Redes Computacionales

Una red de computadoras, es un conjunto de equipos informáticos conectados entre sí por medio de dispositivos físicos que envían y reciben impulsos eléctricos, ondas electromagnéticas o cualquier otro medio para el transporte de datos para compartir información y recursos.

La finalidad principal de una red es compartir recursos y la información en la distancia, asegurar la confiabilidad y la disponibilidad de la información y disponibilidad de la información.

En 1969, comienza la creación de una red que conecte computadores en caso de una guerra atómica que incomunique a los humanos sobre la tierra, con fines de defensa.

En 1972, se realizo la primera demostración pública de ARPANET (medio de comunicación para los diferentes organismos del país).

En 1973, la DARPA (responsable del desarrollo de nuevas tecnologías usadas en el área militar) iniciara una investigación sobre técnicas para interconectar redes, de ahí surgió el nombre de Internet, que se aplico al sistema de redes interconectadas mediante protocolos TCP/IP.

En 1983, se inicia la estandarización del protocolo TCP/IP.

En 1990, se lanzó la WorldWideWeb (WWW).

En junio de 1996 se habilito la conexión full Internet en Paraguay.

En 2006, Internet alcanzo mil 1100 millones de usuarios.

Las redes se clasifican de acuerdo a:

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  REDES DE ACUERDO A SU TECNOLOGÍA DE INTERCONEXIÓN:

1. Red de Área Local (LAN): Es la interconexión de varias computadoras y periférico, que limita a un área especial relativamente pequeña como un cuarto, un edificio, etc. 
2. Red de Área Metropolitana (MAN): Es una red de alta velocidad (banda ancha) que da cobertura a un área geográfica extensa, proporciona capacidad de integración de múltiples servicios mediante la transmisión de datos, voz y vídeo, sobre medios de transmisión tales como fibra óptica y par trenzado. 
3. Red de Área Amplia (WAN): son redes informáticas que se extienden sobre un área geográfica extensa,  a veces un país o un continente, y su función fundamental está orientada a la interconexión de redes o equipos terminales que se encuentran ubicados a grandes distancias entre sí. Para ello cuentan con una infraestructura basada en poderosos nodos de conmutación que llevan a cabo la interconexión de dichos elementos, por los que además fluyen un volumen apreciable de información de manera continua. Por esta razón también se dice que las redes WAN tienen carácter público, pues el tráfico de información que por ellas circula proviene de diferentes lugares, siendo usada por numerosos usuarios de diferentes países del mundo para transmitir información de un lugar a otro.
4. Red de Área Personal (PAN): Es una red de ordenadores usada para la comunicación entre los dispositivos de la computadora  cerca de una persona.  Estas redes normalmente son de unos pocos metros y para uso personal, así como fuera de ella. 

• REDES DE ACUERDO A SU TIPO DE CONEXIÓN:

1. Redes Orientadas:

A) Cable Coaxial: Es un cable utilizado para transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado vivo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla o blindaje, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes.  Entre ambos se encuentra una capa aislante llamada dieléctrico de cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable. Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante.  

B) Cable de Par Trenzado: El cable de par trenzado es un medio de conexión usado en telecomunicaciones en el que dos conductores eléctricos aislados son entrelazados para anular las interferencias de fuentes externas y diafonía de los cables adyacentes.

El entrelazado de los cables disminuye la interferencia debido a que el área de bucle entre los cables, la cual determina el acoplamiento eléctrico en la señal, se ve aumentada. 

C) Fibra Óptica: Es un medio de transmisión empleado en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrios o materiales plásticos, se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra. La fuente de luz puede ser láser o un LED. Las fibras se utilizan en telecomunicaciones, permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio o cable. Son el medio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnéticas. 

    2. Redes No Orientados:

A) Red por Radio: es aquella que emplea la radiofrecuencia como medio de unión de las diversas estaciones de la red.

Es un tipo de red muy actual, usada en distintas empresas dedicadas al soporte de redes en situaciones difíciles para el establecimiento de cableado, como es el caso de edificios antiguos no pensados para la ubicación de los diversos equipos componentes de una Red de ordenadores.

Los dispositivos inalámbricos que permiten la constitución de estas redes utilizan diversos protocolos como el Wi-Fi, Ethernet, etc.

