Redes de computadoras

Concepto de red: Una red es un sistema conformado de cuatro partes fundamentales: 
  • La primera consiste de los nodos activos en donde los usuarios realizan trabajo productivo. 
  • La segunda se conoce como la subred y está compuesta de toda la infraestructura necesaria para que los nodos activos se intercomuniquen. Los nodos activos están conformados, entre otros dispositivos, por computadoras, impresoras, digitalizadores, cámaras web, graficadores, etc. Los nodos pasivos son el de cableado, los concentradores, repetidores, antenas, torres, switches, routers, gateways, etc. 
  • La tercera parte es una característica denominada dispersión o cobertura geográfica que clasifica a las redes en LAN, MAN, WAN e internets con una cierta topología. 
  • La cuarta son los protocolos de comunicación que permiten el intercambio de información y datos entre los nodos activos.

Clasificación de acuerdo a su cobertura geográfica

PAN: Una PAN ( Personal Area Network en inglés) es una red de datos con una cobertura aproximada de diez metros alrededor de una persona en donde se interconectan teléfonos celulares, impresoras, laptops y otros dispositivos electrónicos personales con el objeto de intercambiar información entre ellos. Las tecnologías que permiten interconectarlos varían desde el infrarrojo, el bluetooth, enlaces tipo IEEE 802.11X, conexiones tipo USB y FireWire, entre otras.

LAN: Es una red que tiene una cobertura de un cuarto de cómputo, un edificio o un campus. También se puede medir la cobertura en metros o kilómetros, aceptándose que una LAN puede cubrir hasta 1 Km.

MAN: Es una red que cubre una ciudad o parte de un estado. En kilómetros, se puede extender hasta por 100 Kms. Sus siglas vienen de Metropolitan Area Network o Red de Área Metropolitana.

WAN: Es una red de área amplia que puede cubrir un estado, un país o un continente. También se considera así a una red en donde los nodos participantes están dispersos en un estado, país o continente.

Internet: Es la red de redes a nivel mundial. Su cobertura alcanza el planeta entero y se caracteriza porque las redes que la conforman tienen un carácter colaborativo, y los servicios que se ofrecen u obtienen en ella son bien conocidos: 
  • Transferencia de archivos (ftp,20,21). 
  • Web (hypertext transfer protocol 80,8080,443,otros) 
  • Telnet (23) Correo electrónico (25) 
  • Correo cliente pop (post office protocol 110) 
  • Correo cliente imap (internet mail access protocol 143) 
  • Servicio de noticias usenet o netnews (network news transfer protocol 119) y otros.
Modelo OSI
OSI  es un conjunto de reglas aplicables de forma general a todas las redes para permiteir la comunicación, se divide en siete capas:

Capa Física
La capa física tiene que ver con el envío de bits en un medio físico de transmisión y se asegura de que si de un lado del medio se envía un 1 del otro lado se reciba ese 1. También tiene que ver con la impedancia, resistencia y otras medidas eléctricas o electrónicas del medio y de qué forma tiene (tamaño, número de patas) en conector del medio y cuáles son los tiempos aprobados para enviar o recibir una señal. También se toma en cuenta si el medio permite la comunicación simplex, half duplex o full duplex.

Capa Enlace de Datos 
En esta capa se toman los bits que entrega la capa física y los agrupa en algunos cientos o miles de bits para formar marcos de bits. Se puede hacer en este nivel un chequeo de errores y si no los hay enviar un marco de acuse de recibo (acknowledge). Para detectar los límites de un marco se predefinen secuencias de bits de control. Si un marco se pierde o daña en el medio físico este capa se encarga de retransmitirlo, aunque en ocasiones dicha operación provoca que un mismo frame se duplique en el destino, dado el caso es obligación de esta capa detectar tal anomalía y corregirla. También en esta capa se decide cómo acceder el medio físico.

