Fundamentos de Redes LI · · 2011-09-07Fundamentos de Redes LI Unidad I: ... Introducción a las redes 1.1.1 Historia de las redes 1983, el 1 de enero, ... Clasificación básica

Fundamentos de Redes LI

Unidad I: Introducción a las redes

1.1 Antecedentes históricos

Las redes de computadoras aparecieron en los años setenta muy ligadas a los fabricantes de computadoras, como por ejemplo la red EARN (European Academic & Research Network) y su homóloga americana BITNET e IBM. El Departamento de Defensa de los Estados Unidos mediante DARPA (Deffiense Advanced Research Projects Agency)inició a finales de los años sesenta un proyecto experimental que permitiera comunicar computadoras entre sí, utilizando diversos tipos de tecnologías de transmisión y que fuera altamente flexible y dinámico. El objetivo era conseguir un sistema informático geográficamente distribuido que pudiera seguir funcionando en el caso de la destrucción parcial que provocaría un ataque nuclear.




En 1969 se creó la red ARPANET, que fue creciendo hasta conectar unas 100 computadoras a principios de los años ochenta. En 1982 ARPANET adoptó oficialmente la familia de protocolos de comunicaciones TCP/IP. Surgieron otras redes que también utilizaban los protocolos TCP/IP para la comunicación entre sus equipos, como CSNET (Computer Science Network) y MILNET (Departamento de Defensa de Estados Unidos). La unión de ARPANET, MILNET y CSNET en l983 se considera como el momento de creación de Internet.




En 1986 la National Science Foundation de los Estados Unidos decidió crear una red propia, NSFnet, que permitió un gran aumento de las conexiones a la red, sobre todo por parte de universidades y centros de investigación, al no tener los impedimentos legales y burocráticos de ARPANET para el acceso generalizado a la red. En 1995 se calcula que hay unos 3.000.000 de computadoras conectadas a Internet.



1.1.1 Historia de las redes

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




1972, se realizó la Primera demostración pública de ARPANET, una nueva Red de comunicaciones financiada por la DARPAque funcionaba de forma distribuida sobre la red telefónica conmutada.

http://es.wikipedia.org/wiki/1972

http://es.wikipedia.org/wiki/ARPANET

http://es.wikipedia.org/wiki/DARPA

http://es.wikipedia.org/wiki/Red_telef%C3%B3nica_conmutada




1973, la DARPA inicia un programa de investigación sobre posibles técnicas para interconectar redes de distintas clases. Para este fin, desarrollaron nuevos protocolos de comunicaciones que permitiesen este intercambio de información de forma "transparente" para las computadoras conectadas. De la filosofía del proyecto surgió el nombre de "Internet”.


http://es.wikipedia.org/wiki/DARPA

http://es.wikipedia.org/wiki/Protocolo_de_red

http://es.wikipedia.org/wiki/Protocolo_de_red




1983, el 1 de enero, ARPANET cambió el protocolo NCP por TCP/IP. Ese mismo año, se creó el IAB con el fin de estandarizar el protocolo TCP/IP y de proporcionar recursos de investigación a Internet. Por otra parte, se centró la función de asignación de identificadores en la IANA que, más tarde, delegó parte de sus funciones en el Internet registry que, a su vez, proporciona servicios a los DNS.


http://es.wikipedia.org/wiki/1_de_enero

http://es.wikipedia.org/wiki/NCP

http://es.wikipedia.org/wiki/Proveedor_de_servicios_de_Internet

http://es.wikipedia.org/wiki/IANA

http://es.wikipedia.org/wiki/Internet_registry

http://es.wikipedia.org/wiki/Internet_registry

http://es.wikipedia.org/wiki/DNS




1986, la NSF comenzó el desarrollo de NSFNET que se convirtió en la principal Red en árbol de Internet, complementada después con las redes NSINET y ESNET, todas ellas en Estados Unidos. Paralelamente, otras redes troncales en Europa, tanto públicas como comerciales, junto con las americanas formaban el esqueleto básico ("backbone") de Internet.


http://es.wikipedia.org/wiki/NSF

http://es.wikipedia.org/wiki/NSFNET

http://es.wikipedia.org/wiki/Red_en_%C3%A1rbol

http://es.wikipedia.org/wiki/Red_en_%C3%A1rbol

http://es.wikipedia.org/wiki/Europa




1989, con la integración de los protocolos OSI en la arquitectura de Internet, se inició la tendencia actual de permitir no sólo la interconexión de redes de estructuras dispares, sino también la de facilitar el uso de distintos protocolos de comunicaciones.


