Conceptos Fundamentales de Redes de Ordenadores

¿Qué es una Red de Ordenadores?

Una red de ordenadores es un conjunto de dispositivos interconectados, ya sea por cables o de forma inalámbrica, con el propósito de compartir recursos (como archivos o impresoras) y comunicarse entre sí.

Tipos de Redes según su Alcance: LAN, MAN y WAN

• LAN (Local Area Network): Es una red de área local que opera en un espacio reducido como un edificio u oficina. Se caracteriza por su alta velocidad y bajo costo. (Ejemplo: la red de una escuela).
• MAN (Metropolitan Area Network): Es una red de área metropolitana que cubre una extensión mayor, como una ciudad. (Ejemplo: una red municipal de videovigilancia).
• WAN (Wide Area Network): Es una red de área amplia que conecta ciudades, países o incluso continentes. (Ejemplo: Internet).

Direcciones en una Red: IP vs. MAC

Dirección IP (Internet Protocol)

La dirección IP es una etiqueta numérica que identifica a cada dispositivo dentro de una red y permite el envío y recepción de datos. Se divide en dos tipos:

• IP Pública: Identifica tu red en Internet. Es única y accesible globalmente.
• IP Privada: Funciona únicamente dentro de una red local (LAN) y no es accesible desde Internet.

Dirección MAC (Media Access Control)

La dirección MAC es un identificador único asignado al hardware de red (específicamente, a la tarjeta de red) por el fabricante. La principal diferencia es que la dirección MAC es fija y física, mientras que la dirección IP es lógica, puede cambiar y depende de la red a la que el dispositivo esté conectado.

Dispositivos y Servicios Clave en una Red

Router

Un router es un dispositivo que dirige el tráfico de datos entre diferentes redes. En un entorno doméstico, su función principal es conectar la red local (LAN) con Internet (WAN).

DNS (Sistema de Nombres de Dominio)

El DNS (Domain Name System) es un servicio que traduce los nombres de dominio fáciles de recordar para los humanos (como google.com) en direcciones IP numéricas que las máquinas pueden entender. Esto facilita el acceso a sitios web sin necesidad de memorizar secuencias de números.

Sistemas de Numeración y Conversiones

Sistemas de Representación de la Información

Los ordenadores utilizan sistemas numéricos para procesar y almacenar información. Mientras que las personas usamos comúnmente el sistema decimal (base 10), las máquinas operan en sistema binario (base 2), utilizando solo dos dígitos: 0 y 1.

• Un bit es la unidad mínima de información.
• Un conjunto de 8 bits forma un byte.
• Los sistemas alfanuméricos (como ASCII o Unicode) permiten representar letras, números y símbolos para que los dispositivos puedan comprenderlos y mostrarlos.

Ejemplos de Conversión entre Sistemas Numéricos

Conversión de Decimal a Octal

Ejemplo: Convertir 73 (decimal) a octal.

73 ÷ 8 = 9 (resto 1)
9 ÷ 8 = 1 (resto 1)
1 ÷ 8 = 0 (resto 1)
Resultado (leyendo los restos de abajo hacia arriba): 111₈

Conversión de Decimal a Hexadecimal

Ejemplo: Convertir 73 (decimal) a hexadecimal.

73 ÷ 16 = 4 (resto 9)
4 ÷ 16 = 0 (resto 4)
Resultado: 49₁₆

Ejemplo: Convertir 45 (decimal) a hexadecimal.

45 ÷ 16 = 2 (resto 13, que es D en hexadecimal)
2 ÷ 16 = 0 (resto 2)
Resultado: 2D₁₆

Ejemplo: Convertir 255 (decimal) a hexadecimal.

255 ÷ 16 = 15 (resto 15, que es F)
15 ÷ 16 = 0 (resto 15, que es F)
Resultado: FF₁₆

Conversión de Decimal a Binario

a) Convertir 25 (decimal) a binario:
25 ÷ 2 = 12 (r 1); 12 ÷ 2 = 6 (r 0); 6 ÷ 2 = 3 (r 0); 3 ÷ 2 = 1 (r 1); 1 ÷ 2 = 0 (r 1)
Resultado: 11001₂

b) Convertir 100 (decimal) a binario:
100 ÷ 2 = 50 (r 0); 50 ÷ 2 = 25 (r 0); 25 ÷ 2 = 12 (r 1); 12 ÷ 2 = 6 (r 0); 6 ÷ 2 = 3 (r 0); 3 ÷ 2 = 1 (r 1); 1 ÷ 2 = 0 (r 1)
Resultado: 1100100₂