Capa de Red
La capa de red se encarga de controlar la operación de la subred (medios físicos y dispositivos de enrutado). Una tarea primordial es decidir cómo hacer que los paquetes lleguen a su destino dados un origen y un destino en un formato predefinido por un protocolo. Otra función importante en este nivel es la resulocuón de cuellos de botella. En estos casos se pueden tener varias rutas para dar salida a los paquetes y en base a algunos parámetros de eficiencia o disponibilidad se eligen rutas dinámicas de salida. Otra función que se puede obtener en esta capa es el registro o reporte del tipo y cantidad de paquetes que circulan por el enrutador para efectos de cobro o de obtención de estadísticas.

Capa de Transporte
La obligación en esta capa es la de tomar datos de la capa de sesión y asegurarse que dichos datos llegan a su destino. En ocasiones los datos que vienen de la capa de sesión exceden el tamaño máximo de transmisión (Maximum Transmission Unit MTU) de la interfaz de red, por lo cual es necesario partirlos y enviarlos en unidades más pequeñas, lo cual da origen a la fragmentación y ensamblado de paquetes cuyo control se realiza en esta capa.

Una vez que esta capa se encarga de procesar datos de la capa de sesión y servir de interfase con la de red, podemos afirmar que su función es la de separar a las capas superiores de los posibles cambios en el hardware de red.

Otra función en esta capa es la de multiplexar varias conexiones que tienen diferentes capacidades de transmisión para ofrecer una velocidad de transmisión adecuada a la capa de sesión. Por ejemplo, se puede decidir en un momento dado que una conexión es muy cara y que mejor se multiplexe sobre una conexión existente más barata para tener un ahorro. Estas decisiones son transparentes para la capa de sesión.

A partir de la capa de transporte (inclusive) las capas ofrecen servicios de interlocutor a interlocutor, esto es, que un programa de red en un nodo platica con otro programa similar en otro nodo de la red. En las capas inferiores esto no es posible ni requerido.

La última labor importante de la capa de transporte es ofrecer un mecanismo de nombrado que sirva para identificar y diferenciar las múltiples conexiones existentes, así como determinar en qué momento se inician y se terminan las conversaciones; es decir, en esta capa hay un mecanismo de control de flujo. Por ejemplo, si el usuario "operador" en el nodo "A" quiere iniciar una sesión de trabajo remoto (telnet) en un nodo "B", existirá una conexión que debe ser diferenciada de la conexión que el usuario "luis" necesita para transferir un archivo (ftp) del nodo "B" al nodo "A".

Capa de Sesión
Esta capa ofrece el servicio de establecer sesiones de trabajo entre nodos diferentes de una red. Permite el transporte de datos (soportado por la capa de transporte) y añade algunas facilidades para el establecimiento del flujo de datos.

Esta capa decide a quíen se le hace caso para transmitir datos entre las múltiples conexiones, una manera de hacerlo es proveer de fichas a los participantes de una conexión, de manera que aquél que tenga la ficha es el que puede transmitir (lo cual es útil en un medio half duplex). Otro servicio de esta capa es la sincronización y el establecimiento de puntos de chequeo. Por ejemplo, si se hace necesario transferir un archivo muy grande entre dos nodos que tienen una alta probabilidad de sufrir una caída, es lógico pensar que una transmisión ordinaria nunca terminaría porque algún interlocutor se caerá y se perderá la conexión. La solución es que se establezcan cada pocos minutos un punto de chequeo de manera que si la conexión se rompe más tarde se pueda reiniciar a partir del punto de chequeo, lo cual ahorrará tiempo y permitirá tarde o temprano la terminación de la transferencia.

Capa de Presentación
La capa de presentación nos provee de facilidades para que podamos transmitir datos con alguna sintaxis propia para nuestras aplicaciones o para nuestro nodo. Existen computadoras que interpretan sus bytes de una manera diferente que otras (Big Endian versus Little Endian). En esta capa es posible convertir los datos a un formato independiente de los nodos que intervienen en la transmisión.

