Redes de Computadoras. Unidad II Componentes de una Red

ESTACIONES DE TRABAJO

En una red de ordenadores, una estación de trabajo (Workstation) es un ordenador que facilita a los usuarios el acceso a los servidores y periféricos de la red. A diferencia de un ordenador aislado, tiene una tarjeta de red y está físicamente conectada por medio de cables u otros medios no guiados con los servidores. Los componentes para servidores y estaciones de trabajo alcanzan nuevos niveles de rendimiento informático, al tiempo que le ofrece la fiabilidad, compatibilidad, escalabilidad y arquitectura avanzada ideales para entornos multiproceso.

Las estaciones de trabajo usualmente ofrecen más alto rendimiento de lo que es normalmente encontrado en las computadoras personales, especialmente con lo que respecta a gráficos, poder de procesamiento y habilidades multi-tareas.

MEDIOS DE TRANSMISIÓN

El medio de transmisión constituye el canal que permite la transmisión de información entre dos terminales en un sistema de transmisión.

Las transmisiones se realizan habitualmente empleando ondas electromagnéticas que se propagan a través del canal.
A veces el canal es un medio físico y otras veces no, ya que las ondas electromagnéticas son susceptibles de ser transmitidas por el vacío.

Medios guiados

Los medios de transmisión guiados están constituidos por un cable que se encarga de la conducción (o guiado) de las señales desde un extremo al otro.
Las principales características de los medios guiados son el tipo de conductor utilizado, la velocidad máxima de transmisión, las distancias máximas que puede ofrecer entre repetidores, la inmunidad frente a interferencias electromagnéticas, la facilidad de instalación y la capacidad de soportar diferentes tecnologías de nivel de enlace.

Dentro de los medios de transmisión guiados, los más utilizados en el campo de las comunicaciones y la interconexión de computadoras son:

• CABLE COAXIAL: Consiste en un cable conductor interno (cilíndrico) separado de otro cable conductor externo por anillos aislantes o por un aislante macizo. Todo esto se recubre por otra capa aislante que es la funda del cable.
  Consta de un núcleo de hilo de cobre (es el que transporta señales electrónicas que forman los datos) rodeado por un aislante, un apantallamiento de metal trenzado y una cubierta externa.
  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
  El aislante sirve para evitar que estén en contacto la malla de hilos y el núcleo.
  Se utiliza para transmitir señales analógicas o digitales. Sus inconvenientes principales son: atenuación, ruido térmico, ruido de intermodulación.
  Es más caro y resistente a interferencias que el par trenzado. Se puede utilizar a más larga distancia. Velocidades de transmisión superiores. Menos interferencias. Permite conectar más estaciones. Se suele utilizar para: televisión, telefonía a larga distancia, redes de área local, conexión de periféricos a corta distancia, etc.
  

  Para transmisión en banda ancha.
  Con una impedancia característica de 75 ohmios. Utilizado en transmisión de señales de televisión por cable (CATV, "Cable Televisión").

  Para transmisión en banda base.
  Con una impedancia característica de 50 ohmios. Utilizado en LAN´s. Dentro de esta categoría, se emplean dos tipos de cable: coaxial grueso ("thick") y coaxial fino ("thin").
  TIPOS
  •          cable Thick o cable grueso: es más voluminoso, caro y difícil de instalar, pero permite conectar un mayor número de nodos y alcanzar mayores distancias.
  •          cable Thin o cable fino, también conocido como cheapernet por ser más económico y fácil de instalar. Sólo se utiliza para redes con un número reducido de nodos.

•   CABLE PAR TRENZADO: Consiste en un par de hilos de cobre conductores cruzados entre sí, con el objetivo de reducir el ruido de diafonía. A mayor número de cruces por unidad de longitud, mejor comportamiento ante el problema de diafonía. Existen dos tipos de par trenzado:

 

FIBRA ÓPTICA: La fibra óptica es un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que 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 con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total. La fuente de luz puede ser láser o un LED.

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, también se utilizan para redes locales, en donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión.

Tipos

Fibra multimodo.- es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino. Puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las fibras multimodo se usan en aplicaciones de corta distancia, menores a 1 km; es simple de diseñar y económico.

Fibra monomodo.- es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. Se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño que sólo permite un modo de propagación. Su transmisión es paralela al eje de la fibra. Permiten alcanzar grandes distancias (hasta 400 km máximo, mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de información (decenas de Gb/s).

Medios no guiados

Los medios de transmisión no guiados son los que no confinan las señales mediante ningún tipo de cable, sino que las señales se propagan libremente a través del medio. Entre los medios más importantes se encuentran el aire y el vacío.

