Unidad III, IV: Dispositivos de comunicaciones empleados en las redes

Estándares de redes

MODELO OSI

Descripción general:

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. 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.

MODELO GENERAL DE COMUNICACIÓN.

USO DE LAS CAPAS PARA REALIZAR PROBLEMA EN UN FLUJO DE MATERIALES.

El concepto de capas le ayudará a comprender la acción que se produce durante el proceso de comunicación de un computador a otro. Este desplazamiento de objetos, sea este físico o lógico, se conoce como flujo. Existen muchas capas que ayudan a describir los detalles del proceso de flujo. Otros ejemplos de sistemas de flujo son el sistema de suministro de agua, el sistema de autopistas, el sistema postal y el sistema telefónico.

ORIGEN, DESTINO Y PAQUETES DE DATOS

El nivel básico de información por computador se compone de dígitos binarios o bits (0 y 1). Los computadores que envían uno o dos bits de información, sin embargo, no serían demasiado útiles, de modo que se necesitan otras agrupaciones: los bytes, kilobytes, megabytes y gigabytes.

Para que los computadores puedan enviar información a través de una red, todas las comunicaciones de una red se inician en el origen, luego viajan hacia su destino.

MEDIOS

• Cables telefónicos
• UTP de categoría 5 (se utiliza para Ethernet 10Base-T)
• Cable coaxial (se utiliza para la TV por cable)
• Fibra óptica (delgadas fibras de vidrio que transportan luz)
  

PROTOCOLO

Para que los paquetes de datos puedan viajar desde el origen hasta su destino a través de una red, es importante que todos los dispositivos de la red hablen el mismo lenguaje o protocolo. Un protocolo es un conjunto de reglas que hacen que la comunicación en una red sea más eficiente. Los siguientes son algunos ejemplos comunes:

EVOLUCIÓN DE LAS NORMAS NETWORKING DE ISO.

Al principio de su desarrollo, las LAN, MAN y WAN eran en cierto modo caóticas. A principios de la década de los 80 se produjeron tremendos aumentos en la cantidad y el tamaño de las redes. A medida que las empresas se dieron cuenta de que podrían ahorrar mucho dinero y aumentar la productividad con la tecnología de networking, comenzaron a agregar redes y a expandir las redes existentes casi simultáneamente con la aparición de nuevas tecnologías y productos de red.

A mediados de los 80, estas empresas debieron enfrentar problemas cada vez más serios debido a su expansión caótica. Resultaba cada vez más difícil que las redes que usaban diferentes especificaciones pudieran comunicarse entre sí. Se dieron cuenta que necesitaban salir de los sistemas de networking proprietarios.

Los sistemas propietarios se desarrollan, pertenecen y son controlados por organizaciones privadas. En la industria informática, propietario es lo opuesto de abierto, y significa que una empresa o un pequeño grupo de empresas controla el uso de la tecnología. Abierto significa que el uso libre de la tecnología está disponible para todos.

Para enfrentar el problema de incompatibilidad de las redes y su imposibilidad de comunicarse entre sí, la Organización Internacional para la Normalización (ISO) estudió esquemas de red como DECNET, SNA y TCP/IP a fin de encontrar un conjunto de reglas. Como resultado de esta investigación, la ISO desarrolló un modelo de red que ayudaría a los fabricantes a crear redes que fueran compatibles y que pudieran operar con otras redes.

El modelo de referencia OSI (Nota: No debe confundirse con ISO.), lanzado en 1984, fue el esquema descriptivo que crearon. Este modelo proporcionó a los fabricantes un conjunto de estándares que aseguraron una mayor compatibilidad e interoperabilidad entre los distintos tipos de tecnología de red utilizados por las empresas a nivel mundial.

EL MODELO DE REFERENCIA OSI.

PROPÓSITO DEL MODELO DE REFERENCIA OSI.

El modelo de referencia OSI es el modelo principal para las comunicaciones por red. Aunque existen otros modelos, en la actualidad la mayoría de los fabricantes de redes relacionan sus productos con el modelo de referencia OSI, especialmente cuando desean enseñar a los usuarios cómo utilizar sus productos. Los fabricantes consideran que es la mejor herramienta disponible para enseñar a enviar y recibir datos a través de una red.

En el modelo de referencia OSI, hay siete capas numeradas, cada una de las cuales ilustra una función de red particular. Esta división de las funciones de networking se denomina división en capas. La división de la red en siete capas presenta las siguientes ventajas:

• Divide la comunicación de red en partes más pequeñas y sencillas.
• Normaliza los componentes de red para permitir el desarrollo y el soporte de los productos de diferentes fabricantes.
• Permite a los distintos tipos de hardware y software de red comunicarse entre sí.
• Impide que los cambios en una capa puedan afectar las demás capas, de manera que se puedan desarrollar con más rapidez.
• Divide la comunicación de red en partes más pequeñas para simplificar el aprendizaje.

LAS SIETE CAPAS DEL MODELO DE REFERENCIA OSI.

