Redes de computos
De Gleducar, http://www.gleducar.org.ar
Redes de Datos
Las redes de computadoras surgieron como una necesidad de interconectar los diferentes host de una empresa o institución para poder así compartir recursos y equipos específicos. Los diferentes componentes que van a formar una red se pueden interconectar y unir de diversas formas, siendo la forma elegida un factor fundamental que va a determinar el rendimiento o funcionalidad de la red. La disposición de los componentes de una red se conoce con el nombre de topología de la red. La topología idónea para una red concreta va a depender de diferentes factores, como el número de máquinas a interconectar, el tipo de acceso al medio físico que deseemos, etc.
La interconexión de computadoras es un área de rápido crecimiento en la industria informática. Casi todos los despachos de abogados, las escuelas, las empresas privadas, las universidades y los centros de investigación tienen una red o planean instalar una. En los lugares donde hay un grupo de personas trabajando con computadoras, lo más probable es encontrar una red. Las redes también las utilizan las personas que trabajan desde casa o en la calle, y pueden llamar a la oficina utilizando un módem y una línea telefónica. Las redes están presentes en muchos lugares por razones importantes. Ahorran dinero a las empresas porque permiten compartir el equipo a los empleados, como por ejemplo las impresoras. Permiten compartir la información de una forma más rápida y eficiente mediante el envío electrónico de mensajes y archivos, en lugar de llevarlos en papel. Las redes nos proporcionan formas de comunicación directa con personas que están en otra habitación, en otro edificio, en otra ciudad o, incluso, en otro país. Internet es la red más conocida, con agencias de noticias, vendedores de coches, programas de radio e incontables entidades que esperan que los usuarios visiten sus páginas de información. Otros cientos de redes menos visibles o conocidas, como las que hay en los campus de las universidades, en las bibliotecas comunitarias, en los pe¬riódicos locales y en las escuelas, están disponibles tanto para uso privado como público.
Una red es un sistema de comunicaciones que permite a los usuarios de computadoras compartir los recursos de su PC, un programa y sus datos, imágenes, transmisiones de vídeo, sonido, y toda aquélla información posible de ser digitalizada. Las redes pueden conectar a usuarios que están situados en la misma oficina o en países diferentes. La información de la red se transmite por cable, a través de comunicaciones por fibra óptica o a través de ondas de radio.
Las redes de cómputos se desarrollan para que los recursos de una computadora puedan ser utilizados por varios operadores, es decir, para compartir recursos. Una red de cómputos es la conexión de equipos de cómputos, impresoras y otros dispositivos, mediante comunicaciones por cable, fibra o radio, para que puedan ser utilizados por varios usuarios al mismo tiempo, a estos elementos se les llama nodos, y cada uno de ellos tiene herramientas o aplicaciones denominadas recursos, y mediante la conexión de éstos a la red, cualquier usuario puede utilizarlos desde cualquier computadoras conectada a ésta.
Existen varias razones para tener una red. La primera es para que el propietario de la red aho¬rre recursos, ya que se comparten el software y los equipos. Toda una oficina puede utilizar una misma impresora, ahorrando el costo de incorporar una impresora a cada computadora. El al¬macenamiento en discos y en CD-ROM también puede compartirse, para ahorrar la compra de un disco duro y de una unidad de CD-ROM por cada computadora. La segunda razón es que las redes hacen que las personas sean más productivas porque pueden compartir la información sin dejar sus oficinas o sus casas. Otra razón para tener una red es la posibilidad que proporciona de abrir vías de información, bibliotecas, organizaciones de investigación, universidades, empresas e individuos privados confeccionan todo tipo de información disponible a través de redes conectadas a la red Internet. Supongamos, por ejemplo, que un estudiante universitario que recibe un diagnóstico médico en el que necesita una operación de rodilla decide obtener más información a través de Internet. El estudiante encontrará lugares de investigación médica que describan con detalle los procedimientos relacionados en la operación. También encontrará páginas en la Web(en realidad World Wide Web) de personas que han tenido la misma operación y describen sus experiencias. Un grupo de discusión en Internet proporciona la misma información. Todos estos recursos ayudan al estudiante a decidir si debe someterse o no a la operación quirúrgica.
Objetivos de las Redes de Cómputos
¿Por qué se necesita una red?
Existen muchas problemáticas que una red nos permite resolver:
- a) Compartir archivos
- b) Compartir periféricos
- c) Compartir programas
- d) Facilitar la comunicación
- e) Aumentar la productividad y la eficiencia
- f) Disminuir los costos y la ineficiencia.
- Una red es un sistema de comunicación que permite a los usuarios de computadoras compartir recursos, programas y datos, la voz, imagen y las transmisiones de videos, las redes pueden conectar a usuarios que están situados en la misma oficina o en países diferentes, la información de la red se transmite por cable, por fibra óptica o a través de ondas de radios.
- Comunican equipos informáticos entre sí y permiten la transmisión de cualquier tipo de información digitalizada.
Ventajas de conectar computadoras: Veamos en detalle cuáles son las ventajas de conectar computadoras entre sí a través de una red.
