Gua N1

Unidad Curricular: REDES DE COMPUTADORAS

Modulo: FUNDAMENTOS Y COMPONENTES DE REDES

Fundamentos bsicos de Redes:

La comunicacin en nuestra vida cotidiana tiene diferentes formas y existe en muchos entornos. Tenemos diferentes expectativas segn si estamos conversando por Internet o participando de una entrevista de trabajo. Cada situacin tiene su comportamiento y estilo correspondiente.

Establecimiento de reglas:

Antes de comenzar a comunicarnos, establecemos reglas o acuerdos que rigen la conversacin. Estas reglas o protocolos deben respetarse para que el mensaje se enve y comprenda correctamente. Algunos de los protocolos que rigen con xito las comunicaciones humanas son:

emisor y receptor identificados,

mtodo de comunicacin consensuado (cara a cara, telfono, carta, fotografa),

idioma y gramtica comunes,

velocidad y puntualidad en la entrega, y

requisitos de confirmacin o acuse de recibo.

Las reglas de comunicacin pueden variar segn el contexto. Si un mensaje transmite un hecho o concepto importante, se necesita una confirmacin de que el mensaje se recibi y comprendi correctamente. Los mensajes menos importantes pueden no requerir acuse de recibo por parte del receptor.

Las tcnicas utilizadas en las comunicaciones de red comparten estos fundamentos con las conversaciones humanas. Se presuponen algunas reglas debido a que muchos de los protocolos de comunicacin humana son implcitos y estn arraigados en nuestra cultura. Al establecer las redes de datos, es necesario ser mucho ms explcito sobre la forma en que se realizan y juzgan con xito las comunicaciones.

La comunicacin entre individuos est destinada a ser exitosa cuando el significado del mensaje comprendido por el receptor coincide con el significado del emisor.

Definicin de redes:

Las redes constan de dos o ms computadoras conectadas entre s y permiten compartir recursos e informacin. La informacin por compartir suele consistir en archivos y datos.

Los recursos son los dispositivos o las reas de almacenamiento de datos de una computadora, compartida por otra computadora mediante la red. La ms simple de las redes conecta dos computadoras, permitindoles compartir archivos e impresos. Una red mucho ms compleja conecta todas las computadoras de una empresa o compaa en el mundo.

Elementos de una red:

Para todo acto de comunicacin deben existir elementos que establezcan la misma, estos son:

Emisor: Es quien emite el mensaje.

Receptor: Es quien recibe la informacin.

Medio o Canal: Es el medio fsico por el que se transmite el mensaje.

Reglas o Cdigo: Es la forma que toma la informacin que se intercambia entre la Fuente (el emisor) y el Destino (el receptor) de un lazo informtico. Implica la comprensin o decodificacin del paquete de informacin que se transfiere.

Mensaje: Es lo que se quiere transmitir.

Medios de Transmisin:

Un medio de transmisin de datos es el canal que se emplea para lograr la comunicacin entre dos o ms computadores. Los medios puede ser fsicos medios guiados o inalmbricos medios no guiados

Para la utilizacin de los mismos se debe tener en cuenta ciertas consideraciones mnimas para la seleccin de un medio de transmisin de datos. Como lo son:

1. Condiciones de la instalacin

2. Volumen de bits transportados por unidad de tiempo.

3. Distancia que pueden recorrer los datos sin sufrir atenuacin.

4. Costos.

Medios Guiados: Hace referencia a todos aquellos medios de transmisin que utilizan un cable como medio de conexin entre nodos de una red para la transmisin de datos.

Entre los medios guiados de uso ms comn para la transmisin de datos en redes informticas tenemos:

Cable Coaxial - Cable Par Trenzado - Fibra ptica

1. Cable Coaxial:

Existen mltiples tipos de cable coaxial, cada uno con un dimetro e impedancia diferentes. El cable coaxial no es habitualmente afectado por interferencias externas, y es capaz de lograr altas velocidades de transmisin en largas distancias.