Tanto la transmisión como la recepción de información se llevan a cabo mediante antenas. A la hora de transmitir, la antena irradia energía electromagnética en el medio.

La configuración para las transmisiones no guiadas puede ser direccional y omnidireccional.

En la direccional, la antena transmisora emite la energía electromagnética concentrándola en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben estar alineadas.

En la omnidireccional, la radiación se hace de manera dispersa, emitiendo en todas direcciones pudiendo la señal ser recibida por varias antenas. Generalmente, cuanto mayor es la frecuencia de la señal transmitida es más factible confinar la energía en un haz direccional.

  INFRARROJOS: Permiten la comunicación entre dos nodos, usando una serie de leds infrarrojos para ello. Se trata de emisores/receptores de las ondas infrarrojas entre ambos dispositivos, cada dispositivo necesita "ver" al otro para realizar la comunicación por ello es escasa su utilización a gran escala. Esa es su principal desventaja, a diferencia de otros medios de transmisión inalámbricos.

Existen 3 Tipos:

• Punto a punto
• Cuasi difuso A
• Difuso

• ONDAS DE RADIO: Las ondas de radio son un tipo de radiación electromagnética. Una onda de radio tiene una longitud de onda mayor que la luz visible. Las ondas de radio se usan extensamente en las comunicaciones.

Las ondas de radio tienen longitudes que van de tan sólo unos cuantos milímetros (décimas de pulgadas), y pueden llegar a ser tan extensas que alcanzan cientos de kilómetros (cientos de millas).

Una onda de radio se origina cuando una partícula cargada (por ejemplo, un electrón) se excita a una frecuencia situada en la zona de radiofrecuencia (RF) del espectro electromagnético. Otros tipos de emisiones que caen fuera de la gama de RF son los rayos gamma, los rayos X, los rayos infrarrojos, los rayos ultravioleta y la luz.

Aunque se emplea la palabra radio, las transmisiones de televisión, radio, radar y telefonía móvil están incluidos en esta clase de emisiones de radiofrecuencia.

La radiocomunicación es la tecnología que posibilita la transmisión de señales mediante la modulación de ondas electromagnéticas. Estas ondas no requieren un medio físico de transporte, por lo que pueden propagarse tanto a través del aire como del espacio vacío.

Una de sus principales ventajas es notable en los costos, ya que se elimina todo el cable Ethernet y conexiones físicas entre nodos, pero también tiene una desventaja considerable ya que para este tipo de red se debe de tener una seguridad mucho más exigente y robusta para evitar a los intrusos.

• BLUETOOTH:
  Es una tecnología de ondas de radio a corto alcance, 2.4 GHz de frecuencia. En ella se busca la simplificación de las comunicaciones en distintos dispositivos: ordenadores móviles, teléfonos móviles; además sincroniza a los dispositivos.
  Tiene un alcance de 10 metros, también sirve para crear una conexión a Internet inalámbrica desde tu portátil usando tu teléfono móvil. Un caso aún más práctico es el poder sincronizar libretas de direcciones y calendarios en tu PDA, impresoras, cámaras digitales, teléfono móvil, ordenador de sobremesa y portátil automáticamente y al mismo tiempo.
  Características:
  Tecnología: Spread Spectrum
  Potencia de transmisión: 1mW para 10 metros, 100mW para 100 metros
  Cobertura: 10 Metros
  No. De dispositivos: 8 por piconet y hasta 10 piconet en 10 metros
  Alimentación: 2.7 Voltios
  

  Interferencia: Es mínima, se implementan saltos rápidos en frecuencia de 1600 veces / segundo.

• MICROONDAS: Se denomina microondas a las ondas electromagnéticas definidas en un rango de frecuencias determinado; generalmente de entre 300 MHz y 300 GHz, que supone un período de oscilación de 3 ns (3×10^-9 s) a 3 ps (3×10^-12 s) y una longitud de onda en el rango de 1 m a 1 mm. 

ADAPTADORES DE RED NIC

TARJETA DE RED

Son también denominadas adaptadores de red, tarjetas de interfaz de red o NIC. Actúan como la interfaz entre un ordenador y el cable de red. La función de la tarjeta de red es la de preparar, enviar y controlar los datos en la red.

Una tarjeta de red es la interfaz física entre el ordenador y el cable. Convierte los datos enviados por el ordenador a un formato que puede ser utilizado por el cable de red, transfiere los datos a otro ordenador y controla a su vez el flujo de datos entre el ordenador y el cable. Las rutas que toman los datos en un ordenador se denominan "buses". Muchas rutas simultáneas hacen que los datos se desplacen en paralelo y no en forma serial (uno después del otro).

