REDES DE COMPUTACION
Una red de computadoras,
también llamada red de ordenadores,
red de comunicaciones de datos o
red informática, es un conjunto
de equipos
informáticos y software conectados entre sí por medio de dispositivos
físicos que envían y reciben impulsos eléctricos, ondas electromagnéticas o cualquier otro
medio para el transporte de datos, con la finalidad de compartir información, recursos y
ofrecer servicios.
Objetivo
Principal de la Creación de una Red
La finalidad principal para la creación de una red de computadoras es
compartir los recursos y la información en la distancia, asegurar la confiabilidad y la disponibilidad de la
información, aumentar la velocidad de transmisión de los datos y
reducir el costo general de estas acciones. Un ejemplo es Internet,
la cual es una gran red de millones de computadoras ubicadas en distintos
puntos del planeta interconectadas básicamente para compartir información y
recursos.
Componentes
básicos de las redes
Para poder formar una red se requieren elementos: hardware,
software
y protocolos. Los elementos físicos se
clasifican en dos grandes grupos: dispositivos de usuario final (hosts)
y dispositivos de red. Los dispositivos de usuario final incluyen los
computadores, impresoras, escáneres, y demás elementos que brindan servicios
directamente al usuario y los segundos son todos aquellos que conectan entre sí
a los dispositivos de usuario final, posibilitando su intercomunicación.
El fin de una red es la de interconectar los componentes hardware de una
red , y por tanto, principalmente, las computadoras individuales, también
denominados hosts, a los equipos que ponen los servicios en la red, los servidores,
utilizando el cableado o tecnología inalámbrica soportada por la electrónica de
red y unidos por cableado o radiofrecuencia. En todos los casos la tarjeta de red
se puede considerar el elemento primordial, sea ésta parte de un ordenador, de
un conmutador, de una impresora, etc. y sea de la tecnología que sea (ethernet,
Wi-Fi, Bluetooth, etc.)
Software
Sistema operativo de red: permite la
interconexión de ordenadores para poder acceder a los servicios y recursos. Al
igual que un equipo no puede trabajar sin un sistema operativo, una red de
equipos no puede funcionar sin un sistema operativo de red. En muchos casos el
sistema operativo de red es parte del sistema
operativo de los servidores y de los clientes, por ejemplo en Linux y Microsoft
Windows.
Software de aplicación: en última
instancia, todos los elementos se utilizan para que el usuario de cada
estación, pueda utilizar sus programas y archivos específicos. Este software
puede ser tan amplio como se necesite ya que puede incluir procesadores de
texto, paquetes integrados, sistemas administrativos de contabilidad y áreas
afines, sistemas especializados, correos electrónico, etc. El software adecuado
en el sistema operativo de red elegido y con los protocolos necesarios permiten
crear servidores para aquellos servicios que se necesiten.
HARDWARE
Tarjeta
de red
Para lograr el enlace entre las computadoras y los medios de transmisión
(cables de red o medios físicos para redes alámbricas e infrarrojos o radiofrecuencias
para redes inalámbricas), es necesaria la intervención de una tarjeta de
red, o NIC (Network Card Interface), con la cual se puedan
enviar y recibir paquetes de datos desde y hacia otras computadoras, empleando
un protocolo para su comunicación y convirtiendo a esos datos a un formato que
pueda ser transmitido por el medio (bits, ceros y unos). Cabe señalar que a cada tarjeta de red le
es asignado un identificador único por su fabricante, conocido como dirección MAC
(Media Access Control), que consta de 48 bits (6 bytes). Dicho
identificador permite direccionar el tráfico de datos de la red del emisor al
receptor adecuado.
El trabajo del adaptador de red es el de convertir las señales
eléctricas que viajan por el cable (ej: red Ethernet)
o las ondas de radio (ej: red Wi-Fi) en una señal que pueda interpretar el ordenador.
Estos adaptadores son unas tarjetas PCI que se conectan en las
ranuras de expansión del ordenador. En el caso de ordenadores portátiles, estas
tarjetas vienen en formato PCMCIA o similares. En los ordenadores del siglo XXI, tanto de
sobremesa como portátiles, estas tarjetas ya vienen integradas en la placa base.
Adaptador de red es el nombre genérico que reciben los dispositivos
encargados de realizar dicha conversión. Esto significa que estos adaptadores
pueden ser tanto Ethernet, como wireless, así como de otros tipos como fibra óptica, coaxial,
etc. También las velocidades disponibles varían según el tipo de adaptador;
éstas pueden ser, en Ethernet, de 10, 100, 1000 Mbps o 10000, y en los inalámbricos,
principalmente, de 11, 54, 300 Mbps.