Conversión de Binario a Decimal

a) Convertir 101101₂ a decimal:
1×2⁵ + 0×2⁴ + 1×2³ + 1×2² + 0×2¹ + 1×2⁰ = 32 + 0 + 8 + 4 + 0 + 1 = 45₁₀

b) Convertir 1111100₂ a decimal:
1×2⁶ + 1×2⁵ + 1×2⁴ + 1×2³ + 1×2² + 0×2¹ + 0×2⁰ = 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 0 + 0 = 124₁₀

Conversión de Hexadecimal a Decimal

a) Convertir 7A₁₆ a decimal:
7×16¹ + 10×16⁰ (A=10) = 112 + 10 = 122₁₀

b) Convertir 1F₁₆ a decimal:
1×16¹ + 15×16⁰ (F=15) = 16 + 15 = 31₁₀

Conversión de Binario a Hexadecimal

a) Convertir 11010111₂ a hexadecimal:
Se agrupan los bits en bloques de 4: (1101)(0111)
1101₂ = D₁₆
0111₂ = 7₁₆
Resultado: D7₁₆

b) Convertir 1001111₂ a hexadecimal:
Se agrupan en bloques de 4, añadiendo un cero a la izquierda para completar el primer bloque: (0100)(1111)
0100₂ = 4₁₆
1111₂ = F₁₆
Resultado: 4F₁₆

Evolución y Clasificación de las Redes

Historia y Evolución de las Redes

Pasado (décadas de 1960–1980)

• 1960: Nace la idea de ARPAnet, un proyecto impulsado por el Departamento de Defensa de EE. UU. durante la Guerra Fría para mantener las comunicaciones seguras ante posibles ataques.
• 1969: Charlie Kline envía el primer mensaje entre dos nodos de la red, conectando las universidades de California y Stanford.
• Años 80: ARPAnet evoluciona hacia NSFnet, abriendo su uso a la comunidad civil y sentando las bases del Internet moderno.

Presente (décadas de 1990–actualidad)

• En los años 70 y 80, las redes eran monolíticas y de difícil gestión. Posteriormente, se adoptó una arquitectura por capas (como el modelo OSI o TCP/IP), que organiza mejor la información y facilita la comunicación.
• Hoy en día, las empresas e industrias dependen de estas estructuras para lograr mayor estabilidad, control y eficiencia, buscando siempre mejorar el hardware, software y rendimiento de las redes.

Medios de Transmisión

Medios Guiados (Cableados)

Surgieron en el siglo XIX con cables de hierro y han evolucionado a tecnologías como los cables coaxiales y, especialmente, la fibra óptica, que ofrece mayor velocidad, capacidad y calidad en la transmisión de datos.

Medios No Guiados (Inalámbricos)

Son los más utilizados actualmente. Transmiten datos mediante ondas electromagnéticas, eliminando la necesidad de cables. Incluyen tecnologías como Wi-Fi, Bluetooth, telefonía móvil (2G a 5G) y redes satelitales (VSAT).

Clasificación de las Redes Telemáticas

Las redes pueden clasificarse según varios criterios:

• Por alcance: Depende de la distancia geográfica que cubren (LAN, MAN, WAN).
• Por medio de transmisión:
  • Guiadas: Usan un medio físico como cables de fibra óptica o coaxial.
  • No guiadas: Son inalámbricas, como Wi-Fi o Bluetooth.
• Por forma de transmisión: Según la dirección del flujo de datos.
  • Simplex: La comunicación ocurre en un solo sentido.
  • Half-duplex: La comunicación ocurre en ambos sentidos, pero no de forma simultánea.
  • Full-duplex: La comunicación es bidireccional y simultánea, como en la mayoría de las comunicaciones actuales.

Generaciones de Tecnologías Móviles (1G a 5G)

• 1G (años 80): Tecnología analógica que solo permitía llamadas de voz, sin conexión a internet.
• 2G (años 90): Introdujo la tecnología digital, incorporando servicios como SMS y MMS, con una capacidad de datos muy limitada.
• 3G (años 2000): Ofreció mayor velocidad (hasta 14 Mbps), lo que permitió las videollamadas y una mejor navegación web.
• 4G (años 2010): Totalmente digital y basada en protocolos IP (LTE/WiMAX), ofreció altas velocidades para el consumo de datos móviles y streaming.
• 5G (desde 2019): Utiliza ondas de alta frecuencia, soporta una densidad mucho mayor de dispositivos conectados y ofrece velocidades de hasta 10 Gbps con una latencia muy baja.

Contexto Tecnológico: Las Revoluciones Industriales

El desarrollo de las redes y la informática se enmarca en una evolución tecnológica más amplia, a menudo contextualizada dentro de las cuatro revoluciones industriales.