Es por esta razón que se transforman las señales digitales en señales eléctricas u ópticas capaces de viajar por los cables de red. El dispositivo encargado de esta transformación se denomina transceptor.

Envío y control de los datos

Antes de que la tarjeta de red que envía los datos los transmita, dialoga electrónicamente con la tarjeta de recepción con el objetivo de solucionar los siguientes temas:

Tamaño máximo de los bloques que se enviarán.

Cantidad de datos a enviar antes de enviar la confirmación.

Intervalos entre transmisiones de datos parciales.

Período de espera antes de enviar la confirmación.

Cantidad de datos que cada tarjeta puede contener antes de verse desbordada.

Velocidad de la transmisión de datos .Si una tarjeta más reciente y avanzada se comunica con una más lenta, se verán obligadas a compartir la misma velocidad de transmisión. Algunas tarjetas poseen circuitos que le permiten ajustarse a las velocidades de transmisión de cartas más lentas.

• ETHERNET:
  

  Ethernet es un estándar de redes de computadoras de área local con acceso al medio por contienda CSMA/CD ("Acceso Múltiple por Detección de Portadora con Detección de Colisiones"). Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de tramas de datos del nivel de enlace de datos del modelo OSI.

  La Ethernet se tomó como base para la redacción del estándar internacional IEEE 802.3. Usualmente se toman Ethernet e IEEE 802.3 como sinónimos. Ambas se diferencian en uno de los campos de la trama de datos. Las tramas Ethernet e IEEE 802.3 pueden coexistir en la misma red.
• TOKEN RING:
  es una arquitectura de red desarrollada por IBM en los años 1970 con topología física en anillo y técnica de acceso de paso de testigo, usando un frame de 3 bytes llamado token que viaja alrededor del anillo. Token Ring se recoge en el estándar IEEE 802.5. En desuso por la popularización de Ethernet; actualmente no es empleada en diseños de redes.

  Características principales

  Utiliza una topología lógica en anillo, aunque por medio de una unidad de acceso de estación múltiple (MSAU), la red puede verse como si fuera una estrella. Tiene topologia física estrella y topología lógica en anillo.

  Utiliza cable especial apantallado, aunque el cableado también puede ser par trenzado.
  La longitud total de la red no puede superar los 366 metros.
  La distancia entre una computadora y el MAU no puede ser mayor que 100 metros.
  A cada MAU se pueden conectar ocho computadoras.
  Estas redes alcanzan una velocidad máxima de transmisión que oscila entre los 4 y los 16 Mbps.
  Posteriormente el High Speed Token Ring (HSTR) elevó la velocidad a 110 Mbps pero la mayoría de redes no la soportan.
• FDDI:
  

  FDDI (Fiber Distributed Data Interface) es un conjunto de estándares ISO y ANSI para la transmisión de datos en redes de computadoras de área extendida o local (LAN) mediante cable de fibra óptica. Se basa en la arquitectura token ring y permite una comunicación tipo Full Dúplex. Dado que puede abastecer a miles de usuarios, una LAN FDDI suele ser empleada como backbone para una red de área amplia (WAN).

  También existe una implementación de FDDI en cables de hilo de cobre conocida como CDDI. La tecnología de Ethernet a 100 Mbps (100BASE-FX y 100BASE-TX) está basada en FDDI.

  DISPOSITIVOS DE CONECTIVIDAD
Repetidores:Es un dispositivo electrónico que recibe una señal débil o de bajo nivel y la retransmite a una potencia o nivel más alto, de tal modo que se puedan cubrir largas distancias sin degradación o con una degradación tolerable. Se pueden clasificar en dos tipos:

Locales: cuando enlazan redes próximas (LAN’s).

Remotos: cuando las redes están alejadas y se necesita un medio intermedio de comunicación.

•  Concentradores: Un concentrador (hub) es un elemento de hardware que permite concentrar el tráfico de red que proviene de múltiples hosts y regenerar la señal. El concentrador es una entidad que cuenta con determinada cantidad de puertos. Su único objetivo es recuperar los datos binarios que ingresan a un puerto y enviarlos a los demás puertos. Al igual que un repetidor, el concentrador funciona en el nivel 1 del modelo OSI. Es por ello que a veces se lo denomina repetidor multipuertos.
  Tipos de concentradores
  Existen diferentes categorías de concentradores (hubs):
  concentradores "activos": Están conectados a una fuente de alimentación eléctrica y permiten regenerar la señal que se envía a los diferentes puertos;
  puertos "pasivos": Simplemente envían la señal a todos los hosts conectados, sin amplificarla.
•  Transceptores: se aplica a un dispositivo que realiza dentro de una misma carga funciones de transmisión como de recepción utilizando componentes de circuito comunes para ambas funciones dado que determinados elementos se utilizan tanto para la recepción, la comunicación que provee puede ser semi duplex.
  Se usan en la telefonía computadoras en radio y en las Lan y Eternet.
•  Puente O Bridge

Un puente o bridge es un dispositivo de interconexión de redes de ordenadores que opera en la capa 2 (nivel de enlace de datos) del modelo OSI.