Dispositivos
de usuario final
Computadoras personales: son los puestos de trabajo habituales de las redes. Dentro de la
categoría de computadoras, y más concretamente computadoras personales, se
engloban todos los que se utilizan para distintas funciones, según el
trabajo que realizan. Se incluyen desde las potentes estaciones de trabajo para la edición de vídeo, por ejemplo, hasta
los ligeros equipos portátiles, conocidos como netbooks,
cuya función principal es la de navegar por Internet. Las tabletas
se popularizaron al final de la primera década del siglo XXI,
especialmente por el éxito del iPad de Apple.
Terminal:
muchas redes utilizan este tipo de equipo en lugar de puestos de trabajo
para la entrada de datos. En estos sólo se exhiben datos o se introducen.
Este tipo de terminales, trabajan unido a un servidor, que es quien
realmente procesa los datos y envía pantallas de datos a los terminales.
Electrónica del hogar: las tarjetas de red empezaron a integrarse, de forma habitual,
desde la primera década del siglo XXI, en muchos elementos habituales de
los hogares: televisores, equipos multimedia, proyectores, videoconsolas,
teléfonos celulares, libros electrónicos, etc. e incluso
en electrodomésticos, como frigoríficos, convirtiéndolos en partes de las
redes junto a los tradiciones ordenadores.
Impresoras: muchos de estos dispositivos son capaces de actuar como parte de
una red de ordenadores sin ningún otro elemento, tal como un print
server, actuando como intermediario entre la impresora y el
dispositivo que está solicitando un trabajo de impresión de ser terminado.
Los medios de conectividad de estos dispositivos pueden ser alambricos o
inalámbricos, dentro de este último puede ser mediante: ethernet,
Wi-Fi,
infrarrojo o bluetooth. En algunos casos se integran
dentro de la impresora y en otros por medio de convertidores externos.
Servidores
Son los equipos que ponen a disposición de los clientes los distintos servicios.
En la siguiente lista hay algunos tipos comunes de servidores y sus propósitos:
Servidor de impresión: controla una o más impresoras y acepta trabajos de impresión de
otros clientes de la red, poniendo en cola los trabajos de impresión
(aunque también puede cambiar la prioridad de las diferentes impresiones),
y realizando la mayoría o todas las otras funciones que en un sitio de
trabajo se realizaría para lograr una tarea de impresión si la impresora
fuera conectada directamente con el puerto de impresora del sitio de
trabajo.
Servidor de correo: almacena, envía, recibe, enruta y realiza otras operaciones
relacionadas con el e-mail para los clientes de la
red.
Servidor de fax: almacena, envía, recibe, enruta y realiza otras funciones necesarias
para la transmisión, la recepción y la distribución apropiadas de los fax, con origen y/o
destino una computadora o un dispositivo físico de telefax.
Servidor de telefonía: realiza funciones relacionadas con la telefonía, como es la de
contestador automático, realizando las funciones de un sistema interactivo
para la respuesta de la voz, almacenando los mensajes de voz, encaminando
las llamadas y controlando también la red o Internet, etc. Pueden operan
con telefonía IP o
analógica.
Servidor
proxy: realiza un cierto tipo de funciones en
nombre de otros clientes en la red para aumentar el funcionamiento de
ciertas operaciones (p. ej., prefetching y depositar documentos u
otros datos que se soliciten muy frecuentemente). También «sirve»
seguridad; esto es, tiene un firewall
(cortafuegos). Permite administrar el acceso a Internet en una red de
computadoras permitiendo o negando el acceso a diferentes sitios web,
basándose en contenidos, origen/destino, usuario, horario, etc.
Servidor
de acceso remoto (RAS, del inglés Remote
Access Service): controla las líneas de módems u otros canales de
comunicación de la red para que las peticiones conecten una posición
remota con la red, responden las llamadas telefónicas entrantes o
reconocen la petición de la red y realizan los chequeos necesarios de
seguridad y otros procedimientos necesarios para registrar a un usuario en
la red. Gestionan las entradas para establecer la redes virtuales
privadas, VPN.
Servidor
web: almacena documentos HTML, imágenes,
archivos de texto, escrituras, y demás material web compuesto por datos
(conocidos normalmente como contenido), y distribuye este contenido a
clientes que la piden en la red.
