Componentes de Red

Bloques funcionales dentro de la red:

Dispositivos

Son los elementos físicos o el hardware de la red. Como ejemplo de dispositivos, tenemos un PC, un switch, un router, etc.

Medios

Como ejemplo de medios, tenemos medios cableados, medios inalámbricos y medios ópticos.

Servicios

Los servicios y los procesos son los programas de comunicación, denominados software. Un servicio de red responde a solicitudes de clientes. Los servicios incluyen gran cantidad de aplicaciones que las personas utilizan a diario (por ejemplo, correo electrónico, web, etc.).

La representación de una red, y por lo tanto de sus componentes, puede realizarse de varias formas que un profesional de redes debe conocer:

• Imágenes o símbolos
• Topología física
• Topología lógica

Conmutación de Red

Un Switch (en castellano, «conmutador») es un dispositivo electrónico de interconexión de redes de ordenadores que opera en la capa 2 (nivel de enlace de datos) del modelo OSI (Open Systems Interconnection).

Un conmutador interconecta dos o más segmentos de red, funcionando de manera similar a los puentes (bridges), pasando datos de un segmento a otro de acuerdo con la dirección MAC de destino de los datagramas en la red.

Funciones Clave de un Switch

• Conmutación de tráfico
• Filtrado de tráfico
• Seguridad en red local
• Escalabilidad de la red

Enrutamiento y Routers

• Un router conecta múltiples redes. Esto significa que tiene varias interfaces, cada una de las cuales pertenece a una red IP diferente.
• La interfaz que utiliza el router para enviar el paquete puede ser la red del destino final del paquete (la red con la dirección IP de destino de este paquete), o puede ser una red conectada a otro router que se usa para alcanzar la red de destino.
• La principal responsabilidad de un router es determinar la mejor ruta para los paquetes y el envío de estos hacia su destino.
• El router utiliza su tabla de enrutamiento para determinar la mejor ruta para reenviar el paquete. Cuando el router recibe un paquete, examina su dirección IP de destino y busca la mejor coincidencia con una dirección de red en la tabla de enrutamiento del router.
• La tabla de enrutamiento también incluye la interfaz que se utilizará para enviar el paquete.

Topologías de Red

La topología de una red es la configuración o relación de los dispositivos de red y las interconexiones entre ellos.

Las topologías de red pueden verse de forma física o de forma lógica.

La topología física se basa en las interconexiones físicas que existen entre nodos.

La topología lógica es la forma en la cual se transfieren tramas dentro de la red.

La topología física o cableada de una red probablemente no sea la misma que la topología lógica.

Una topología donde varios nodos se conectan a un hub central tendrá una topología en estrella física, mientras que a nivel lógico tendrá una topología en bus.

Las topologías lógica y física generalmente utilizadas en redes son:

• Punto a Punto
• Estrella
• Estrella Extendida
• Multi-Acceso (o Bus Multiacceso)
• Anillo

Redes de Área Local (LAN)

• Abarcan un área geográfica pequeña
• Interconectan terminales
• Son administradas por una sola organización
• Proporcionan ancho de banda de alta velocidad a dispositivos internos

Redes de Área Extensa (WAN)

• Interconectan redes LAN
• Son administradas por varios proveedores de servicios
• Proporcionan enlaces de velocidad más lenta entre redes LAN

Redes de Área Metropolitana (MAN)

• MAN es un tipo de red intermedia, que abarca más o menos el tamaño de una ciudad, situada entre las redes locales (ej: red Wi-Fi), que conectan ordenadores en un radio muy reducido, y las redes globales (ej: Internet), que conectan ordenadores en zonas muy extensas.

Arquitectura de Redes

El Modelo de Referencia OSI (Open Systems Interconnection)

• Estructura de niveles (físico, enlace, red, transporte, sesión, presentación, aplicación)
• Entidades
• Servicios
• Unidades de información

Arquitectura TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

• Características
• Niveles

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 cómo enviar y recibir datos a través de una red. El modelo de referencia OSI permite que los usuarios vean las funciones de red que se producen en cada capa. Más importante aún, el modelo de referencia OSI es un marco que se puede utilizar para comprender cómo viaja la información a través de una red.

Además, puede utilizar el modelo de referencia OSI para visualizar cómo la información o los paquetes de datos viajan desde los programas de aplicación (por ejemplo, hojas de cálculo, documentos, etc.), a través de un medio de red (por ejemplo, cables, etc.), hasta otro programa de aplicación ubicado en otro computador de la red, aun cuando el transmisor y el receptor tengan distintos tipos de medios de red.