http://es.wikipedia.org/wiki/OSI




1989, en el CERN de Ginebra, un grupo de Físicos encabezado por Timoty Berners-Lee, crearon el lenguaje HTML, basado en el SGML. En 1990 el mismo equipo construyó el primer cliente Web, llamado World Wide Web (WWW), y el primer servidor web.


http://es.wikipedia.org/wiki/CERN

http://es.wikipedia.org/wiki/Ginebra_%28ciudad%29

http://es.wikipedia.org/wiki/Tim_Berners-Lee



http://es.wikipedia.org/wiki/HTML

http://es.wikipedia.org/wiki/SGML


http://es.wikipedia.org/wiki/Web




2006, el 3 de enero, Internet alcanzó los mil cien millones de usuarios. Se prevé que en diez años, la cantidad de navegantes de la Red aumentará a 2.000 millones.


http://es.wikipedia.org/wiki/3_de_enero



1.1.2 Importancia de las Redes

Las conexiones por red permiten a los empleados de una empresa colaborar entre sí y con empleados de otros lugares u otras empresas. Posibilitan el contacto de maneras nuevas, a la vez que lo estrechan más de lo que jamás habría cabido imaginar, entre personas de la oficina o de cualquier punto del globo. Si la empresa está conectada por una red, nadie está lejos de nadie.



1.1.2 Importancia de las Redes

Existen tres tipos de redes:

• Redes de área local • Redes de área extensa • Internet



1.2 Conceptos básicos de redes

Componentes básicos de las redes de computadoras

ComputadorasMuchos de los componentes de una red media son las computadoras individuales, que son generalmente sitios de trabajo (incluyendo computadoras personales) o servidores.




Componentes básicos de las redes de computadoras

Tipos de servidores

Hay algunos tipos comunes de servidores.Servidor de archivo: almacena varios tipos de archivos y los distribuye a otros clientes en la red.




Servidor de impresionesControla y maneja una o más impresoras y acepta trabajos de impresión de otros clientes de la red, encaminando los trabajos de impresión, y realizando la mayoría o todas las otras funciones que un sitio de trabajo se realizaría para lograr una tarea de impresión si la impresora fue conectada directamente con el puerto de impresora del sitio de trabajo.




Servidor Mail

Los almacenes, envían, reciben, las rutas, y realizan otras operaciones relacionadas con email para otros clientes en la red.




Servidor del fax

Los almacenes, envían, reciben, las rutas, y realizan otras funciones necesarias para la transmisión, la recepción, y la distribución apropiadas de faxes.




Servidor de la telefoníaRealiza funciones relacionadas telefónicamente tales como llamadas que contestan automáticamente, realizando las funciones de un sistema interactivo de la respuesta de la voz, almacenando y el correo de voz que sirve, encaminando llama entre la red de teléfono cambiada pública (PSTN) y la red o el Internet.




Proxy server

Realiza un cierto tipo de función a nombre de otros clientes en la red para aumentar el funcionamiento de ciertas operaciones o como precaución de la seguridad para aislar a clientes de la red de amenazas exteriores.




Web server

Los documentos del HTML de los almacenes, las imágenes, los archivos de texto, las escrituras, y el otro Web relacionaron los datos (conocidos colectivamente como contenido), y distribuye este contenido a otros clientes en la red a petición.




Impresoras

Muchas impresoras son capaces de actuar como parte de una red de computadoras sin ningún otro dispositivo, tal como un print server, a actuar como intermediario entre la impresora y el dispositivo que está solicitando un trabajo de impresión de ser terminado.




Otros dispositivos

Hay muchos otros tipos de dispositivos que se puedan utilizar para construir una red, muchos de los cuales requieren una comprensión de conceptos más avanzados del establecimiento de una red de la computadora antes de que puedan ser entendidos fácilmente.




Clasificación básica de redes

• Red de área local (LAN)• Red de área metropolitana (MAN)• Red de área global (GAN)• Red de área amplia (WAN)




Componentes

•Servidores•Estaciones de Trabajo•Tarjeta de Red•Concentradores o Hubs•Repetidores•Puentes o Bridges




Arquitectura de comunicación

Al hablar de redes y de comunicacionesentre computadoras resultan fundamentales2 conceptos: Protocolos y Arquitectura decomunicación.