Compartir archivos: La ventaja más inmediata que tiene interconectar varias computadoras es que podemos transferir cualquier tipo de información entre ellas. Con sólo indicar adonde queremos enviar los datos, éstos llegarán al destinatario, dondequiera que se encuentre e independientemente del volumen de que se trate, de la misma forma en que se copia un archivo de una carpeta a otra, y sin costo alguno. En cambio, si no tenemos una red instalada, lo primero que debemos hacer es copiar la información en algún medio removible de capacidad suficiente (como disquetes, discos ZIP, CD-R, etc.), y luego enviarlo físicamente hasta el destinatario, lo cual genera un gasto de recursos, además del tiempo que se requie¬re y de la posibilidad de pérdida de la información. Por un lado, tenemos el costo de los propios medios que hay que transportar, a lo que hay que sumarle que, tanto el emisor como el receptor deben disponer de las unidades correspondientes para grabar o leer los medios de almacenamiento mencionados. La red facilita entonces notablemente la tarea de compartir toda clase de archivos. Además, si la red está activa durante 24 horas, el envío de información puede efectuarse en cualquier momento (siempre que la computadora del destinatario esté encendida). Si por el tipo de uso que se le da a la red, es común que el destinatario de una transferencia no esté disponible, pueden montarse soluciones que permitan que los envíos se efectúen en cualquier momento, y que los datos arriben cuando el usuario establezca la conexión con la red. La posibilidad de compartir archivos no sólo debe verse a nivel individual, si¬no que también hay que plantearla a un nivel global de organización del trabajo, ya que mediante una red es posible crear un "pozo común" con todos los archivos de uso masivo, y almacenarlos en un único lugar centralizado. Así, no sólo se optimiza el espacio de almacenamiento total del sistema, con lo cual se evitan copias innecesarias en cada uno de los equipos, sino que aquel que necesita algo en particular obtiene siempre la versión más actualizada. Pero el hecho de compartir información por supuesto también tiene sus desventajas. Por ejemplo, cualquier persona puede acceder a ella, y si ésta es sensible o muy importante (especificaciones de nuevos diseños de ingeniería, sueldos, informes confidenciales, etc.), pueden producirse graves problemas. En estos casos, es necesario implementar un sistema de seguridad que prote¬ja la información y otorgue permisos de acceso sólo a aquellos que deben utilizarla. Claro que esto requiere realizar una cuidadosa planificación.
Compartir periféricos: Muchos periféricos que están conectados a una computadora pueden ser declarados, dentro de un sistema de red, como "compartidos", de modo que cualquier usuario pueda acceder a ellos y utilizarlos como si los tuviera conectados a su propio equipo. Éste es el caso del periférico compartido más común: la impresora. Las ventajas en este caso son evidentes. En principio, hay una cuestión económica: comprar una única impresora que puede ser utilizada por 100 personas, en vez de comprar 100 impresoras, una para cada usuario. Otra ventaja resulta del hecho de que la impresión de documentos puede estar más vigilada, por estar centralizada, de modo que nadie puede imprimir "cosas que no debe" o "trabajos particulares", por decirlo de alguna forma. Es habitual que las impresoras estén ubicadas en una sala específica donde un operador vigila su correcto desempeño, y recarga el papel y la tinta cuando es necesario. Así también se logra aislar el ruido que producen estos equipos, pa¬ra que no perturben el ámbito de trabajo. Los usuarios, por su parte, obtie¬nen más posibilidades de impresión, ya que pueden tener acceso a distintas calidades de impresión si en la oficina se cuenta con diferentes modelos de impresoras (láser, inyección de tinta y láser color). Si el periférico compartido es, por ejemplo, una unidad de almacenamiento (una lectora o grabadora de CDs o DVDs, o una unidad ZIP), cualquier computadora puede emitir o recibir información desde dicho medio. Otra posibilidad en este caso es compartir la información almacenada en un único disco rígido centralizado, en donde se pueden guardar, por ejemplo, los documentos de trabajo. También es posible compartir un módem o un fax, pero en general es más práctico montar un servidor de comunicaciones que se encargue de establecer un canal entre el mundo exterior a través de Internet y la red interna. De esta forma, resulta más fácil controlar y detener accesos no deseados de espías y hackers, protegiendo únicamente el equipo que trabaja como servidor, y no, cada una de las computadoras.
Compartir programas: Otra de las grandes ventajas de una red es la posibilidad de compartir programas. Montando un servidor de aplicaciones, los usuarios pueden ejecutar el software allí instalado, en vez de tener que instalarlo en cada estación. Esto redunda en un significativo aumento de las capacidades de almace¬namiento de las computadoras individuales, ya que no es preciso dedicar espacio en los discos rígidos para los programas de uso corriente. Por ejemplo, podremos trabajar con una imagen o un video, utilizando un único programa de edición que puede encontrarse instalado en la máquina central de la red. Esto también permite abaratar costos, dado que no resulta necesario adquirir una unidad de cada producto por cada una de las computadoras. Por último, también se puede optimizar la actualización de cualquier programa que está almacenado en el servidor, haciendo que todos los usuarios utilicen la nueva versión. En este punto, una posibilidad interesante que se presenta es utilizar las computadoras de los usuarios como "terminales", ejecutando los programas directamente en el "servidor". Esto permite ahorrar costos en cuanto a equipamiento de hardware, pues en este caso las PCs se convierten en meros aparatos de comunicación, sin necesidad de contar con un gran poder de procesa¬miento (sólo un pequeño microprocesador, memoria y algo o nada de espacio de almacenamiento local). En contrapartida, hay que montar un servidor poderoso, y una red veloz y eficiente que permita realizar los trabajos de muchas personas simultáneamente con total normalidad.