Los conjuntos de protocolos son colecciones de protocolos que posibilitan la comunicación de red desde un host, a través de la red, hacia otro host. Un protocolo es una descripción formal de un conjunto de reglas y convenciones que rigen un aspecto particular de cómo los dispositivos de una red se comunican entre sí.

Los protocolos determinan el formato, la sincronización, la secuenciación y el control de errores en la comunicación de datos. Sin protocolos, un equipo no puede armar o reconstruir el formato original del flujo de bits entrantes desde otro computador.

Mientras los datos de la aplicación bajan por la pila y se transmiten por los medios de la red, varios protocolos le agregan información en cada nivel. Esto comúnmente se conoce como proceso de encapsulación.

La forma que adopta una sección de datos en cualquier capa se denomina Unidad de Datos del Protocolo (PDU).

La encapsulación permite identificar las partes de datos como parte de la misma comunicación.

Los protocolos utilizados en cada capa determinan la estructura de la PDU.

Durante la encapsulación, cada capa encapsula las PDU que recibe de la capa superior de acuerdo con el protocolo que se utiliza.

En cada etapa del proceso, una PDU tiene un nombre distinto para reflejar su nuevo aspecto.

• Beneficios del uso de un modelo en capas
• El modelo de referencia OSI
  • Ofrece lista de funciones
  • Describe las interacciones entre capas
• Comparación del modelo OSI y el modelo TCP/IP
  • Similitud: capas de transporte y de red
  • Diferencia: relación entre capas
• El primer modelo de protocolo en capas para comunicaciones de internetwork se creó a principios de la década de los setenta y se conoce con el nombre de modelo de Internet (TCP/IP).
• Puesto que el modelo TCP/IP es un estándar abierto, ninguna compañía controla la definición del modelo. Las definiciones del estándar y los protocolos TCP/IP se explican en un foro público y se definen en un conjunto de documentos disponibles al público.
• Estos documentos se denominan Solicitudes de Comentarios (RFCs). Contienen las especificaciones formales de los protocolos de comunicación de datos.

Medios de Transmisión Guiados

El Par Trenzado

• Características Constructivas

• Características de Transmisión

• Aplicaciones

• Tipos de Cables, Categorías y Ancho de Banda

• Ventajas e Inconvenientes

El Cable Coaxial

• Características Constructivas

• Características de Transmisión

• Aplicaciones

• Ventajas e Inconvenientes

La Fibra Óptica

• El Sistema de Transmisión Óptico

• Características Constructivas

• Características de Transmisión

• Aplicaciones y Utilización de Frecuencias

• Tipos de Empalme, Ventajas e Inconvenientes

• Catálogos de Medios de Transmisión

El medio más utilizado para las comunicaciones de datos es el cableado que utiliza alambres de cobre para señalizar bits de control y datos entre los dispositivos de red.

Estos cables pueden utilizarse para conectar los nodos de una LAN a los dispositivos intermedios, como routers o switches.

Los cables también se utilizan para conectar dispositivos WAN a un proveedor de servicios de datos, como una compañía telefónica.

Los medios de red generalmente utilizan conectores y tomas. Estos elementos ofrecen conexión y desconexión sencillas.

Además, puede utilizarse un único tipo de conector físico para diferentes tipos de conexiones.

Por ejemplo, el conector RJ-45 se utiliza ampliamente en las LAN con un tipo de medio y en algunas WAN con otro tipo.

Medios de Cobre

• Interferencia de señal externa: Los valores de voltaje y sincronización en estas señales son susceptibles a la interferencia o «ruido» generado fuera del sistema de comunicaciones.
• Estas señales no deseadas pueden distorsionar y corromper las señales de datos que se transportan a través de los medios de cobre.
• Las ondas de radio y los dispositivos electromagnéticos, como luces fluorescentes, motores eléctricos y otros dispositivos, representan una posible fuente de ruido.
• Los tipos de cable con blindaje o trenzado de pares de alambre están diseñados para minimizar la degradación de señales debido al ruido electrónico.
• También podemos limitar la susceptibilidad al ruido mediante:
  • La selección del tipo de cable o categoría más adecuado en un entorno de red determinado (según la exposición al ruido que tenga).
  • Diseñar una infraestructura de cableado que evite las fuentes de interferencia posibles conocidas dentro del edificio.
  • Usar técnicas de cableado que proporcionen una correcta terminación de los cables.
• El trenzado cancela las señales no deseadas.
• Dentro del propio cable, los pares van trenzados para reducir el efecto anteriormente descrito.
• Por ello, la longitud del cable no se suele medir solo teniendo en cuenta el revestimiento del mismo.