Los protocolos se utilizan para lacomunicación entre entidades de diferentessistemas. La organización de los protocolosse realiza mediante capas o niveles conobjeto de simplificar su diseño. El propósitode cada capa es ofrecer ciertos servicios alas capas superiores





La capa n en una máquina conversa con lacapa n de la otra máquina. Las reglas yconvecciones utilizadas en la conversaciónse conocen como protocolo de la capa n. Alas entidades de una misma capacorrespondiente a máquinas diferentes se ledenomina procesos pares.





Los datos son pasados a la capainmediatamente inferior de la máquina y asísucesivamente hasta llegar a la capa 1,donde nos encontramos el medio físico, pordonde se realiza la comunicación con la otramáquina





Entre cada par de capas adyacentes hayuna interfaz, la cual define los servicios yoperaciones primitivas que la capa inferiorofrece a la superior. Al conjunto de capascon las interfaces y protocolos recibe elnombre de arquitectura de la red.



1.2.1 Tipos de señales eléctricas

Concepto de señal

El término "señal" se refiere a un voltaje eléctrico, un patrón luminoso o una onda electromagnética modulada que se desea obtener. Esta señal varía en función del medio de transmisión de que se trate y se propaga a través este mismo medio de transmisión.




Tipos de señales: continuas y discretas

Señal continua

Es aquella en la que su intensidad varía suavemente con el tiempo, es decir, no presenta discontinuidades, p. ej. La voz, las imágenes de TV, etc.




Tipos de señales: continuas y discretas

Señal discreta

Es aquella en la que su intensidad se mantiene constante durante un determinado intervalo de tiempo, tras el cual la señal cambia a otro valor constante, es decir, presenta discontinuidades o saltos en el tiempo, p. ej, una onda cuadrada.



1.2.2 Formatos de transmisión

Transmisión analógica y transmisión digital

Transmisión analógica

Transmisión analógica es la transmisión de señales independientemente de su contenido. Se pueden transmitir señales continuas o discretas.



1.2.2 Formatos de transmisión

Transmisión analógica y transmisión digital

Transmisión digital

Transmisión digital es la transmisión de símbolos con cierto grado de exactitud en un tiempo determinado.



1.2.3 Ancho de banda

El ancho de banda es el rango defrecuencias alrededor de la frecuenciaprincipal y en la que está confinada lamayor parte de la energía de la señal.



1.2.4 Topologías de red

La topología de red define la estructura deuna red. Una parte de la definicióntopológica es la topología física, que es ladisposición real de los cables o medios. Laotra parte es la topología lógica, que definela forma en que los hosts acceden a losmedios para enviar datos. Las topologíasmás comúnmente usadas son lassiguientes:

http://es.wikipedia.org/wiki/Host




Topologías físicas

Una topología de bus usa un solo cablebackbone que debe terminarse en ambosextremos. Todos los hosts se conectandirectamente a este backbone.

http://es.wikipedia.org/wiki/Backbone


http://es.wikipedia.org/wiki/Backbone





La topología de anillo conecta un hostcon el siguiente y al último host con elprimero. Esto crea un anillo físico de cable.






La topología en estrella conecta todoslos cables con un punto central deconcentración.





Una topología en estrella extendidaconecta estrellas individuales entre símediante la conexión de HUBs o switches.Esta topología puede extender el alcance yla cobertura de la red.

http://es.wikipedia.org/wiki/Switch





Una topología jerárquica es similar auna estrella extendida. Pero en lugar deconectar los HUBs o switches entre sí, elsistema se conecta con una computadoraque controla el tráfico de la topología.

http://es.wikipedia.org/wiki/Switch





La topología de malla se implementapara evitar una interrupción del servicio.Cada host tiene sus propias conexiones conlos demás hosts. Aunque la Internet cuentacon múltiples rutas hacia cualquierubicación, no adopta la topología de mallacompleta.

http://es.wikipedia.org/wiki/Internet





También hay otra topología denominadaárbol.




Topologías lógicas

La topología lógica de una red es la forma en que los hosts se comunican a través del medio. Los dos tipos más comunes de topologías lógicas son broadcast y transmisión de tokens.


http://es.wikipedia.org/wiki/Broadcast





La topología broadcast simplementesignifica que cada host envía sus datoshacia todos los demás hosts del medio dered. No existe un orden que las estacionesdeban seguir para utilizar la red. Es pororden de llegada, es como funcionaEthernet.

http://es.wikipedia.org/wiki/Ethernet





La topología transmisión de tokens controla elacceso a la red mediante la transmisión de untoken electrónico a cada host de formasecuencial. Cuando un host recibe el token,ese host puede enviar datos a través de la red.Si el host no tiene ningún dato para enviar,transmite el token al siguiente host y elproceso se vuelve a repetir.