Facilitar las Comunicaciones: La mayor comodidad que ofrece una red es la comunicación entre usuarios. Como cada estación está plenamente identificada, se puede enviar un mensaje de un punto a otro, a un grupo o a toda la red. Si la red es extensa, y cruza los límites del edificio, de la ciudad o del país, se ahorra enormemente en costos de comunicación, y se gana también en eficiencia. El empleo de programas como Outlook Express, Microsoft Office Outlook, o cualquier otro de mensajería instantánea (como Windows Messenger, WinPoput o ICQ), hacen que sea sencillo enviar y recibir mensajes con toda clase de documentos o archivos, coordinar reuniones y mantener agendas de trabajo grupales.
Hardware comúnmente utilizado en una red.
- Nic, o adaptador de red Ethernet: permite el acceso de una computadora a una red. Cada adaptador posee una dirección MAC que la identifica en una red y es única. Una computadora conectada a una red se denomina nodo.
- Las tarjetas de red, como muchos otros dispositivos para las PC y servidores, pueden ser:
- Internas. Son tarjetas de expansión que se enchufan en una ranura de expansión correspondiente a un bus PCI dentro de la PC, reciben energía de la fuente de alimentación por medio de la motherboard y no ocupan lugar fuera de la PC. La mayoría de las motherboards modernas traen incorporadas tarjetas de red (onboard), pero también están conectadas a un bus y puede ser necesario deshabilitarla y colocar una nueva en el bus de expansión.
- Externas. Tienen su propio gabinete, el cual suele presentar un panel de luces que indican el estado de la comunicación y el modo de funcionamiento de la misma. Generalmente, se las conecta a una salida USB o PCMCIA en el caso de las notebook y otros equipos portátiles. La desventaja es el costo un poco más que las internas de iguales características. Las tarjetas externas más antiguas se conectaban a un puerto serie, ya no tiene la velocidad suficiente para las redes actuales.
- A la hora de elegir una tarjeta de red, debemos tener en cuenta una serie de aspectos:
| Los buses de expansión: |
- Debemos considerar por un lado cuáles están dispobibles en la PC o en el servidor en el que se debe instalar la tarjeta y las velocidades máximas de transferencias de datos necesarias para el bus. Generalmente, la tarjeta de red comparte el bus con otros dispositivos, por lo cual, no tiene toda la velocidad del mismo a su disposición.
| La velocidad de trabajo de la red: |
- Cada tarjeta está preparada para trabajar a una velocidad determinada. Existen muchas que ofrecen soporte a un conjunto de velocidades diferentes. Por ejemplo, algunas tarjetas 10 G Ethernet, están preparadas para poder funcionar en los modos de 10 Gbps, 1 Gbps, o 100 Mbps. También se debe considerar las formas de trabajo en las transmisiones y recepciones de datos de cada una de las velocidades soportadas, pues pueden trabajar en modos medio dúplexo dúplex completo.
| El medio a utilizar: |
- Generalmente, las tarjetas no están preparadas para todos los medios existentes para una velocidad determinada. Debemos seleccionar la que soporte el tipo de cable al cual se a enchufar o un sistema inalámbrico determinado.
| Los controladores (Drivers): |
- Las tarjetas deben ofrecer los controladores apropiados para el sistema operativo utilizado en el equipo en el cual se instalan. Cuando se realiza una actualización de tarjetas en varios equipos, este punte adquiere aún más importancia, pues podemos tener una combinación de diferentes sistemas operativos.
- A veces, en la documentación de las tarjetas, se suelen referir como NOS Drivers (controladores del sistema operativo de la red).
- Repetidor: aumenta el alcance de una conexión física, disminuyendo la degradación de la señal eléctrica en el medio físico.
- Concentrador o hub: funciona como un repetidor, pero permite la interconexión de múltiples nodos, además cada mensaje que es enviado por un nodo, es repetido en cada boca del hub.
- Un concentrador o hub es un dispositivo que permite centralizar el cableado de una red y poder ampliarla. Esto significa que dicho dispositivo recibe una señal y repite esta señal emitiéndola por sus diferentes puertos.
- Un concentrador funciona repitiendo cada paquete de datos en cada uno de los puertos con los que cuenta, excepto en el que ha recibido el paquete, de forma que todos los puntos tienen acceso a los datos. También se encarga de enviar una señal de choque a todos los puertos si detecta una colisión. Son la base para las redes de topología tipo estrella. Como alternativa existen los sistemas en los que los ordenadores están conectados en serie, es decir, a una línea que une varios o todos los ordenadores entre sí, antes de llegar al ordenador central. Llamado también repetidor multipuerto, existen 2 clases:
- Pasivo: No necesita energía eléctrica.
- Activo: Necesita alimentación.
- Puente o bridge: interconectan segmentos de red, haciendo el cambio de frames entre las redes de acuerdo con una tabla de direcciones que dicen en que segmento esta ubicada una dirección Mac.
- Conmutador o switch: Un switch es un dispositivo de propósito especial diseñado para resolver problemas de rendimiento en la red, debido a anchos de banda pequeños y embotellamientos. El switch puede agregar mayor ancho de banda, acelerar la salida de paquetes, reducir tiempo de espera.
- Opera en la capa 2 del modelo OSI y reenvía los paquetes en base a la dirección MAC.
- El switch segmenta económicamente la red dentro de pequeños dominios de colisiones, obteniendo un alto porcentaje de ancho de banda para cada estación final. No están diseñados con el propósito principal de un control íntimo sobre la red o como la fuente última de seguridad, redundancia o manejo.