Por esa razn, se utiliza en redes de comunicacin de banda ancha (cable de televisin) y cables de banda base (Ethernet). El tipo de cable que se debe utilizar depende de la ubicacin del cable. Los cables coaxiales pueden ser de dos tipos:

El cloruro de polivinilo: Es un tipo de plstico utilizado para construir el aislante y la cubierta protectora del cable en la mayora de los tipos de cable coaxial. El cable coaxial de PVC es flexible y se puede instalar fcilmente en cualquier lugar. Sin embargo, cuando se quema, desprende gases txicos.

Plenum: El plenum contiene materiales especiales en su aislamiento . Estos materiales son resistentes al fuego y producen una mnima cantidad de humo; esto reduce los humos txicos. Sin embargo, el cableado plenum es ms caro y menos flexible que el PVC.

Construccin del cable coaxial:

Conductor central: Alambre de cobre rojo recocido de 4,40 mm de dimetro.

Dielctrico: Compuesto por un tubo de polietileno de baja densidad (PEBD) con separador helicoidal para mantener centrado el alambre y espuma de polietileno (PEfoam) en la parte externa, dimetro final 12,35 mm.

Blindaje: Lmina compuesta de dos capas de aluminio y una capa de polister en una sola hoja y malla trenzada de alambres estaados por fusin de

8 x 16 x 0,18 mm.

Cubierta exterior: de policloruro de vinilo (PVC)

de 15,80 mm de dimetro color negro.

2. Cable par trenzado

El cable de par trenzado es una forma de conexin en la que dos aisladores son entrelazados para tener menores interferencias y aumentar la potencia y disminuir la diafona de los cables adyacentes.

(La diafona, en el caso de cables de pares trenzados se presenta generalmente debido a acoplamientos magnticos entre los elementos que componen los circuitos perturbador y perturbado o como consecuencia de desequilibrios de admitancia entre los hilos de ambos circuitos.)

Tipos de Cables de Par trenzado en redes de computadores

Entre los tipos de cables se encuentran los: UTP, STP y FTP

UTP (Unshielded Twisted Pair) o Cable trenzado sin apantallar.

Son cables de pares trenzados sin apantallar que se utilizan para diferentes tecnologas de red local. Son de bajo costo y de fcil uso, pero producen ms errores que otros tipos de cable y tienen limitaciones para trabajar a grandes distancias.

STP (Shielded Twisted Pair) o Par trenzado apantallado.

Se trata de cables de cobre aislados dentro de una cubierta protectora, con un nmero especfico 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 ms caro que la versin no apantallada o UTP.

FTP (Foiled Twisted Pair ) o Par trenzado con pantalla global.

Este tipo de cable cuenta con una pantalla global para mejorar su nivel de proteccin ante interferencias externas, su impedancia tpica es de

120 ohmio y sus propiedades de transmisin son parecidas a la del cable

UTP y pueden utilizar inclusive conectores RJ45.

3. Cable de Fibra ptica:

Compuesto por un ncleo de fibra de vidrio, rodeado de malla sinttica y recubrimientos internos y externos. Los datos se transportan a travs de pulsos de luz a lo largo de la fibra de vidrio.

Las redes de fibra se utilizan para conexiones entre ordenadores a larga distancia, ya que la potencia de la seal enviada puede recorrer hasta ms de 100 Km de distancia, antes de que la seal pierda intensidad y necesite de un repetidor de seal.

Estructura de un cable de fibra ptica:

Medios No Guiados:

Hace referencia a todos los sistemas que no utilizan cable para interconectar los nodos de la red para la transmisin de datos.

Estos medios son de dos tipos, los Direccionales y los Omnidireccionales.

Medios Direccionales:

En la comunicacin con medios direccionales, la antena transmisora emite la energa electromagntica concentrndola en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben estar alineadas.