El problema de trasladar información entre computadores se divide en siete problemas más pequeños y de tratamiento más simple en el modelo de referencia OSI. Cada uno de los siete problemas más pequeños está representado por su propia capa en el modelo. Las siete capas del modelo de referencia OSI son:

Capa 1: La Capa Física.

Capa 2: La Capa de Enlace de Datos.

Capa 3: La Capa de Red.

Capa 4: La Capa de Transporte.

Capa 5: La Capa de Sesión.

Capa 6: La Capa de Presentación

Capa 7: La capa de Aplicación.

MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN

Los tipos principales de medios físicos son el cableado de cobre, el cableado de fibra óptica y la propia atmósfera, usada en transmisiones sin cable, mediante radiofrecuencias, satélites, etc. Generalmente, en redes LAN, que son las que nos ocupan ahora, se usa cableado de cobre, en sus diferentes modalidades, para la unión de host generales, reservándose el uso de cableado de fibra óptica para la unión de nodos principales (backbone).

Actividad 1: Unidad II

Se presenta una lista con componentes hardware. Después de haber leído este tema, puedes distinguir los componentes necesarios para constituir una red o conectarse a distancia. Señala en la siguiente lista y justifique su respuesta en su comentario.

1. NIC
2. Cable par trenzado
3. Dispositivo infrarrojo
4. Memoria RAM
5. Concentrador
6. Memoria Caché
7. Repetidor
8. Cable Fibra Óptica
9. Modem
10. Teclado
11. Monitor
12. Puente

Unidad II. Modos y medios de transmisión de datos/ protocolos de comunicación

1. Software de Red

Los componentes software incluyen sistemas operativos, protocolos de comunicación y controladores de tarjetas de interfaz de red. El sistema operativo de redes (NOS - Network operating system) controla y coordina las actividades entre computadoras enlazadas en una red, como lo son, la comunicación electrónica y el compartir información y recursos. Para seleccionar el sistema operativo es necesario conocer de qué manera se organizará la red. En una red par a par, cada nodo de la red ejecuta un sistema operativo con el soporte de conexión de red incorporado, el cual permite que los usuarios compartan archivos y periféricos. Normalmente incluyen algún soporte para seguridad y gestión.

2. Hardware de Red

Se muestran ahora, algunos de los componentes o equipos en una red.

• Servidores: regularmente se trata de computadoras de mayor potencia que comparten recursos con otros nodos. Puede hablarse de servidor de archivos, servidor de impresión, servidor de comunicaciones o servidor de base de datos, dependiendo del recurso que sea compartido.

• Clientes (Nodos o estaciones de trabajo), en general se trata de las computadoras de los usuarios que se unen a la red mediante la tarjeta de interfaz de red. Estos nodos solicitan los recursos al nodo servidor. El software del cliente se encarga de redireccionar las peticiones a las aplicaciones del servidor.

• Tarjetas de interfaz de red. (NIC - “Network Interface Card”) es el medio que utiliza cada computadora para transmitir y recibir información. Es el dispositivo que conecta la computadora u otro equipo de red con el medio físico. La NIC es un tipo de tarjeta de expansión de la computadora la cual proporciona un puerto en la parte trasera de la PC al cual se conecta el cable de la red. Hoy en día, cada vez más equipos disponen de interfaz de red ya incorporada a la tarjeta madre.

• Periféricos Compartidos. Los recursos y periféricos compartidos incluyen dispositivos de almacenamiento unidos al servidor, unidades de disco óptico, equipos de respaldo, escáner, impresoras, trazadores gráficos y otros equipos que estarán disponibles para cualquier usuario autorizado de la red.

• Sistema de Cableado. El sistema de cableado es el medio de conectar juntos, los nodos que constituirán la red. El medio comúnmente utilizado para transferir señales entre nodos es el cable de metal aislado, sin embargo, métodos de comunicaciones inalámbricas (radio e infrarrojos) y de fibra óptica ofrecen otras alternativas.

• El cable coaxial, similar al usado en cable de TV, fue uno de los primeros cables usados para implementar redes. Presenta bajo costo y algo deinmunidad ante interferencias externas.

• Cable de cobre de par trenzado, es de bajo costo y fácil instalación. Los nuevos estándares para datos, estimulan las velocidades de transferencia de datos con respecto a las primeras implementaciones.

• El cable de fibra óptica, destaca por sus altas velocidades de transferencia y seguridad. Es un filamento delgado de vidrio que transmite rayos de luz pulsátiles, más que frecuencias eléctricas. No emite señales, es inmune a interferencia electromagnética y transporta información a mayor velocidad; pero su instalación es más complicada y costosa.

• Los enlaces inalámbricos, han ido ganando terreno como alternativa. Una de las principales ventajas es, la flexibilidad en cuanto al acomodo de los nodos de la red. Permiten el ahorro de costos que implicaría remodelar la disposición del cableado por crecimiento o cambios en la red. Para la transmisión de información utiliza señales infrarrojas, de radio y microondas. Los métodos inalámbricos permiten la información móvil, tanto interna como externa, dependiendo del método usado. Las conexiones de red móvil para usuarios remotos se hacen populares con las técnicas que usan radio o comunicación con celulares.