- Al segmentar la red en pequeños dominios de colisión, reduce o casi elimina que cada estación compita por el medio, dando a cada una de ellas un ancho de banda comparativamente mayor.
- Enrutador o router: funciona en una red más compleja haciendo el entunelamiento de paquetes entre las redes interconectadas. A través de tablas y algoritmos de enrutamiento, un enrutador decide el mejor camino que debe tomar un paquete para llegar a una determinada dirección de destino.
- Un router es un dispositivo que conecta redes de comunicaciones. Dicho de otra forma, un router es un ordenador especializado que resuelve problemas muy concretos de comunicaciones.
- ¿Para qué hace falta un ordenador de comunicaciones?
- Los ficheros de datos que mandamos por las redes de comunicaciones no se mueven como un sólo bloque sino que son fragmentados en paquetes. Este tipo de comunicación se le llama conmutación de paquetes. El problema fundamental que el router resuelve es el de encontrar un camino entre el origen y el destino para cada uno de los paquetes de datos que atraviesan las redes de comunicaciones.
- ¿Qué diferencia hay entre un router, un hub y un switch?
- Se trata de tres dispositivos de red que trabajan en niveles distintos. Un hub (concentrador) conecta dispositivos a un mismo nivel físico (compartición de medio). Cuando el número de dispositivos conectados a un único medio crece, estos compiten por acceder al nivel físico (colisionan). Una solución consiste en usar switches (conmutadores), que usan información adicional (conocida como de enlace) para separar los dispositivos en distintos dominios de colisión (separa los medios físicos). No obstante ciertos paquetes con muchos destinatarios (paquetes de difusión o broadcast) no son controlables a través de dominios de colisión. Los routers (enrutadores) usan información adicional (de la capa o nivel de red) para separar nuevamente las redes en dominios de difusión.
Componentes lógicos de una red
| El sistema operativo de red |
También conocido como NOS (Network Operating System). Un sistema operativo (entre otras cosas), es el pro¬grama que prepara el hardware de una computadora para que pueda ser utilizada por los usuarios; sin él, una computadora es sólo un montón de partes tecno¬lógicas agrupadas sin utilidad para realizar tareas. El sistema operativo se encarga de identificar dispo¬sitivos y características de la computadora para que cada uno de ellos trabaje adecuadamente; es el pro¬grama que comunica a todos los dispositivos iden¬tificados, para que juntos realicen las tareas que les corresponde y así obtengamos respuesta a las ins¬trucciones que damos a la computadora; es la interfaz que nos permite entender lo que sucede dentro de la computadora mediante imágenes y textos; se le denomina plataforma y es necesario que esté ins¬talado en la computadora para que otros programas puedan ser utilizados en ella. Un sistema operativo de red realiza las mismas funciones que un sis¬tema operativo tradicional, e incorpora herramientas que permiten co¬municar computadoras, administrar y coordinar todas las operaciones de una red. Algunos sistemas operativos funcionan perfectamente en redes pequeñas, y otros se especializan en conectar muchas redes LAN en redes MAN o WAN. El sistema operativo de red es prácticamente el último elemento que se requiere para lograr la conectividad de una red (aunque no necesaria¬mente se debe instalar al final, no importa si se instala en la computa¬dora antes de iniciar el diseño de la red); esto es porque una vez que se tiene conectada la tarjeta de red a la computadora, se han elaborado los cables que se utilizarán como medio de transmisión con sus respectivos conectores y se tienen los equipos (concentradores, ruteadores, repetidores, etc.) necesarios para enlazar los nodos que tendrá la red, cada una de las computadoras debe ser trabajada mediante el sistema operativo para configurar la tarjeta de red y especificar las características que tendrá dicha computadora. Prácticamente todos los sistemas operativos modernos son NOS. Son ejemplos de estos sistemas operativos Windows 98, 200, NT, XP, Linux y Unix en sus diferentes versiones.
| Las aplicaciones diseñadas para la red. |
Es el software que se ejecuta sobre el sistema operativo de red y que está pensado para sacar provecho a las redes. Son algunos ejemplos, el correo electrónico (e-mail) como Outlook Express y KMail, la mensajería instantánea como ICQ o MSN Messenger, las aplicaciones para trabajar en equipo y administrar los datos o información a distribuir, etc.
| El protocolo de la red |
Un protocolo es, en esencia, un conjunto de reglas (algo así como un idioma) que todos los interlocutores deben respetar para poder comunicarse entre sí. Los protocolos de las computadoras establecen cómo se transmiten los datos por las redes, determinando cómo se empaquetan y direccionan para permitir la comunicación entre los equipos. Para que las computadoras de una misma red puedan comunicarse, obviamente deben emplear el mismo protocolo. La buena noticia es que es posible instalar en una misma computadora varios protocolos de red, de modo pueda comunicarse con distintas redes simultáneamente. En este caso, que hay considerar que se consumirá más memoria RAM, aumentará el tráfico de red, las comunicaciones se volverán más lentas y la performance global se verá disminuida, de modo que es conveniente cargar sólo los necesarios. Existen tres protocolos de red empleados a nivel masivo: NetBIOS (NetBEUI), IPX/SPX y TCP/IP. (En resumen, un protocolo es: Un conjunto de reglas que controlan el envío de la información. Podría decirse que es el idioma en que se comunican los nodos de una red)
Trabajar con/sin red
| Tarea | Sin Red | Con Red |
| Compartir archivos | Utilizando medios magnéticos | Copiar a una carpeta de red |
| Compartir programas | Debe tener instalados los programas en su PC con los requisitos de hardware para instalarlos correctamente | Instalar un servidor, que no es mas que un equipo potente que abastece a los clientes según las demandas |
| Compartir Periféricos | Tenemos que instalar una impresora y una lectora en cada una de las máquinas para que los usuarios cuenten con las misma posibilidades. | Un equipo cuenta con un determinado periférico (impresora, lectora, escáner, etc.) y lo declara dentro de la red como compartido. |
| Comunicación | A través de una comunicación telefónica o con el desplazamiento físico del emisor hasta el receptor lo cual genera costos muy elevados. | Una comunicación instantánea con cualquier usuario sin costo extra con la posibilidad de intercambiar toda clase de archivos y documentos. |
Clasificación de Redes
Por tamaño:
- P.A.N. (Personal area network)Red de área personal.