1.2.5 Clasificación de las redes

• Una red personal de área (PAN)• Red de área local (LAN)• Red del área del campus (CAN)• Red de área Metropolitana (MAN)• Redes de área amplia (WAN)




Red personal de área (PAN)

Es una red de computadora es usada para la comunicación entre los dispositivos de la computadora (teléfonos incluyendo las ayudantes digitales personales) cerca de una persona. El alcance de una PAN es típicamente algunos metros. Las PAN se pueden utilizar para la comunicación entre los dispositivos personales de ellos mismos o para conectar con una red de alto nivel y el Internet




Red de área local (LAN)

Una red que se limita a un área especial relativamente pequeña tal como un cuarto, un solo edificio, una nave, o un avión




Red del área del campus (CAN)

Se limita una red que conecta dos o más LANs pero que (posiblemente) a un área geográfica privada específica tal como un campus de la universidad, un complejo industrial, o una base militar. La CAN se limita, generalmente, a un área que sea más pequeña que una red del área metropolitana.




Red de área Metropolitana (MAN)

Una red que conecta las redes de un área dos o más locales juntos pero no extiende más allá de los límites de la ciudad inmediata, o del área metropolitana. Las rebajadoras múltiples, los interruptores y los cubos están conectados para crear a una MAN.




Redes de área amplia (WAN)

Es una red de comunicaciones de datos que cubre un área geográfica relativamente amplia y que utiliza a menudo las instalaciones de transmisión proporcionadas por los portadores comunes, tales como compañías del teléfono.




Tipos de WANCentralizado: Un WAN centralizado consiste en una computadora central que está conectada con las terminales nodos y/o otros tipos de dispositivos de la Terminal.Distribuido: Un WAN distribuido consiste en dos o más computadoras en diversaslocalizaciones y puede también incluir conexiones a las terminales nodos y a otros tipos de dispositivos de la Terminal.




Red interna

Dos o más redes o segmentos de la red conectados con los dispositivos que funcionan en la capa 3 (la capa de “red”) del modelo de la referencia OSI, tal como una rebajadora. Cualquier interconexión entre las redes públicas, privadas, comerciales, industriales, o gubernamentales se puede también definir como red interna.




Internet

Consiste en una interconexión mundial de las redes gubernamentales, académicas, públicas, y privadas basadas sobre el Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET) desarrollado por ARPA del departamento de defensa de los EE.UU.




Intranet

Una red o una red interna que se limitan en alcance a una sola organización o entidad y que utilicen el TCP/ip Protocol Suite, el HTTP, el ftp, y los otros protocolos y software de red de uso general en el Internet. Las Intranets se pueden también categorizar como LAN, CAN, MAN, WAN, u otro tipo de red.




Extranet

Una red o una red interna que se limitan en alcance a una sola organización o entidad pero que también han limitado conexiones a las redes de una o más generalmente, pero no necesariamente, organizaciones confiadas o entidades.Una extranet debe tener por lo menos una conexión con una red exterior.




Clasificación de las redes de computadoras

Por capa de red

Las redes de computadoras se pueden clasificar según la capa de red en la cual funcionan según algunos modelos de referencia básica que se consideren por los estándares en la industria tal como el modelo OSI de siete capas y el modelo del TCP/IP de cinco capas.





Por la escala

Las redes de computadoras se pueden clasificar según la escala o el grado del alcance de la red, por ejemplo como red personal del área (PAN), la red de área local (LAN), red del área del campus (CAN), red de área metropolitana (MAN), o la red de área amplia (WAN).





Por método de la conexión

Las redes de computadoras se pueden clasificar según la tecnología que se utiliza para conectar los dispositivos individuales en la red tal como HomePNA, línea comunicación, Ethernet, o LAN sin hilos de energía





Por la relación funcional

Las redes de computadoras se pueden clasificar según las relaciones funcionalesque existen entre los elementos de la red, servidor activo por ejemplo del establecimiento de una red, de cliente y arquitecturas del Par-a-par (workgroup).





Por topología de la red

Las redes de computadoras se pueden clasificar según la topología de la red sobre la cual la red se basa, por ejemplo red de bus, red de estrella, red del anillo, red del acoplamiento, red del Estrella-bus, árbol o red jerárquica de la topología, el etc.





Por los servicios proporcionados

Las redes de computadoras se pueden clasificar según los servicios que proporcionan, por ejemplo redes del almacén, granjas del servidor, redes del control de proceso, red de valor añadido, red sin hilos de la comunidad, etc.





