptica no están sujetas a intermodulaciones eléctricas y son extremadamente rápidas, comúnmente transmiten a unos 100 Mbps, con velocidades demostradas de hasta 1 gigabit por segundo (Gbps). Pueden transportar una señal (el pulso de luz) varios kilómetros.
Consideraciones sobre el cable de fibra óptica
El cable de fibra óptica se utiliza si:
Necesita transmitir datos a velocidades muy altas y a grandes distancias en un medio muy seguro.
El cable de fibra óptica no se utiliza si:
Tiene un presupuesto limitado.
No tiene el suficiente conocimiento para instalar y conectar los dispositivos de forma apropiada.
El precio del cable de fibra óptica es competitivo con el precio del cable de cobre alto de gama. Cada vez se hace más sencilla la utilización del cable de fibra óptica, y las técnicas de pulido y terminación requieren menos conocimientos que hace unos años.