Medios Omnidireccionales

En la comunicacin con los medios omnidireccionales, la radiacin se hace de manera dispersa, emitiendo en todas direcciones pudiendo la seal ser recibida por varias antenas. Generalmente, cuanto mayor es la frecuencia de la seal transmitida es ms factible confinar la energa en un haz direccional.

Antenas Microondas Direccionales:

CARACTERSTICAS

1. Transmisin a travs de ondas de radio de alta frecuencia (En el rango de 1 a 30

GigaHertz) para comunicaciones de banda ancha.

2. Requiere una estacin repetidora cada 20 millas debido a la curvatura de la tierra.

3. Puede ser utilizada para comunicaciones satelitales

Satlites Direccionales: CARACTERISTICAS

1. Dispositivo en rbita, que

acta como estacin retransmisora.

2. El satlite recibe seales enviadas desde una estacin en tierra, las amplifica y retransmite en diferente frecuencia a otra estacin en tierra.

Infrarrojos Direccionales:

CARACTERISTICAS

1. Usa LEDs y fotodiodos para transmitir datos entre ordenadores.

2. La seal se recoge a travs de pequeos receptores en lnea recta con el emisor o a travs del reflejo en paredes o techos.

3. Se usan para soluciones de corta distancia, ya que las condiciones atmosfricas interfieren con la seal

EMISOR

RECEPTOR

Bluetooth:

Bluetooth es una especificacin industrial para Redes Inalmbricas de rea Personal (WPAN) que posibilita la transmisin de voz y datos entre diferentes dispositivos mediante un enlace por radiofrecuencia en la banda ISM de los 2,4 GHz. Los principales objetivos que se pretenden conseguir con esta norma son:

1. Facilitar las comunicaciones entre equipos mviles y fijos.

2. Eliminar los cables y conectores entre stos.

3. Ofrecer la posibilidad de crear pequeas redes inalmbricas y facilitar la sincronizacin de datos entre equipos personales.

Wi-Fi:

Wi-Fi es un mecanismo de conexin de dispositivos electrnicos de forma inalmbrica. Los dispositivos habilitados con Wi-Fi, tales como: un ordenador personal, una consola de videojuegos, un smartphone o un reproductor de audio digital, pueden conectarse a Internet a travs de un punto de acceso de red inalmbrica. Dicho punto de acceso (o hotspot) tiene un alcance de unos 20 metros (65 pies) en interiores y al aire libre

una distancia mayor. Pueden cubrir grandes reas la superposicin de mltiples puntos de acceso.

Modelo OSI y Modelo TCP/IP:

El modelo de referencia de interconexin de sistemas abiertos es una representacin abstracta en capas, creada como gua para el diseo del protocolo de red. El modelo OSI divide el proceso de networking en diferentes capas lgicas, cada una de las cuales tiene una nica funcionalidad y a la cual se le asignan protocolos y servicios especficos.

En este modelo, la informacin se pasa de una capa a otra, comenzando en la capa de Aplicacin en el host de transmisin, siguiendo por la jerarqua hacia la capa Fsica, pasando por el canal de comunicaciones al host de destino, donde la informacin vuelve a la jerarqua y termina en la capa de Aplicacin.

Capa Aplicacin:

La capa de Aplicacin, Capa siete, es la capa superior de los modelos OSI y TCP/IP. Es la capa que proporciona la interfaz entre las aplicaciones que utilizamos para comunicarnos y la red subyacente en la cual se transmiten los mensajes. Los protocolos de capa de aplicacin se utilizan para intercambiar los datos entre los programas que se ejecutan en los hosts de origen y destino. Existen muchos protocolos de capa de aplicacin y siempre se desarrollan protocolos nuevos.

Aunque el grupo de protocolos TCP/IP se desarroll antes de la definicin del modelo OSI, la funcionalidad de los protocolos de capa de aplicacin de TCP/IP se adaptan aproximadamente a la estructura de las tres capas superiores del modelo OSI: Capas de Aplicacin, Presentacin y Sesin.

