Redes de Computadoras

L.I. Francisco Ruiz SalaInstituto de Astronomía

UNAM

Toledo Romero Ernesto AlejandroFacultad de Ciencias

UNAM

Definición:

Una red de comunicaciones, por ende de computadoras, está compuesta por dos o más dispositivos conectados entre sí. El objetivo fundamental de la red es mantener la comunicación. Para conectar dos puntos finales, diversos dispositivos intermedios retransmitirán el mensaje hasta llegar a su destino final.

Tipos de redes:Por área geográfica:-Redes de área personal (PAN). R~10m

-Redes de área local (LAN). Conectan internamente instituciones y manejan velocidades entre 1,000 y 10,000 Mbps

-Redes de área amplia (WAN). Interconecta redes LAN y normalmenteutiliza redes públicas para dicha interconexión.

-Redes de área metropolitana (MAN). R~50km. Perdieron presencia conforme la tecnología de las redes LAN soportó distancias más amplias

Tipos de Redes:Por topología:

Bus: Todos los dispositivos se conectan y comparten un mismo medio de transmisión.

Anillo: Consiste en un grupo de repetidores unidos por un enlace cerrado en anillo.

Malla: Todos los dispositivos están interconectados entre sí.

Estrella: Cada terminal está conectada a un nodo común central.

Por técnica de conmutación:

-Redes de conmutación de circuitos. Involucra tres fases:establecimiento de circuitos, transferencia de datos y liberación del circuito.

Tipos de Redes:

-Redes de conmutación de paquetes. Los paquetes de información requieren tener un identificador para saber a qué mensaje o fuente de información pertenecen, deben saber ladirección destino a la que deben llegar y tener algún otro tipo de información de control.

Tipos de Redes:-Por tecnología de transporte utilizada:Entre las diferentes tecnologías de transporte utilizadas en esta estructura central de las redes (backbone) se encuentran la de Modo de Transferencia Asíncrona (ATM), Frame Relay, Jerarquía Digital Síncrona (SDH) y suequivalente SONET.

-Por tipo de servicio: Redes de voz y redes de datos.

Enlaces punto-punto y punto-multipunto

Un enlace punto-punto especifica la comunicación directa entre dos usuarios.En este tipo de enlaces únicamente existe un receptor. El tipo de tráfico generado en un enlace punto-punto se define como unicast.

Más de un receptor y sólo uno o unos cuantos transmisores, se conoce como enlace punto-multipunto.

Concepto de protocolo

Son los mecanismos utilizados entre los diversos elementos que conforman una red de telecomunicación para el intercambio de datos y las especificaciones de hardware y software que lo soportan.

- Direcciones. Corresponde a la dirección de donde se transmite la información y hacia donde va dirigida.

- Códigos de detección de error. Tramas de bits con una secuencia específica que permite la detección de errores.

- Control de protocolos. Información adicional requerida para implementar funciones de otros protocolos.

Diversos protocolos realizan la función de encapsulamiento, entre los más conocidos están los del grupo de protocolos o suite TCP/IP.

Pueden clasificarse en cinco áreas de acuerdo a las funciones que realizan:

-Encapsulamiento: Es la adición de información de control y señalización a la información original que el usuario desea transmitir. Acepta o genera los datos para encapsularlos en una Unidad de Datos de Protocolo (PDU). Algunas PDU contienen únicamente información de control que puede ser:

Protocolos de InternetTCP:Transmission Control Protocol (en español Protocolo de Control de Transmisión) o TCP, es uno de los protocolos fundamentales en Internet. Fue creado entre los años 1973 y 1974 por Vint Cerf y Robert Kahn.UDP: User Datagram Protocol (UDP) es un protocolo del nivel de transporte basado en el intercambio de datagramas (Encapsulado de capa 4 Modelo OSI). Permite el envío de datagramas a través de la red sin que se haya establecido previamente una conexión. Ejemplos DHCP, BOOTP, DNS.

Protocolos de InternetIP: Internet Protocol (en español Protocolo de Internet) o IP es un protocolo de comunicación de datos digitales clasificado funcionalmente en la Capa de Red según el modelo internacional OSI.Su función principal es el uso bidireccional en origen o destino de comunicación para transmitir datos mediante un protocolo no orientado a conexión que transfiere paquetes conmutados a través de distintas redes físicas previamente enlazadas según la norma OSI de enlace de datos.

-Segmentación y ensamblado. La transferencia de información entre dos dispositivos normalmente se hace en fragmentos de un tamaño preestablecido. Debido a que los mensajes enviados por el usuario pudieran contener mucha información, ciertos protocolos tienen entre sus funciones el fraccionarlos en tamaños más pequeños, PDUs, para un mejor procesamiento de la información.