Por protocolo

Las redes de computadoras se pueden clasificar según el protocolo de comunicaciones que se está utilizando en la red.



1.3 Organismos de estandarización de redes y sus protocolos de interés

Durante las últimas dos décadas ha habido un enorme crecimiento en la cantidad y tamaño de las redes. Muchas de ellas sin embargo, se desarrollaron utilizando implementaciones de hardware y software diferentes. Como resultado, muchas de las redes eran incompatibles y se volvió muy difícil para las redes que utilizaban especificaciones distintas poder comunicarse entre sí.



1.3 Organismos de estandarización de redes y sus protocolos de interés

Para solucionar este problema, la Organización Internacional para la Normalización (ISO) realizó varias investigaciones acerca de los esquemas de red. La ISO reconoció que era necesario crear un modelo de red que pudiera ayudar a los diseñadores de red a implementar redes que pudieran comunicarse y trabajar en conjunto (interoperabilidad) y por lo tanto, elaboraron el modelo de referencia OSI en 1984.



1.3.1 ISO

La Organización Internacional para la Estandarización o International Organization for Standardization (ISO), que nace después de la segunda guerra mundial, es el organismo encargado de promover el desarrollo de normas internacionales de fabricación, comercio y comunicación para todas las ramas industriales a excepción de la eléctrica y la electrónica.



1.3.1 ISO

Su función principal es la de buscar la estandarización de normas de productos y seguridad para las empresas u organizaciones a nivel internacional. La ISO es una red de los institutos de normas nacionales de 146 países, sobre la base de un miembro por país, con una Secretaría Central en Ginebra, Suiza, que coordina el sistema.



1.3.1 ISO

La Organización Internacional de Normalización (ISO), con base en Ginebra, Suiza, está compuesta por delegacionesgubernamentales y no gubernamentales subdivididos en una serie de subcomitésencargados de desarrollar las guías que contribuirán al mejoramiento ambiental.



1.3.1 ISO



1.3.2 IEEE

IEEE corresponde a las siglas de The Institute of Electrical and Electronics Engineers, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, una asociación técnico-profesional mundial dedicada a la estandarización, entre otras cosas. Es la mayor asociación internacional sin fines de lucro formada por profesionales de las nuevas tecnologías, como ingenieros eléctricos, ingenieros en electrónica, científicos de la computación e ingenieros en telecomunicación

http://es.wikipedia.org/wiki/Estandarizaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=El%C3%A9ctricos&action=edit

http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciencias_de_la_Computaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciencias_de_la_Computaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Telecomunicaci%C3%B3n



1.3.2 IEEE

Su creación se remonta al año 1884, contando entre sus fundadores a personalidades de la talla de Thomas Alva Edison, Alexander Graham Bell y Franklin Leonard Pope. En 1963 adoptó el nombre de IEEE al fusionarse asociaciones como el AIEE (American Institute of Electrical Engineers) y el IRE (Institute of Radio Engineers).



1.3.2 IEEE

A través de sus miembros, más de 360.000 voluntarios en 175 países, el IEEE es una autoridad líder y de máximo prestigio en las áreas técnicas derivadas de la eléctricaoriginal: desde ingeniería computacional, tecnologías biomédica y aeroespacial, hasta las áreas de energía eléctrica, control, telecomunicaciones y electrónica de consumo, entre otras.



1.3.2 IEEE

Su trabajo es promover la creatividad, el desarrollo y la integración, compartir y aplicar los avances en las tecnologías de la información, electrónica y ciencias en general para beneficio de la humanidad y de los mismos profesionales. Algunos de sus estándares son:



1.3.2 IEEE

VHDLPOSIX

IEEE 1394IEEE 488IEEE 802

IEEE 802.11IEEE 754IEEE 830



1.3.2 IEEE

IEEE produce más del 30% de la literatura publicada en el mundo sobre ingeniería eléctrica, en computación, telecomunicaciones y tecnología de control, organiza más de 350 grandes conferencias al año en todo el mundo, y posee cerca de 900 estándares activos, con otros 700 más bajo desarrollo.



1.3.3 IETF

El IETF (Internet Engineering Task Force, Grupo de Trabajo en Ingeniería de Internet) es una organización internacional abierta de normalización, que tiene como objetivos el contribuir a la ingeniería de Internet, actuando en diversas áreas, tales como transporte, encaminamiento, seguridad. Fue creada en EE.UU. en 1986.

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