B)Red por Infrarrojos: Las redes por infrarrojos permiten la comunicación entre dos nodos, usando una serie de leds infrarrojos para ello. Cada dispositivo necesita "ver" al otro para realizar la comunicación por ello es escasa su utilización a gran escala.  

C) Red por Microondas: Es un tipo de red inalámbrica que utiliza microondas como medio de transmisión. Muchas empresas que se dedican a ofrecer servicios de Internet, lo hacen a través de las microondas, logrando velocidades de transmisión y recepción de datos de 2.048 Mbps o múltiplos.

El servicio utiliza una antena que se coloca en un área despejada sin obstáculos de edificios, árboles u otras cosas que pudieran entorpecer una buena recepción en el edificio o la casa del receptor y se coloca un módem que interconecta la antena con la computadora. La comunicación entre el módem y la computadora se realiza a través de una tarjeta de red, que deberá estar instalada en la computadora.  

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  REDES DE ACUERDO A SU RELACIÓN:

1. Redes de Igual a Igual: Es una red de computadoras en la que todos o algunos aspectos funcionan sin clientes ni servidores fijos, sino una serie de nodos que se comportan como iguales entre sí. Es decir, actúan simultáneamente como clientes y servidores respecto a los demás modos de la red.  
2. Cliente Servidor: Consiste en un cliente que realiza peticiones a otro programa (el servidor) que le da respuesta. Aunque esta idea se puede aplicar a programas que se ejecutan sobre una sola computadora es más ventajosa en un sistema operativo multiusuario distribuido a través de una red de computadoras. La capacidad de proceso está repartida entre los clientes y los servidores, son más importantes las ventajas de tipo organizativo debidas a la centralización de la gestión de la información y la separación de responsabilidades, lo que facilita y clarifica el diseño del sistema.  

MODELO OSI

En él pueden modelarse o referenciarse diversos dispositivos, con el fin de poner orden entre todos los sistemas y componentes requeridos en la transmisión de datos, además de simplificar la interrelación entre fabricantes. Todo dispositivo de cómputo y telecomunicaciones podrá ser referenciado al modelo y por concebido como parte de un sistema interdependiente con características muy precisas en cada nivel.

El modelo OSI tiene las siguientes capas:

Capa Física:

Se encarga de las conexiones físicas de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico como a la forma en la que se transmite la información.

Sus principales funciones se pueden resumir como:

• Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la comunicación: cable de pares trenzados, coaxial, guías de onda, aire, fibra óptica.
• Definir las características materiales (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión) que se van a usar.
• Definir las características funcionales de la interfaz.
• Transmitir el flujo de bits a través del medio.
• Manejar las señales eléctricas del medio de transmisión, polos en un enchufe, etc.
• Garantizar la conexión.

Capa de enlace de datos:

Se ocupa del direccionamiento físico, de la topología de la red, del acceso al medio, de la deteccion de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo.

Como objetivo o tarea principal, la capa de enlace de datos se encarga de tomar una transmisión de datos ”cruda” y transformarla en una abstracción libre de errores de transmisión para la capa de red.  Este proceso se lleva a cabo dividiendo los datos de entrada en marcos de datos, transmite los marcos en forma secuencial, y procesa los marcos de estado que envía el nodo destino.

Capa de Red:

El objetivo es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aún cuando ambos no estén conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan encaminadores. Los routers trabajan en esta capa, aunque pueden actuar como switch de nivel 2 en determinados casos, dependiendo de la función que se le asigne. Los firewalls actúan sobre esta capa principalmente, para descartar direcciones de máquinas.

En este nivel se realiza el direccionamiento lógico y la determinación de la ruta de los datos hasta su receptor final.

Capa de Transporte:

Capa encargada de efectuar el transporte de los datos (que se encuentran dentro del paquete) de la máquina origen a la de destino, independizándolo del tipo de red física que se esté utilizando. La PDU de la capa 4 se llama Segmento o Datagrama, dependiendo de si corresponde a TCP o UDP. Sus protocolos son TCP y UDP; el primero orientado a conexión y el otro sin conexión. Trabajan, por lo tanto, con puertos lógicos y junto con la capa red dan forma a los conocidos como Sockets IP:Puerto (192.168.1.1:80).