La mayora de los protocolos de capa de aplicacin de TCP/IP se desarrollaron antes de la aparicin de computadoras personales, interfaces del usuario grficas y objetos

multimedia. Como resultado, estos protocolos implementan muy poco de la funcionalidad que se especifica en las capas de Sesin y Presentacin del modelo OSI.

Capa de Presentacin:

La capa de Presentacin tiene tres funciones primarias:

Codificacin y conversin de datos de la capa de aplicacin para garantizar que los datos del dispositivo de origen puedan ser interpretados por la aplicacin adecuada en el dispositivo de destino.

Compresin de los datos de forma que puedan ser descomprimidos por el dispositivo de destino.

Encriptacin de los datos para transmisin y descifre de los datos cuando se reciben en

el destino.

Las implementaciones de la capa de presentacin generalmente no se vinculan con una stack de protocolos determinada. Los estndares para vdeos y grficos son algunos ejemplos. Dentro de los estndares ms conocidos para vdeo encontramos QuickTime y el Grupo de expertos en pelculas (MPEG). QuickTime es una especificacin de Apple Computer para audio y vdeo, y MPEG es un estndar para la codificacin y compresin de vdeos.

Dentro de los formatos de imagen grfica ms conocidos encontramos Formato de intercambio grfico (GIF), Grupo de expertos en fotografa (JPEG) y Formato de archivo de imagen etiquetada (TIFF). GIF y JPEG son estndares de compresin y codificacin para imgenes grficas, y TIFF es una formato de codificacin estndar para imgenes grficas.

Capa de Sesin:

Como lo indica el nombre de la capa de Sesin, las funciones en esta capa crean y mantienen dilogos entre las aplicaciones de origen y destino. La capa de sesin maneja el intercambio de informacin para iniciar los dilogos y mantenerlos activos, y para reiniciar sesiones que se interrumpieron o desactivaron durante un periodo de tiempo prolongado.

La mayora de las aplicaciones, como los exploradores Web o los clientes de correo electrnico, incorporan la funcionalidad de las capas 5, 6 y 7 del modelo OSI.

Los protocolos de capa de aplicacin de TCP/IP ms conocidos son aquellos que proporcionan intercambio de la informacin del usuario. Estos protocolos especifican la informacin de control y formato necesaria para muchas de las funciones de comunicacin de Internet ms comunes. Algunos de los protocolos TCP/IP son:

El protocolo Servicio de nombres de dominio (DNS, Domain Name Service) se utiliza para resolver nombres de Internet en direcciones IP.

El protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP, Hypertext Transfer Protocol) se utiliza para transferir archivos que forman las pginas Web de la World Wide Web.

El Protocolo simple de transferencia de correo (SMTP) se utiliza para la transferencia de mensajes de correo y adjuntos.

Telnet, un protocolo de emulacin de terminal, se utiliza para proporcionar acceso remoto a servidores y a dispositivos de red.

El Protocolo de transferencia de archivos (FTP, File Transfer Protocol) se utiliza para la transferencia interactiva de archivos entre sistemas.

Capa de transporte:

La capa de Transporte permite la segmentacin de datos y brinda el control necesario para reensamblar las partes dentro de los distintos streams de comunicacin. Las responsabilidades principales que debe cumplir son:

Seguimiento de la comunicacin individual entre aplicaciones en los hosts origen y destino,

Segmentacin de datos y gestin de cada porcin,

Reensamble de segmentos en flujos de datos de aplicacin, e

Identificacin de las diferentes aplicaciones.

Seguimiento de Conversaciones individuales:

Cualquier host puede tener mltiples aplicaciones que se estn comunicando a travs de la red. Cada una de estas aplicaciones se comunicar con una o ms aplicaciones en hosts remotos. Es responsabilidad de la capa de Transporte mantener los diversos streams de comunicacin entre estas aplicaciones.