Ocupa como máximo el espacio de un escritorio de trabajo
- L.A.N. (Local area network) Red de área local.
Enlaza computadoras y dispositivos externos dentro de un espacio de trabajo pequeño, como ser un edificio, una habitación, o una oficina.
- M.A.N. (Metropolitan area network) Red de área metropolitana
Se usa para enlazar diferentes L.A.N., la extensión aproximada puede ser de una localidad, una ciudad.
- W.A.N. (Wide area network) Red de área amplia.
La cobertura geográfica de este tipo se extiende a los límites de una provincia, un país o un continente.
- Internet
Todos los continentes.
Por distribución:
- Cliente-servidor
Está compuesta por computadoras preparadas y optimizadas que brindan una colección de "servicios" a un grupo de computadoras conocidas como "clientes". Los clientes obtienen solicitudes a través de la red, las cuales llegan al servidor, quien se encarga de ir despachándola entregando las respuestas a los clientes.
- Par a Par
Como su nombre lo indica no existe distenciones entre cliente y servidor. Todos los equipos pueden tomar el rol de cliente como el de servidor y por lo tanto emitir solicitudes así como dar respuestas.
Por capacidad de transmisión:
- Simple:
Se refiere a la transmisiones que utilizan medios de comunicación tradicionales que no rebasan los 100mbps en su velocidad de transmisión y tiene límites en cuanto a la distancia entre nodos (Máximo 100 mts.)
- Banda ancha:
Regularmente están destinadas a transporte y transmisión de audio y video o que requieren de un cambio simultáneo de exceso de información ya sea por la cantidad de usuarios o por el tamaño de la información. Ancho de banda indica la cantidad de bits que pueda ser enviado simultáneamente a través de un cable, puede ser 1.000mbps ó 10.000mbps
Topologías de Red
Definición: La topología física está íntimamente ligada a los mecanismos de control de acceso al medio utilizados, estableciéndose una gran dependencia entre estos dos elementos. Naturalmente que cuando un diseñador de una red se plantea la topología a utilizar lo primero que debe de analizar son los objetivos que se persiguen, y que pueden incluir aspectos como:
- La fiabilidad de la red. Es decir, utilizar una topología que haga que la red sea lo más fiable posible, que responda a lo que el usuario le pide.
- Con frecuencia otro objetivo será el poder tener caminos alternativos para el caso de que algunos caminos de la red queden indisponibles.
- Igualmente deberá de considerar la posibilidad de que los fragmentos de los mensajes que se transmitan (en el caso de que se puedan fragmentar por eficiencia de la red) puedan llegar desordenados y se precisen mecanismos de reordenamiento.
- Como en toda red, un objetivo básico deberá ser la detección y, en su caso, recuperación de los errores en la transmisión.
- La topología de las redes puede llegar a ser muy compleja y un objetivo, con frecuencia, podrá ser el encontrar el camino más económico en la red para llegar al destino.
- Finalmente en todo diseño, igualmente en el de la topología, intervendrán en gran medida factores de coste.
De otro lado, los objetivos de la topología deberán estar relacionados con requisitos que se precisan en la red para la cual se está diseñando la topología. Estos requisitos con frecuencia cubrirán aspectos como:
- Buscar la longitud mínima real en el canal de comunicaciones. Al final la topología se plasmará en enlaces de comunicaciones que hay que establecer y se pretenderá con frecuencia la longitud mínima, ya que éste será un factor importante del coste.
- La red se va a establecer para una serie de actividades concretas y se pretenderá el canal de comunicaciones más económico para esas actividades.
- Como toda red trataremos de que nos de el mejor servicio y para ello trataremos de optimizar el tiempo de respuesta en función de los requerimientos del servicio.
Uno de los aspectos que podría intervenir en el tiempo de respuesta es el tiempo físico de transmisión y recepción y por tanto pretenderemos acortar al máximo los retardos en transmisión y en recepción.
Topologías Físicas más comunes:
- Red en anillo:
Topología de red en la que las estaciones se conectan formando un anillo. Cada estación esta conectada a la siguiente y la última esta conectada a la primera. Cada estación tiene un receptor y un trasmisor que hace la función de repetidores, pasando la señal a la siguiente estación del anillo. En este tipo de redes las comunicaciones se dan por el paso de un token o testigo, que se puede conceptualizar como un cartero que pasa recogiendo y entregando paquetes de información, de esta manera se evita perdida de información debido a colisiones. Cabe mencionar que si algún nodo de la red se cae (término informático para decir que esta en mal funcionamiento o no funciona para nada) la comunicación en todo el anillo se pierde.