Servidor
de streaming: servidores que
distribuyen multimedia de forma continua evitando al usuario esperar a la
descarga completa del fichero. De esta forma se pueden distribuir
contenidos tipo radio, vídeo, etc. en tiempo real y sin demoras.
Servidor de reserva, o standby
server: tiene el software de reserva de la red instalado y tiene
cantidades grandes de almacenamiento de la red en discos duros u otras
formas del almacenamiento disponibles para que se utilice con el fin de
asegurarse de que la pérdida de un servidor principal no afecte a la red.
El servidor de reserva lo puede ser de cualquiera de los otros tipos de
servidor, siendo muy habituales en los servidores de aplicaciones y bases
de datos.
Servidor de autenticación: es el encargado de verificar que un usuario pueda conectarse a la
red en cualquier punto de acceso, ya sea inalámbrico o por cable,
basándose en el estándar 802.1x y puede ser un servidor de tipo RADIUS.
Servidores para los servicios de red: estos equipos gestionan
aquellos servicios necesarios propios de la red y sin los cuales no se
podrían interconectar, al menos de forma sencilla. Algunos de esos
servicios son: servicio de directorio para la
gestión d elos usuarios y los recursos compartidos, Dynamic Host Configuration
Protocol (DHCP) para la asignación de las direcciones IP en
redes TCP/IP, Domain Name System (DNS) para poder
nombrar los equipos sin tener que recurrir a su dirección IP numérica,
etc.
Servidor de base de datos:
permite almacenar la información que utilizan las aplicaciones de todo
tipo, guardándola ordenada y clasificada y que puede ser recuperada en
cualquier momento y en base a una consulta concreta. Estos servidores
suelen utilizar lenguajes estandarízados para hacer más fácil y
reutilizable la programación de aplicaciones, uno de los más populares es SQL.
Servidores de monitorización y gestión: ayudan a simplificar las
tareas de control, monitorización, búsqueda de averías, resolución de
incidencias, etc. Permiten, por ejemplo, centralizar la recepción de mensajes
de aviso, alarma e información que emiten los distintos elementos de red
(no solo los propios servidores). El SNMP es un de los protocolos
más difundidos y que permite comunicar elementos de distintos fabricantes
y de distinta naturaleza.
Almacenamiento
en red
En la redes medianas y grandes el almacenamiento de datos principal no
se produce en los propios servidores sino que se utilizan dispositivos
externos, conocidos como disk arrays (matrices de discos)
interconectados, normalmente por redes tipo SAN, o NAS. Estos medios permiten centralizar la
información, una mejor gestión del espacio, sistemas redundantes y de
alta disponibilidad.
Los medios de copia de seguridad suelen incluirse en la misma
red donde se alojan los medios de almacenamiento mencionados más arriba, de
esta forma el traslado de datos entre ambos, tanto al hacer la copia como las
posibles restauraciones, se producen dentro de esta red sin afectar al tráfico
de los clientes con los servidores o entre ellos.
Dispositivos
de red
Los equipos informáticos descritos necesitan de una determinada
tecnología que forme la red en cuestión. Según las necesidades se deben
seleccionar los elementos adecuados para poder completar el sistema. Por
ejemplo, si queremos unir los equipos de una oficina entre ellos debemos
conectarlos por medio de un conmutador o un concentrador,
si además hay un varios portátiles con tarjetas de red Wi-Fi debemos conectar
un punto de acceso inalámbrico para que recoja sus señales y pueda enviarles
las que les correspondan, a su vez el punto de acceso estará conectado al
conmutador por un cable. Si todos ellos deben disponer de acceso a Internet,
se interconectaran por medio de un router, que podría ser ADSL,
ethernet sobre fibra óptica, broadband, etc.
Los elementos de la electrónica de red más habituales son:
Conmutador, o switch,
Enrutador, o router,
Puente
de red, o bridge,
Puente
de red y enrutador, o brouter,
Punto de acceso inalámbrico, o WAP (Wireless Access Point),
Protocolos
de redes
Existen diversos protocolos, estándares y modelos que determinan el
funcionamiento general de las redes. Destacan el modelo OSI
y el TCP/IP.
Cada modelo estructura el funcionamiento de una red de manera distinta. El
modelo OSI cuenta con siete capas muy definidas y con funciones diferenciadas y
el TCP/IP con cuatro capas diferenciadas pero que combinan las funciones
existentes en las siete capas del modelo OSI. Los protocolos están repartidos
por las diferentes capas pero no están definidos como parte del modelo en sí
sino como entidades diferentes de normativas internacionales, de modo que el
modelo OSI no puede ser considerado una arquitectura de red.