Segmentacin de datos:

Debido a que cada aplicacin genera un stream de datos para enviar a una aplicacin remota, estos datos deben prepararse para ser enviados por los medios en partes manejables. Los protocolos de la capa de Transporte describen los servicios que segmentan estos datos de la capa de Aplicacin. Esto incluye la encapsulacin necesaria en cada seccin de datos. Cada seccin de datos de aplicacin requiere que se agreguen encabezados en la capa de Transporte para indicar la comunicacin a la cual est asociada.

Reensamble de segmentos:

En el host de recepcin, cada seccin de datos puede ser direccionada a la aplicacin adecuada. Adems, estas secciones de datos individuales tambin deben reconstruirse para generar un stream completo de datos que sea til para la capa de Aplicacin. Los protocolos de la capa de Transporte describen cmo se utiliza la informacin de encabezado de dicha capa para reensamblar las secciones de datos en streams y enviarlas a la capa de Aplicacin.

Identificacin de las aplicaciones:

Para poder transferir los streams de datos a las aplicaciones adecuadas, la capa de Transporte debe identificar la aplicacin de destino. Para lograr esto, la capa de Transporte asigna un identificador a la aplicacin. Los protocolos TCP/IP denominan a este identificador nmero de puerto. A todos los procesos de software que requieran acceder a la red se les asigna un nmero de puerto exclusivo en ese host. Este nmero de puerto se utiliza en el encabezado de la capa de Transporte para indicar con qu aplicacin est asociada esa seccin de datos.

La capa de Transporte es el enlace entre la capa de Aplicacin y las capas inferiores, que son responsables de la transmisin en la red. Esta capa acepta datos de distintas conversaciones y los transfiere a las capas inferiores como secciones manejables que puedan ser eventualmente multiplexadas a travs del medio.

Las aplicaciones no necesitan conocer los detalles de operacin de la red en uso. Las aplicaciones generan datos que se envan desde una aplicacin a otra sin tener en cuenta el tipo de host destino, el tipo de medios sobre los que los datos deben viajar, el paso tomado por los datos, la congestin en un enlace o el tamao de la red.

Adems, las capas inferiores no tienen conocimiento de que existen varias aplicaciones que envan datos en la red. Su responsabilidad es entregar los datos al dispositivo adecuado. Luego la capa de Transporte ordena esta secciones antes de entregarlas a la aplicacin adecuada.

Capa de Red:

La Capa de red o Capa 3 de OSI provee servicios para intercambiar secciones de datos individuales a travs de la red entre dispositivos finales identificados. Para realizar este transporte de extremo a extremo la Capa 3 utiliza cuatro procesos bsicos:

direccionamiento,

encapsulamiento,

enrutamiento , y

desencapsulamiento.

Direccionamiento

Primero, la Capa de red debe proveer un mecanismo para direccionar estos dispositivos finales. Si las secciones individuales de datos deben dirigirse a un dispositivo final, este dispositivo debe tener una direccin nica. En una red IPv4, cuando se agrega esta direccin a un dispositivo, al dispositivo se lo denomina host.

Encapsulacin:

Segundo, la capa de Red debe proveer encapsulacin. Los dispositivos no deben ser identificados slo con una direccin; las secciones individuales, las PDU (Protocolo de unidad de datos, el termino se utiliza para describir datos mientras se mueven de una capa ddel modelo OSI a la otra.) de la capa de Red, deben, adems, contener estas direcciones. Durante el proceso de encapsulacin, la Capa 3 recibe la PDU de la Capa 4 y agrega un encabezado o etiqueta de Capa 3 para crear la PDU de la Capa 3. Cuando nos referimos a la capa de Red, denominamos paquete a esta PDU. Cuando se crea un paquete, el encabezado debe contener, entre otra informacin, la direccin del host hacia el cual se lo est enviando. A esta direccin se la conoce como direccin de destino. El encabezado de la Capa 3 tambin contiene la direccin del host de origen. A esta direccin se la llama direccin de origen.

Despus de que la Capa de red completa el proceso de encapsulacin, el paquete es enviado a la capa de enlace de datos que ha de prepararse para el transporte a travs de los medios.