- Red en árbol:
Topología de red en la que los nodos están conectados en forma de árbol. Desde una visión topológica, la conexión en árbol es parecida a una serie de redes en estrellas intetconectadas. Es una variación de la red en bus, la falla de un nodo no implica la interrupción en las comunicaciones. Se comparten el mismo canal de comunicación. Cuenta con un cable principal (backbone) al que hay conectadas redes individuales en bus.
- Red en malla:
Las redes en malla es una topología de red en la que cada nodo esta conectado a uno o mas de nodos. De esta manera es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos. Si la red en malla esta completamente conectada no puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones. Cada servidor tiene sus propias conexiones con todos los demás servidores.
- Red en bus:
En esta topología todas las estaciones están conectadas a un único canal de comunicaciones por medio de interfaz y derivadores. Las estaciones utilizan este canal para comunicarse con el resto. La topología en bus tiene todos sus nodos conectados a un enlace único y no tiene ninguna otra conexión entre nodo, la ruptura del cable común hace que los hosts queden sin red. Las topologías en bus permiten que todos los dispositivos de la red puedan ver las señales de todos los demás dispositivos, lo que puede ser ventajoso si desea que todos los dispositivos obtenga esta información. Sin embargo, pueden representar una desventaja, ya que es común que se produzcan problemas de tráfico y colisiones. Es la topología más utilizada en pequeñas LAN.
Desplazamiento de los datos en una topología física de bus
En el supuesto que la PC1 necesite enviar los datos a la PC3 se desencadena el siguiente proceso: La PC1 genera la trama y la envía al destinatario a través del medio de transmisión, al llegar al medio la trama se duplica tomando cada copia un camino diferente (recorre el costado derecho y la otra el costado izquierdo) al alcanzar el primer nodo el protocolo de este revisa la trama para confirmar o descartar su pertenencia, si la trama está destinada para él se quedará con una copia enviando la original nuevamente al medio de transmisión para que continúe su camino. El siguiente nodo chequeará las direcciones y descartará la trama si es que no está destinada para él. La misma seguirá su camino hasta finalizar el circuito siendo retirada definitivamente por los terminadores o dispositivos de finalización de circuito.
- Red en estrella:
Todas las estaciones están conectadas por separadas en un centro de comunicaciones , concentrador o nodo central, pero no están conectadas entre sí. Esta red crea una mayor facilidad de supervisión y control de información ya que para pasar los mensajes deben pasar por el hub o concentrador, el cual se encargará de la redistribución de la información a los demás nodos, es una estructura de red bastante segura ya que el mal funcionamiento de un ordenador no afecta en nada a la red entera, puesto que cada ordenador se conecta independientemente al hub, pero en el caso de que se produjera una falla en el dispositivo central Hub o Switch la red sufrirá una caída total. Este tipo de topología ofrece muchas ventajas al momento de agregar o quitar un componente de la red. La conexión se realiza utilizando un dispositivo de red que oficie de centro conector denominado HUB o SWITCH. El HUB es un repetidos multipuerto, su función es la de recibir la trama proveniente del origen y enviar una copia para cada nodo conectando a él, generando de esta manera un alto nivel de tráfico reduciendo la versatilidad de la comunicación. El SWITCH es un repetidor inteligente que administra y controla el tráfico de la red. Posee una tabla de registro que le brinda información sobre las computadoras o nodos conectados a cada puerto, esto le permite al switch tomar decisiones comunicacional direccionando las tramas únicamente al destino. Aportando a la red mayor productividad y eficiencia.
Red Inalámbrica Wi-Fi: Wi-Fi es una marca de la Wi-Fi Alliance (anteriormente la Wireless Ethernet Compatibility Alliance), la organización comercial que prueba y certifica que los equipos cumplen los estándares IEEE 802.11x. Las nuevas redes sin cables hacen posible que se pueda conectar cualquier dispositivo sin necesidad de instalación, lo que permite que podamos pasear libremente por la oficina con nuestro operador portátil conectado a la red o conectar sin cables cámaras de vigilancia en los lugares más inaccesibles. También se pueden instalar en locales públicos y dar servicio al acceso de internet sin cables. La norma IEEE 802.11b dio carácter universal a esta tecnología que permite la conexión de cualquier equipo informático a una red de datos Ethernet sin necesidad de cableado, que actualmente se puede integrar también con los equipos de acceso ADSL para Internet
- Seguridad:
Unos de los problemas más graves a los cuales se enfrenta actualmente la tecnología Wi-Fi es la seguridad. Un muy elevado porcentaje de redes se han instalado por administradores de sistemas o de redes por su simplicidad de implementación, sin tener en consideración la seguridad y por lo tanto han convertido sus redes en redes abiertas, sin proteger el acceso a la información que por ellas circulan. Existen varias alternativas para garantizar la seguridad de estas redes, las más comunes son la utilización de protocolos de encriptación de datos, proporcionados por los propios dispositivos inalámbricos.
- Red Celular:
La topología celular está compuesta por áreas circulares o hexagonales, cada una de las cuales tiene nodo individual en el centro. La topología celular es un área geográfica dividida en regiones (celdas) para los fines de la tecnología inalámbrica. En esta tecnología no existen enlaces físicos; solo hay ondas electromagnéticas. La ventaja obvia de una topología celular (inalámbrica) es que no existe ningún medio tangible aparte de la atmósfera terrestre o el vacío del espacio exterior. Las desventajas son que las señales se encuentran presentes en cualquier lugar de celda y, de ese modo, pueden sufrir disturbios y violaciones de seguridad. Como norma, las topologías basadas en celdas se integran con otras topologías, ya sea que usen la atmósfera o los satélites.