Capa de sesión:

Se encarga de mantener y controlar el enlace establecido entre dos computadores que están transmitiendo datos de cualquier índole. El servicio provisto por esta capa es la capacidad de asegurar que, dada una sesión establecida entre dos máquinas, la misma se pueda efectuar para las operaciones definidas de principio a fin, reanudándolas en caso de interrupción. En muchos casos, los servicios de la capa de sesión son parcial o totalmente prescindibles.

Capa de presentación:

El objetivo es encargarse de la representación de la información, aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres los datos lleguen de manera reconocible.

Esta capa es la primera en trabajar más el contenido de la comunicación que el cómo se establece la misma. Se tratan aspectos como la semántica y la sintaxis de los datos transmitidos, ya que distintas computadoras pueden tener diferentes formas de manejarlas.

Permite cifrar los datos y comprimirlos. Por lo tanto, podría decirse que esta capa actúa como traductor.

Capa de Aplicación:

Ofrece a las aplicaciones la posibilidad de acceder a los servicios de las demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos, como correo electrónico, gestores de bases de datos y servidor de ficheros. Hay tantos protocolos como aplicaciones distintas y puesto que continuamente se desarrollan nuevas aplicaciones el número de protocolos crece sin parar.

El usuario no interactúa directamente con el nivel de aplicación. Suele interactuar con programas que a su vez interactúan con el nivel de aplicación pero ocultando la complejidad subyacente.

• PROCESO DE ENCAPSULADO DE DATOS

Las capas del modelo OSI se comunican entre sí utilizando las PDU, que especifican que información debe agregarse como encabezado o final de los datos que ingresan a la capa. Analizamos el paso de los datos por las 4 últimas capas del modelo ( transporte, red, enlace de datos, física).

Cuando los datos bajan de la capa sesión, la PDU de la capa de transporte exige el agregado del encabezado de protocolo TCP. La capa siguiente agrega el encabezado IP. Al bajar a la capa de Enlace, el encabezado que se agrega depende de la implementación de Ethernet que se esté utilizando. Si la implementación es ETHERNET II, se agrega solamente un encabezado MAC, si la implementación es IEEE 802.3 802.2, se agregan 2 encabezados : LLC de la subcapa superior (Logical Link Control) y MAC (Media Access Control) de la subcapa inferior, para luego pasar a la capa Física convertido en señales eléctricas.

• TOPOLOGÍAS DE REDES

1. Estrella: Se caracteriza por tener todos sus nodos conectados a un controlador central. Todas las transacciones pasan a través del nodo central siendo este el encargado de gestionar y controlar todas las comunicaciones. El controlador central es normalmente el servidor de la red, aunque puede ser un dispositivo especial de conexión denominado comúnmente concentrador o hub.    
2. Anillo:

   Todas las estaciones o nodos están conectados entre si formando un anillo, formando un camino unidireccional cerrado que conecta todos los nodos. Los datos viajan por el anillo siguiendo una única dirección, es decir, la información pasa por las estaciones que están en el camino hasta llegar a la estación destino, cada estación se queda con la información que va dirigida a ella y retransmite al nodo siguiente los tienen otra dirección.  
3. Bus:

   Los nodos se conectan formando un camino de comunicación bidireccional con puntos de terminación bien definidos.
   Cuando una estación transmite, la señal se propaga a ambos lados del emisor hacía todas las estaciones conectadas al bus, hasta llegar a las terminaciones del mismo.
   Así, cuando una estación transmite un mensaje alcanza a todos las estaciones, por esto el bus recibe el nombre de canal de difusión.  
4. Malla: Utiliza conexiones redundantes entre los dispositivos de la red como una estrategía de tolerancia a fallas. Cada dispositivo en la red está conectado a todos los demás (todos conectados con todos). Este tipo de tecnología requiere mucho cable (cuando se utiliza el cable como medio, pero puede ser inalámbrico también). Pero debido a la redundancia, la red puede seguir operando si una conexión se rompe.
   Son mas difíciles y caras para instalar que las otras topologías de red debido al gran número de conexiones requeridas.

    6.  Árbol:  los nodos están colocados en forma de árbol. Desde una visión topológica, la conexión en árbol es parecida a una serie de redes en estrella interconectadas salvo en que no tiene un nodo central. En cambio, tiene un nodo de enlace troncal, generalmente ocupado por un hub o switch, desde el que se ramifican los demás nodos. Es una variación de la red en bus, la falla de un nodo no implica interrupción en las comunicaciones. Se comparte el mismo canal de comunicaciones.