Estándares de Cableado UTP

• El cableado UTP que se encuentra comúnmente en el trabajo, las escuelas y los hogares cumple con los estándares estipulados en conjunto por la Asociación de las Industrias de las Telecomunicaciones (TIA) y la Asociación de Industrias Electrónicas (EIA), comúnmente conocido como EIA/TIA.
• Algunos de los elementos definidos son:
  • Tipos de cables (UTP, STP, ScTP)
  • Longitudes máximas de los cables sin uso de repetidores
  • Conectores (RJ-45)
  • Terminación de los cables
  • Métodos para realizar pruebas de cable (Diafonía, sesgo de retardo entre pares, atenuación, ruido, etc.)
• El IEEE define las características eléctricas del cableado de cobre.
• Los cables se dividen en categorías según su capacidad para transportar datos a velocidades mayores.
• Por ejemplo, el cable de Categoría 5 (Cat5) se utiliza comúnmente en las instalaciones de FastEthernet 100BASE-TX. Otras categorías incluyen el cable de Categoría 5e (Cat5e) y el de Categoría 6 (Cat6).
• Cat6 es el tipo de cable recomendado para nuevas instalaciones. Este tipo de cable supera las pruebas estipuladas por el EIA/TIA con mayor nota que sus predecesores.

Tipos de Cable UTP

• Según las diferentes situaciones, es posible que los cables UTP necesiten armarse según las diferentes convenciones para los cableados.
• Los principales tipos de cables que se utilizan son:
  • Cable Directo de Ethernet (Straight)
  • Cruzado de Ethernet (Crossover)
  • Consola (Rollover)
• Es posible que la utilización de un cable de conexión cruzada o de conexión directa de forma incorrecta entre los dispositivos no los dañe, pero no se producirá la conectividad y la comunicación entre ellos.
• Este es un error común de laboratorio.
• Como regla general, usaremos cables directos para conectar dispositivos distintos (PC a switch, router a switch, etc.), excepto en el caso de conectar un PC con un router y un hub con un switch, en los cuales usaremos cables cruzados.

• Los diferentes estándares de la capa física especifican el uso de distintos conectores.
• Estos estándares establecen las dimensiones mecánicas de los conectores y las propiedades eléctricas aceptables de cada tipo de implementación diferente en el cual se implementan.
• El conector RJ-45 definido por ISO 8877 se utiliza para diferentes especificaciones de la capa física en las que se incluye Ethernet.
• Otra especificación, EIA-TIA 568, describe los códigos de color de los cables para colocar pines a las asignaciones (diagrama de pines) para el cable directo de Ethernet y para los cables de conexión cruzada.
• Si bien muchos tipos de cables de cobre pueden comprarse prefabricados, en algunas situaciones, especialmente en instalaciones LAN, la terminación de los medios de cobre puede realizarse in situ.
• Estas terminaciones incluyen conexiones engarzadas para la terminación de medios Cat5 con tomas RJ-45 para fabricar patch cables (crimpar) y el uso de conexiones insertadas a presión en patch panels y conectores RJ-45.

• Cada vez que se realiza la terminación de un cableado de cobre, existe la posibilidad de que se pierda la señal y de que se genere ruido en el circuito de comunicación.
• Cuando se realizan las terminaciones de manera incorrecta, cada cable representa una posible fuente de degradación del funcionamiento de la capa física.
• Es fundamental que todas las terminaciones de medios de cobre sean de calidad superior para garantizar un funcionamiento óptimo con tecnologías de red actuales y futuras.

Medios de Fibra Óptica

• El cableado de fibra óptica utiliza fibras de plástico o de vidrio para guiar los impulsos de luz desde el origen hacia el destino.
• Los bits se codifican en la fibra como impulsos de luz.
• El cableado de fibra óptica puede generar velocidades muy superiores de ancho de banda para transmitir datos.
• Teniendo en cuenta que las fibras utilizadas en los medios de fibra óptica no son conductores eléctricos, este medio es inmune a la interferencia electromagnética y no conduce corriente eléctrica no deseada cuando existe un problema de conexión a tierra.
• Las fibras ópticas pueden utilizarse en longitudes mucho mayores que los medios de cobre sin la necesidad de regenerar la señal, ya que tienen una pérdida de señal (atenuación) relativamente baja.
• Algunas especificaciones de la capa física de fibra óptica admiten longitudes que pueden alcanzar varios kilómetros.
• Algunos de los problemas de implementación de medios de fibra óptica son:
  • Más costoso (comúnmente) que los medios de cobre
  • Se necesitan diferentes habilidades y equipamiento para terminar y empalmar la infraestructura de cables
  • Manejo más cuidadoso que los medios de cobre
• En la actualidad, en la mayor parte de los entornos empresariales se utiliza principalmente la fibra óptica como cableado backbone para conexiones punto a punto para la interconexión de los edificios en el caso de los campus compuestos por varios edificios.