Topologías lógicas más comunes.
Topología lógica, es la forma en que las máquinas se comunican a través del medio físico. Los dos tipos mas comunes de topología lógica son broadcast (Ethernet) y la transmisión tokens (token ring).
- 1) La topología lógica broadcast, cada host inunda la red enviando sus datos a todos los demás hosts utilizando el medio físico de conexión o comunicación. Esta tecnología hace que se produzcan colisiones en las transmisiones de datos.
- 2) La topología lógica transmisión de tokens controla el acceso a la red al transmitir un token eléctrico en forma secuencial a cada host. Cuando un hub recibe un token significa que puede enviar datos a través de la red. Si el host no tiene ningún dato para enviar, transmite el token hacia el siguiente host y el proceso se vuelve a repetir.
Cableado
Una vez que tenemos las estaciones de trabajo, el servidor y las placas de red, requerimos interconectar todo en su conjunto. El tipo de cable utilizado depende de muchos factores, que se mencionaran a continuación:
| Factores a tener en cuenta a la hora de elegir el cableado |
1 La cantidad máxima de nodos por segmentos: Existe un límite para la cantidad de nodos que pueden haber conectados en un segmento según el tipo de cable.
Ejemplo:
| Medio de transmisión | Nº máximo de nodos por segmento |
| Par trenzados UTP/STP/FTP | 2 nodos |
| Coaxial fino | 30 nodos - Distancia mínima 0,5 m |
| Coaxial grueso | 100 nodos - Distancia mínima 2,5 m |
| Fibra Óptica | 2 nodos |
2 Distancia o longitud máxima para un segmento: Existe un límite para la longitud de un segmento para cada tipo de cable.
Ejemplo:
| Medio de transmisión | Longitud del segmento |
| Par trenzados UTP/STP/FTP | 100 metros |
| Coaxial fino | 185 metros |
| Coaxial grueso | 500 metros |
| Fibra Óptica | Hasta 40.000 metros |
3 La velocidad máxima de transferencia: Éste es uno de los factores más relevantes para comenzar a tomar la decisión. Se deben tener en cuenta las necesidades para cada grupo de trabajo, pues tal vez unos pocos nodos necesiten 10 Gbps y a otros les alcanza y sobra 100 Mbps.
Ejemplo:
| Medio de transmisión | Velocidad |
| Par trenzados UTP/STP/FTP | 10 Mbps - 100 Mbps - 1.000 Mps - 10.000 Mbps |
| Coaxial fino | 10 Mbps |
| Coaxial grueso | 10 Mbps |
| Fibra Óptica | 100 Mbps - 1.000 Mps - 10.000 Mbps |
4 Interferencias Los cables coaxial y de par trenzados transmiten señales de radio frecuencias (RF), po lo cual, están sujetos a las interferencias y al ruido. En cambio, los de fibra óptica transmiten datos en forma de luz, por lo cual tienen una inmunidad al ruido y a las interferencias causadas por señales de radiofrecuencia. Dependiendo de los entornos, se deberá seleccionar el tipo de cable adecuado.
5 La atenuación de la señal: La energía de la señal que pasa por el medio de transmisión decae con la distancia. La señal que llega al receptor debe tener la suficiente energía como para que éste pueda detectarla y realizar la interpretación correspondiente. La atenuación de las señales propia de cada tipo de cable determina la distancia o longitud máxima para un segmento.
6 La necesidad de repetidores: Para superar el problema anterior, se pueden utilizar dispositivos que se encargan de recibir la señal y retransmitirla, dotándola de la energía necesaria para que llegue a una distancia superior. Estos dispositivos pueden ser repetidores o amplificadores de señales, que se colocan en el medio de dos conexiones. Si bien se pueden ir encadenando múltiples repetidores o amplificadores, generalmente existe un límite.
| Los tipos de cableado de una red más populares son: Par trenzado, cable coaxial y fibra óptica.
Además se pueden realizar conexiones a través de radio o microondas. Cada tipo de cable o sistema de conexión tiene sus ventajas y desventajas. |
Par Trenzado:
Cable UTP: UTP son las siglas de Unshielded Twisted Pair. Es un cable de pares trenzados y sin recubrimiento metálico externo, de modo que es sensible a las interferencias; sin embargo, al estar trenzado compensa las inducciones electromagnéticas producidas por las líneas del mismo cable. Es importante guardar la numeración de los pares, ya que de lo contrario el efecto del trenzado no será eficaz, disminuyendo sensiblemente, o incluso impidiendo, la capacidad de transmisión. Es un cable barato, flexible y sencillo de instalar. La impedancia de un cable UTP es de 100 ohmios. En la figura siguiente se pueden observar los distintos pares de un cable UTP.
Entre sus principales ventajas tenemos:
- a) Es una tecnología bien estudiada
- b) No requiere una habilidad especial para instalación
- c) Las instalaciones son rápidas y fáciles
- d) La emisión de señal al exterior es mínima
- e) Ofrece poca inmunidad frente a las interferencias, modulaciones cruzadas y corrosión
- f) No es apto para la intemperie.
Categorías del cable UTP:
- Categoría 1. Hace referencia al cable telefónico UTP tradicional que resulta adecuado para transmitir voz, pero no datos. La mayoría de los cables telefónicos instalados antes de 1983 eran cables de Categoría 1.
- Categoría 2. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 4 megabits por segundo (mbps), Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre.