Modelo
OSI
El modelo OSI (Open Systems Interconnection) fue creado por la ISO
y se encarga de la conexión entre sistemas abiertos, esto es, sistemas abiertos
a la comunicación con otros sistemas. Los principios en los que basó su
creación eran: una mayor definición de las funciones de cada capa, evitar
agrupar funciones diferentes en la misma capa y una mayor simplificación en el
funcionamiento del modelo en general.[]
Modelo
TCP/IP
Este modelo es el implantado actualmente a nivel mundial: fue utilizado
primeramente en ARPANET
y es utilizado actualmente a nivel global en Internet
y redes locales. Su nombre deriva de la unión del
los nombres de los dos principales protocolos que lo conforman: TCP en la capa de transporte e IP
en la capa de red.
Clasificación
de las redes
Una red puede recibir distintos calificativos de clasificación en base a
distintas taxonomías: alcance, tipo de conexión, tecnología, etc.
Por
alcance
Red inalámbrica de área personal, o WPAN (Wireless Personal Area Network), es una red de
computadoras inalámbrica para la comunicación entre distintos dispositivos
(tanto computadoras, puntos de acceso a internet,
teléfonos celulares, PDA, dispositivos de
audio, impresoras)
cercanos al punto de acceso. Estas redes normalmente son de unos pocos
metros y para uso personal, así como fuera de ella. El medio de transporte
puede ser cualqueira de los habituales en las redes inalámbricas pero las
que reciben esta denominación son habituales en Bluetooth.
Red de área local, o LAN (Local Area Network), es una red que se limita a un
área especial relativamente pequeña tal como un cuarto, un solo edificio,
una nave, o un avión. Las redes de área local a veces se llaman una sola
red de localización. No utilizan medios o redes de interconexión públicos.
Red de área local inalámbrica, o WLAN (Wireless Local Area Network), es un sistema de
comunicación de datos inalámbrico flexible, muy utilizado como alternativa
a las redes de área local cableadas o como extensión de estas.
Red de área de campus, o CAN (Campus Area Network), es una red de computadoras de
alta velocidad que conecta redes de área local a través de un área
geográfica limitada, como un campus universitario, una base militar,
hospital, etc. Tampoco utiliza medios públicos para la interconexión.
Red de área metropolitana (metropolitan area network o MAN, en inglés) es una
red de alta velocidad (banda ancha) que da cobertura en un área geográfica
más extensa que un campus, pero aun así limitado. Por ejemplo, un red que
interconecte los edificios públicos de un municipio dentro de la localidad
por medio de fibra óptica.
Redes de área amplia, o WAN (Wide Area Network), son redes informáticas que se
extienden sobre un área geográfica extensa utilizando medios como:
satélites, cables interoceánicos, Internet, fibras ópticas públicas, etc.
Red de área de almacenamiento, en inglés SAN (Storage Area Network), es una red concebida
para conectar servidores, matrices (arrays) de
discos y librerías de soporte, permitiendo el tránsito de datos sin
afectar a las redes por las que acceden los usuarios.
Red de área local virtual, o VLAN (Virtual LAN), es un grupo de computadoras con un
conjunto común de recursos a compartir y de requerimientos, que se
comunican como si estuvieran adjuntos a una división lógica de redes de
computadoras en la cual todos los nodos pueden alcanzar a los otros por
medio de broadcast (dominio de broadcast) en la capa de enlace de datos, a
pesar de su diversa localización física. Este tipo surgió como respuesta a
la necesidad de poder estructurar las conexiones de equipos de un edificio
por medio de software,[ permitiendo dividir un conmutador en varios
virtuales.
Por
tipo de conexión
Medios
guiados
El cable
coaxial se utiliza para transportar señales electromagnéticas
de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central,
llamado vivo y uno exterior denominado malla o blindaje, que sirve como
referencia de tierra y retorno de las corrientes; los cuales están
separados por un material dieléctrico que, en realidad, transporta la
señal de información.
El cable de par trenzado es una
forma de conexión en la que dos conductores eléctricos aislados son entrelazados
para tener menores interferencias y aumentar la potencia y disminuir la diafonía
de los cables adyacentes. Dependiento de la red se pueden utilizar, uno,
dos, cuatro o más pares.