3. Comunicación de datos mediante líneas telefónicas

Las redes son un modo de establecer comunicación continua de información, por medios instalados específicamente para conformarla, conocidos como medios dedicados. Una alternativa a estos medios dedicados la constituye el uso del sistema telefónico para intercambiar información. Las líneas telefónicas son usadas para enviar información digital, puesto que el sistema telefónico es una red preexistente que conecta a millones de personas en el mundo entero.

Las computadoras pueden comunicarse entre sí, utilizando un módem. Estos equipos permiten traducir señales digitales de la computadora a señales analógicas, que puedan viajar por las líneas estándar de teléfono. El módem conectado a la computadora receptora, traduce la señal analógica, cambiándola a una señal digital nuevamente.

Los módems pueden ser externos (Un dispositivo de comunicación) o internos (dispositivo de comunicación interno o tarjeta de circuitos que se inserta en una de las ranuras de expansión de la computadora).

Módem externo

Debido a que las líneas de teléfonos analógicas no fueron diseñadas para datos digitales, son lentas y poco adecuadas para el envío de información, por lo que las compañías telefónicas han ido cambiando paulatinamente al servicio digital, haciéndose más apropiado para cubrir necesidades de transmisión de voz, datos, video, y otros. La motivación de esta alternativa de interconexión, está basada en el hecho de que cualquier persona que disponga de una computadora, al conectarse a la línea telefónica, puede enviar información a cualquier otra, en cualquier parte del mundo, que posea asimismo computadora y servicio telefónico, sin necesidad de tener que instalar una red para tal fin.

4. Dispositivos de conexión de redes.

Los sistemas de cableado de red presentan limitaciones de distancia motivadas a la pérdida de señal y a otras características eléctricas. Para ampliar la extensión de una red, hacer posible interconectarlas con otras y contrarrestar las limitaciones propias del cableado debido a las características que imponen los materiales con que es implementado, se hacen necesarios algunos dispositivos de conexión entre redes que se describen a continuación:

Los Concentradores (Hubs) o centros de cableado, son equipos que permiten estructurar el cableado de las redes. Un concentrador se encuentra dispuesto en el centro, en una configuración en estrella. Típicamente posee un bus que puede aceptar módulos con conexiones Ethernet, anillo con testigo, u otros tipos. Los módulos cuentan con múltiples puertos para los nodos de la red. La tendencia actual es incorporarles nuevas funciones extra a estos equipos, ya que en un principio eran sólo concentradores de cableado; pero cada vez disponen de mayor número de capacidades de la red, gestión remota, y otros.

Los repetidores, permiten prolongar la longitud de la red uniendo dos segmentos y amplificando la señal. El repetidor regenera la señal eléctrica y dobla la longitud permitida del cable. La red sigue siendo una sola, por lo cual, siguen siendo válidas las limitaciones definidas en la especificación de red en cuanto al número de estaciones que pueden compartir el medio.

Los segmentos de red pueden unirse usando un puente (bridge). Son equipos que unen dos redes actuando sobre los protocolos de bajo nivel, en el nivel de control de acceso al medio. Puede ser un dispositivo autónomo o implementarse en un servidor de la red. Los puentes tienen la capacidad de mantener el tráfico local y transferir solamente los paquetes destinados a otros segmentos sobre el enlace. Esto permite a los administradores dividir las redes en segmentos lógicos, para reducir el tráfico de la red.

5. Direccionamiento IP y enrutamiento

Quizás los aspectos más complejos de IP son el direccionamiento y el enrutamiento. El direccionamiento se refiere a la forma como se asigna una dirección IP y como se dividen y se agrupan subredes de equipos.

El enrutamiento consiste en encontrar un camino que conecte una red con otra y aunque es llevado a cabo por todos los equipos, es realizado principalmente por enrutadores que no son más que computadores especializados en recibir y enviar paquetes por diferentes interfaces de red, así como proporcionar opciones de seguridad, redundancia de caminos y eficiencia en la utilización de los recursos.

Dirección IP

Una dirección IP es un número que identifica de manera lógica y jerárquicamente a una interfaz de un dispositivo (habitualmente una computadora) dentro de una red que utilice el protocolo IP (Internet Protocol), que corresponde al nivel de red o nivel 3 del modelo de referencia OSI. Dicho número no se ha de confundir con la dirección MAC que es un número físico que es asignado a la tarjeta o dispositivo de red (viene impuesta por el fabricante), mientras que la dirección IP se puede cambiar.

Clases de direcciones

Hay dos diferentes clases de direcciones IP. Cada clase define la parte de la dirección IP que identifica a la RED y la parte que identifica al número de hosts dentro de esa red. La comunidad Internet ha definido 5 clases de direcciones para poder acomodar redes de diferentes tamaños. El TCP/IP de Microsoft soporta las clases A, B y C. Estas clases, definen que bits son usados para la red y cuales son usados para identificar el número de host dentro de la red. Se puede identificar la clase de dirección por el número del primer octeto. Así por ejemplo la clase A, son direcciones del tipo w.x.y.z en donde ‘w’ representa la RED y x.y.z el número de host dentro de la red. En el siguiente cuadro podemos ver las clases A, B y C.