El puente o bridge funciona a través de una tabla de direcciones MAC detectadas en cada segmento a que está conectado. Cuando detecta que un nodo de uno de los segmentos está intentando transmitir datos a un nodo del otro, el bridge copia la trama para la otra subred.

Al igual que un repetidor, un bridge puede unir segmentos o grupos de trabajo LAN. además, dividir una red para aislar el tráfico o los problemas.

• Conmutadores:

  Un conmutador o switch es un dispositivo digital de lógica de interconexión de redes de computadores que opera en la capa 2 (nivel de enlace de datos) del modelo OSI. Su función es interconectar dos o más segmentos de red, de manera similar a los puentes (bridges), pasando datos de un segmento a otro de acuerdo con la dirección MAC de destino de las tramas en la red.

  Los conmutadores se utilizan cuando se desea conectar múltiples redes, fusionándolas en una sola. Al igual que los puentes, dado que funcionan como un filtro en la red, mejoran el rendimiento y la seguridad de las LANs (Local Área Network- Red de Área Local).
• Gateways:

  Cuando se habla de Gateway a nivel de red en realidad hablamos de Routers multiprotocolo. Opera en los niveles Transporte, Sesión, Presentación y Aplicación del modelo OSI y realizan la conversión de protocolos para la interconexión de redes con protocolos de alto nivel diferentes.

  Son más caros y con mayores capacidades que un bridge o un router,  se pueden utilizar como dispositivos universales en una red corporativa compuesta por un gran número de redes de diferentes tipos procesando sus protocolos y  asegurando que los datos de una red que transportan sean compatibles con la otra red.

  Puerta de enlace equipo informático configurado para dotar a las máquinas de una red local conectadas a él de un acceso hacia una red exterior utilizando traducción de direcciones IP (NAT: Network Address Translation), permitiendo aplicar una técnica llamada IP Masquerading (enmascaramiento de IP), usada muy a menudo para dar acceso a Internet a los equipos de una red de área local compartiendo una única conexión a Internet, y por tanto, una única dirección IP externa.
• Routers:
  Es un dispositivo de propósito general diseñado:
  Segmentar la red, limita tráfico de broadcast, proporcionar seguridad, proporciona también un control & redundancia entre dominios individuales de broadcast, también ofrece servicio a firewall y un acceso económico a una WAN.
  Caracterisitcas:
  ·         Opera en la capa 3 del modelo osi.
  ·         Al funcionar en una capa mayor, tiene más facilidades de software que un Switch.
  ·         Distingue entre protocolos de red: IP,IPX,APPLE TALK, DEC NET.
  ·         Permite hacer una decisión más inteligente que al switch, al momento de reenviar los paquetes
  ·         Proporcionar seguridad a través de sofisticados filtros de paquetes, en ambiente LAN y WAN.
  ·         Permitir diseñar redes jerárquicas, que delegen autoridad y puedan forzar el manejo local de regiones separadas de redes internas
  ·         Integrar diferentes tecnologías de  enlace de datos, tales como:
  -       Ethernet
  -       Fast Ethernet
  -       Token Ring
  -       FDDI
  -       ATM
  

Protegido: Shielded Twisted Pair (STP)

No protegido: Unshielded Twisted Pair (UTP)

UTP: Es un cable de pares trenzado y sin recubrimiento metálico externo, de modo que es sensible a las interferencias. Es un cable Barato, flexible y sencillo de instalar. Las aplicaciones principales en las que se hace uso de cables de par trenzado son:

•       Bucle de abonado

•       Redes LAN

STP: Par trenzado apantallado. Se trata de cables de cobre aislados dentro de una cubierta protectora, con un número específico de trenzas por pie. STP se refiere a la cantidad de aislamiento alrededor de un conjunto de cables y, por lo tanto, a su inmunidad al ruido. Se utiliza en redes de ordenadores como Ethernet o Token Ring. Es más caro que la versión no apantallada o UTP.