La fibra
óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente
en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o
materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan
los datos a transmitir.
Medios
no guiados
Red por
radio es aquella que emplea la radiofrecuencia
como medio de unión de las diversas estaciones de la red.
Red por infrarrojos, permiten la comunicación entre dos nodos, usando una serie de leds infrarrojos para ello. Se trata de
emisores/receptores de ondas infrarrojas entre ambos dispositivos, cada
dispositivo necesita al otro para realizar la comunicación por ello es
escasa su utilización a gran escala. No disponen de gran alcacen y
necesitan de visibilidad entre los dispositivos.
Red por microondas, es un tipo de red inalámbrica que utiliza microondas
como medio de transmisión. Los protocolos más frecuentes son: el IEEE
802.11b y transmite a 2,4 GHz,
alcanzando velocidades de 11 Mbps (Megabits por segundo); el rango de
5,4 a 5,7 GHz para el protocolo IEEE
802.11a; el IEEE 802.11n que permite velocidades de
hasta 600 Mbps; etc.
Por
relación funcional
Cliente-servidor es la
arquitectura que consiste básicamente en un cliente que realiza peticiones
a otro programa (el servidor) que le da respuesta.
Peer-to-peer, o red entre iguales, es aquella red de computadoras en la que
todos o algunos aspectos funcionan sin clientes ni servidores fijos, sino una
serie de nodos que se comportan como iguales entre sí.
Por
tecnología
Red Point-To-Point es aquella
en la que existe multitud de conexiones entre parejas individuales de
máquinas. Este tipo de red requiere, en algunos casos, máquinas
intermedias que establezcan rutas para que puedan transmitirse paquetes de
datos. El medio electrónico habitual para la interconexión es el conmutador, o switch.
Red broadcast se caracteriza
por transmitir datos por un sólo canal de comunicación que comparten todas
las máquinas de la red. En este caso, el paquete enviado es recibido por
todas las máquinas de la red pero únicamente la destinataria puede
procesarlo. Las equipos unidos por un concentrador,
o hub, forman redes de este tipo.
Por
topología física
Topologías físicas de red.
La RED EN BUS se caracteriza por tener un único canal de
comunicaciones (denominado bus, troncal o backbone) al cual se
conectan los diferentes dispositivos.
En una RED EN ANILLO cada estación está conectada a la siguiente y la
última está conectada a la primera.
En una RED EN ESTRELLA las estaciones están conectadas directamente a
un punto central y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente
a través de éste.
En una RED EN MALLA cada nodo está conectado a todos los otros.
En una RED EN ARBOL los nodos están colocados en forma de árbol. Desde
una visión topológica, la conexión en árbol es parecida a una serie de
redes en estrella interconectadas salvo en que no tiene un nodo central.
En una RED MIXTA se
da cualquier combinación de las anteriores.
Por
la direccionalidad de los datos
Simplex o
unidireccional: un equipo terminal de datos transmite y otro recibe.
Half-duplex, en
castellano semidúplex: el método o protocolo de envío de información es
bidireccional pero no simultáneobidireccional, sólo un equipo transmite a
la vez.
Full-duplex, o dúplex,: los dos equipos involucrados en la comunicación lo
pueden hacer de forma simultánea, transmitir y recibir.
Por
grado de autentificación
Red privada: una red privada se definiría como una red que
puede usarla solo algunas personas y que están configuradas con clave de
acceso personal.
Red de acceso público: una red pública se define como una red que puede usar cualquier
persona y no como las redes que están configuradas con clave de acceso
personal. Es una red de computadoras interconectados, capaz de compartir
información y que permite comunicar a usuarios sin importar su ubicación
geográfica.
Por
grado de difusión
Una intranet
es una red de ordenadores privados que utiliza tecnología Internet para
compartir dentro de una organización parte de sus sistemas de información
y sistemas operacionales.
Internet es un conjunto descentralizado de redes de comunicación
interconectadas que utilizan la familia de protocolos TCP/IP, garantizando
que las redes físicas heterogéneas que la componen funcionen como una red
lógica única, de alcance mundial.
Por
servicio o función
Una red comercial
proporciona soporte e información para una empresa u organización con
ánimo de lucro.
Una red educativa
proporciona soporte e información para una organización educativa dentro
del ámbito del aprendizaje.
Una red para el proceso de datos
proporciona una interfaz para intercomunicar equipos que vayan a realizar
una función de cómputo conjunta.