-Control de conexión. Las redes de conmutación de circuitos requieren el establecimiento de un circuito previo a la transmisión de la información. Las funciones básicas de los protocolos que definen estos circuitos son las de establecimiento de conexión, transferencia de datos, interrupción y recuperación de transmisión y terminación de conexión.

-Direccionamiento. Para efecto de que un dispositivo sea identificado y ubicado dentro de la red, se le asigna una dirección única que puede ser física o lógica. Las direcciones físicas son identificaciones que los productores asignan a los dispositivos durante su fabricación y existen determinados protocolos que hacen uso de ellas.

Las direcciones de Control de Acceso al Medio de Transmisión (MAC por sus siglas en inglés) son un ejemplo de este tipo de direcciones físicas.

Modelos ISO/OSI e IP

La Organización Internacional para la Estandarización (ISO), inició en 1977 un modelo para la transmisión de información basado en la división del trabajo. Este modelo conocido como Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI) tiene como objetivo proveer la interoperabilidad entre usuarios finales, a través de sistemas o redes de comunicación conformados por diversas tecnologías y diferentes marcas de equipos.

El modelo OSI consta de 7 capas:

Física. Esta capa involucra las especificaciones físicas y lógicas de las interfases entre dispositivos y las reglas de cómo los bits serán transmitidos de un lado a otro. (EIA 232 (RS-232), Ethernet, SONET. Esta es la única capa por física, la interconexión entre capas superiores es completamente lógica.

Enlace de datos. Provee los medios para hacer el enlace confiable (operativo) y garantiza el control de la activación, mantenimiento y desactivación de éste. (Ethernet, HDLC, LLC y LAPD.)

Red. Provee la transferencia de información entre usuarios finales y determina cómo la información es enrutada a través de las redes. Esta capa requiere conocer de manera específica la información de hacia donde van dirigidos los datos y si existe prioridad en el envío.( IP, IPX y Decnet.)

Transporte. La capa de transporte provee un mecanismo para la transferencia de información entre usuarios. Parte de las funciones de la capa 4 son las de asegurar que la información ha sido recibida libre de errores. Dos ejemplos de protocolo en la capa de transporte son TCP y UDP.

Sesión. Esta capa controla el diálogo entre usuarios y la comunicación entre el usuario y la red. Una de las funciones en esta capa son las de definir si la comunicación será de una vía (semi- duplex) o dos vías (full-duplex).

Presentación. Esta capa define el formato y la sintaxis de los datos que serán intercambiados entre usuarios. Provee encriptación, codificación y compresión de datos.

Aplicación. La capa de aplicación provee la interfaz entre el software que manipula e interpreta el usuario con el resto del modelo OSI. Ejemplo de aplicaciones pueden ser el correo electrónico, la transferencia de archivos (FTP) y el acceso a páginas web(HTTP).

Muchos desarrolladores de protocolos han basado su trabajo en el modelo OSI, siendo el protocolo de Internet (IP, por sus siglas en inglés) un ejemplo de ello. El modelo IP se encapsula en un esquema de cuatro capas en lugar de siete, aunque las funciones de las siete capas del modelo OSI están inmersas en el modelo IP.

El modelo IP

Las capas del modelo IP son:

Enlace. En esta capa también conocida como acceso, se especifican las características físicas del medio, la velocidad a transmitir, el formato y tamaño del bloque, así mismo usa un tipo de direccionamiento para identificar a los dispositivos conectados a la red (Capa 1 y 2 del modelo OSI).

Red. La capa de red, superior a la de enlace, tiene la capacidad de procesar no sólo direcciones MAC que son físicas, sino un grupo de direcciones lógicas conocidas como direcciones IP y un mismo dispositivo puede contar con más de una dirección IP. La función relevante que tiene la capa de red, es la de dirigir los paquetes de información a través de diversas rutas para su conexión con otras redes (Capa 3 del modelo OSI).

Transporte. Esta capa tiene la capacidad de cuidar la integridad de los paquetes y cuenta con mecanismos para identificar errores, por lo que se le considera más confiable que la anterior. Entre sus funcionespermite el inicio y terminación de conexiones o sesiones entre dos dispositivos de red (Capas 4 y 5 del modelo OSI).

Aplicación. En esta capa se ejecutan las funciones que requiere el usuario para la utilización de programas como correo electrónico o www que basan su operación en la suite de protocolos conocida como TCP/IP.

Suite de Protocolos TCP/IP}

Al grupo de protocolos que operan bajo el modelo IP, se le conoce como la suite de protocolos TCP/IP. Su nombre hace referencia a sólo dos de las docenas de protocolos que conforman el grupo. Tanto TCP (Transmission Control Protocol) como IP (Internet Protocol) son sólo algunos de los protocolos de toda la suite, siendo TCP operativo en la capa de transporte, mientras que IP lo es en la capa de red.