Enrutamiento:

Luego, la capa de red debe proveer los servicios para dirigir estos paquetes a su host destino. Los host de origen y destino no siempre estn conectados a la misma red. En realidad, el paquete podra recorrer muchas redes diferentes. A lo largo de la ruta, cada paquete debe ser guiado a travs de la red para que llegue a su destino final. Los dispositivos intermediarios que conectan las redes son los routers. La funcin del router es seleccionar las rutas y dirigir paquetes hacia su destino. A este proceso se lo conoce como enrutamiento.

Durante el enrutamiento a travs de una internetwork, el paquete puede recorrer muchos dispositivos intermediarios. A cada ruta que toma un paquete para llegar al prximo dispositivo se la llama salto. A medida que el paquete es enviado, su contenido (la PDU de la Capa de transporte) permanece intacto hasta que llega al host destino.

Desencapsulamiento:

Finalmente, el paquete llega al host destino y es procesado en la Capa 3. El host examina la direccin de destino para verificar que el paquete fue direccionado a ese dispositivo. Si la direccin es correcta, el paquete es desencapsulado por la capa de Red y la PDU de la Capa 4 contenida en el paquete pasa hasta el servicio adecuado en la capa de Transporte.

A diferencia de la capa de Transporte (Capa 4 de OSI), que administra el transporte de datos entre los procesos que se ejecutan en cada host final, los protocolos especifican la estructura y el procesamiento del paquete utilizados para llevar los datos desde un host hasta otro host. Operar ignorando los datos de aplicacin llevados en cada paquete permite a la capa de Red llevar paquetes para mltiples tipos de comunicaciones entre hosts mltiples.

Capa Enlace de Datos:

La capa de enlace de datos proporciona un medio para intercambiar datos a travs de medios locales comunes.

La capa de enlace de datos realiza dos servicios bsicos:

Permite a las capas superiores acceder a los medios usando tcnicas, como tramas.

Controla cmo los datos se ubican en los medios y son recibidos desde los medios usando tcnicas como control de acceso a los medios y deteccin de errores.

Como con cada una de las capas OSI, existen trminos especficos para esta capa: Trama: el PDU de la capa de enlace de datos.

Nodo: la notacin de la Capa 2 para dispositivos de red conectados a un medio comn.

Medios/medio (fsico)*: los medios fsicos para la transferencia de informacin entre dos nodos.

Red (fsica)**: dos o ms nodos conectados a un medio comn.

Nota: Es importante comprender el significado de las palabras medio y medios en el contexto. Aqu, estas palabras se refieren al material que realmente transporta las seales que representan los datos transmitidos. Los medios son el cable de cobre, la fibra ptica fsicos o el entorno a travs de los cuales la seal viaja. En este captulo, medios no se refieren a programacin de contenido tal como audio, animacin, televisin y video, como se utiliza al referirse a contenidos digitales y multimedia.

Una red fsica es diferente de una red lgica. Las redes lgicas se definen en la capa de red mediante la configuracin del esquema de direccionamiento jerrquico. Las redes fsicas

representan la interconexin de dispositivos de medios comunes. Algunas veces, una red fsica tambin es llamada segmento de red.

Capa Transporte:

La capa fsica de OSI proporciona los medios de transporte para los bits que conforman la trama de la capa de Enlace de datos a travs de los medios de red. Esta capa acepta una trama completa desde la capa de Enlace de datos y lo codifica como una secuencia de seales que se transmiten en los medios locales. Un dispositivo final o un dispositivo intermedio recibe los bits codificados que componen una trama.

El envo de tramas a travs de medios de transmisin requiere los siguientes elementos de la capa fsica:

Medios fsicos y conectores asociados.

Una representacin de los bits en los medios.

Codificacin de los datos y de la informacin de control.

Sistema de circuitos del receptor y transmisor en los dispositivos de red.

Recomendacin Ver video:

Guerreros de la red: http://www.warriorsofthe.net

http://www.youtube.com/watch?v=KXjupeVTQ30