Capa de Aplicación
En esta capa se encuentran aplicaciones de red que nos permiten explotar los recursos de otros nodos. Dicha explotación se hace, por ejemplo, a través de una emulación de una terminal que trabaja en un nodo remoto, interpretando una gran variedad de secuencias de caracteres de control que nos permiten desplegar en la terminal local los resultados, aún cuando éstos sean gráficos. Otra forma de explotación se da cuando transmitimos un archivo de una computadora que almacena sus archivos en un formato dado a una computadora de formato distinto. Es posible que el programa de transferencia realice las conversiones necesarias de manera que el archivo puede usarse inmediatamente bajo alguna aplicación.


Parafraseo

Una red de computadoras es la comunicación que tienen dos a más computadoras por medio de componentes fisicos u ondas electromagnéticas que se usan para la transmisión de información en 0 y  1, y se encuentra conformada de acuerdo a lo siguiente:

Software:
  • Protocolos. Reglas de comunicación que permiten el intercambio de información
  • Cobertura Geográfica. Es el área geográfica (distancias) que se debe de cubrir y de acuerdo a esto podemos encontrar redes LAN, MAN y WAN.

Hardware
  • Nodos Activos. Aquellos dispositivos en que el usuario realiza trabajo productivo ejemplo: computadora, impresora, laptos, etc.
  • Subred (Nodos pasivos) son todos aquellos componentes que permiten la comunicación de los nodos activos ejemplo: cables, routers, acces point, switches.
Clasificación de acuerdo a la cobertura geográfica:

 NombreCobertura Distancia (ejemplo)
PAN
(Personal Area Network)
10 m Habitación
 LAN
(Local Area Network)
 1 km Edificio / Campus
 MAN
(Metropol Area Network)
 100 km Ciudad / Parte de un Estado
 WAN
(Local Area Network)
 1000 km País / Continente
 InternetTodo el mundo Todo el mundo

Modelo OSI

El desarrollo de redes sucedió con desorden en muchos sentidos. A principios de la década de 1980 se produjo un enorme crecimiento en la cantidad y el tamaño de las redes. A medida que las empresas tomaron conciencia de las ventajas de usar tecnología de networking, las redes se agregaban o expandían a casi la misma velocidad a la que se introducían las nuevas tecnologías de red.

Se comenzó a sufrir las consecuencias de la rápida expansión. De la misma forma en que las personas que no hablan un mismo idioma tienen dificultades para comunicarse, las redes que utilizaban diferentes especificaciones e implementaciones tenían dificultades para intercambiar información. El mismo problema surgía con las empresas que desarrollaban tecnologías de redes privadas o propietarias. Para enfrentar el problema de incompatibilidad de redes surge el modelo OSI, es un estándar para la comunicación de redes, el cual esta compuesto de las siguientes siete capas:

Capa Física
Se refiere a todos los medios: cables, ondas que permiten definir la velocidad, frecuencia, tamaño, voltaje, señales de luz, impulsos electromagnéticos. Transmite bits

Capa Enlace de Datos
  • Control directo de enlaces, acceso a los medios
  • Manipula marcos de datos (Frames)
  • Provee transferencia confiable de datos a través de los medios
  • Conectividad y selección de ruta entre el sistema. direccionamiento  físico.

Capa de Red
  • Dirección de red y determinación de la mejor ruta
  • Provee transferencia confiable de datos a través de los medios
  • Conectividad y selección de rutas entre sistemas
  • Direccionamiento lógico

Capa de Transporte
  • Conexiones de extremo a extremo
  • Se ocupa de aspectos de transporte entre host
  • Confiabilidad del transporte de datos
  • Establecer, mantener, terminar circuitos virtuales
  • Detección de fallas y control de flujo de información de recuperación

Capa de Sesión
  • Comunicación entre hosts
  • Establece, administra y termina sesiones entre aplicaciones

Capa de Presentación
  • Representación de datos
  • Garantiza que los datos sean legibles para el sistema rece receptor
  • Formato de datos
  • Estructura de datos
  • Negocia la sintaxis de transferencia de datos para la capa de aplicación

Capa de Aplicación
  • Procesos de red a aplicaciones
  • Suministra servicios de red a los procesos de aplicaciones (como por ejemplo) correo electronico, transferencia de archivos y emulacion de terminales)





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Eva Viveros Zenteno,
12/7/2011 16:03
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