- Categoría 3. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 16 mbps. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre con tres entrelazados por pie.
- Categoría 4. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 20 mbps. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre.
Categoría 5. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 100 mbps. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre.
- Categoría 5a. También conocida como Categoría 5+ ó Cat5e. Ofrece mejores prestaciones que el estándar de Categoría 5. Para ello se deben cumplir especificaciones tales como una atenuación al ratio crosstalk (ARC) de 10 dB a 155 Mhz y 4 pares para la comprobación del Power Sum NEXT. Este estándar todavía no está aprobado.
- Categoría 7. Proporciona al menos el doble de ancho de banda que la Categoría 5 y la capacidad de soportar Gigabit Ethernet a 100 m. El ARC mínimo de 10 dB debe alcanzarse a 200 Mhz y el cableado debe soportar pruebas de Power Sum NEXT, más estrictas que las de los cables de Categoría 5 Avanzada.
Cable STP.
STP son las siglas de Shielded Twisted Pair. Este cable es semejante al UTP pero se le añade un recubrimiento metálico para evitar las interferencias externas. Por tanto, es un cable más protegido, pero menos flexible que el primero. el sistema de trenzado es idéntico al del cable UTP. La resistencia de un cable STP es de 150 ohmios.
Cable FTP.
Cable Coaxial:
Presenta propiedades mucho más favorables frente a interferencias y a la longitud de la línea de datos, de modo que el ancho de banda puede ser mayor. Esto permite una mayor concentración de las transmisiones analógicas o más capacidad de las transmisiones digitales. Se compone de un hilo conductor de cobre envuelto en una malla trenzada plana que hace las funciones de tierra. Entre el hilo conductor y la malla hay una capa gruesa de material aislante, y todo el conjunto esta protegido por una cobertura externa. El cable esta disponible en dos espesores: grueso y fino. El cable grueso soporta larga distancia 500m, pero es caro. El cable fino 185m, puede ser mas práctico para conectar puntos cercanos. Presenta condiciones eléctricas más favorables. En redes de área local se utilizan dos tipos de cable coaxial: fino y grueso. Es capaz de llegar a anchos de banda comprendidos entre los 80 Mhz y los 400 Mhz (dependiendo de si es fino o grueso). Esto quiere decir que en transmisión de señal analógica seríamos capaces de tener, como mínimo, del orden de 10.000 circuitos de voz.
El cable coaxial ofrece las siguientes ventajas:
- a) Soporta comunicaciones en banda ancha y en banda base.
- b) Es útil para varias señales, incluyendo voz, datos y videos.
- c) Es una tecnología bien estudiada.
- d) Es resistente a las inclemencias del tiempo.
- e) En cuanto al accionar de espías, es relativamente complicado ya que conlleva perforar el cable para acceder al núcleo que transporta la señal.
Como desventaja:
- a) Es una tecnología ya casi obsoleta, sólo opera a 10 mbps.
Tanto el cable Thinnet como el Thicknet utilizan un componente de conexión llamado conector BNC, para realizar las conexiones entre el cable y los equipos. Existen varios componentes importantes en la familia BNC, incluyendo los siguientes:
- El conector de cable BNC. El conector de cable BNC está soldado, o incrustado, en el extremo de un cable.
- El conector BNC T. Este conector conecta la tarjeta de red (NIC) del equipo con el cable de la red.
- Conector acoplador (barrel) BNC. Este conector se utiliza para unir dos cables Thinnet para obtener uno de mayor longitud.
- Terminador BNC. El terminador BNC cierra el extremo del cable del bus para absorber las señales perdidas.
El origen de las siglas BNC no está claro, y se le han atribuido muchos nombres, desde «British Naval Connector» a «Bayonet Neill-Councelman». Haremos referencia a esta familia hardware simplemente como BNC, debido a que no hay consenso en el nombre apropiado y a que en la industria de la tecnología las referencias se hacen simplemente como conectores del tipo BNC.
Conexión Fibra Óptica:
La fibra óptica permite la transmisión de señales luminosas y es insensible a interferencias electromagnéticas externas. La composión del cable de fibra óptica consta de un núcleo, un revestimiento y una cubierta externa protectora. El núcleo es el conductor de la señal luminosa y su atenuación es despreciable. La señal es conducida por el interior de éste núcleo fibroso, sin poder escapar de él debido a las reflexiones internas y totales que se producen, impidiendo tanto el escape de energía hacia el exterio como la adicción de nuevas señales externas.
Actualmente se utilizan tres tipos de fibras ópticas para la transmisión de datos:
- Fibra monomodo. Permite la transmisión de señales con ancho de banda hasta 2 GHz.
- Fibra multimodo de índice gradual. Permite transmisiones de hasta 500 MHz.
- Fibra multimodo de índice escalonado. Permite transmisiones de hasta 35 MHz.
Se han llegado a efectuar transmisiones de decenas de miles de llamadas telefónicas a través de una sola fibra, debido a su gran ancho de banda. Otra ventaja es la gran fiabilidad, su tasa de error es mínima. Su peso y diámetro la hacen ideal frente a cables de pares o coaxiales. Normalmente se encuentra instalada en grupos, en forma de mangueras, con un núcleo metálico que les sirve de protección y soporte frente a las tensiones producidas. Su principal incoveniente es la dificultad de realizar una buena conexión de distintas fibras con el fin de evitar reflexiones de la señal, así como su fragilidad.
Esta conexión es cara, pero permite transmitir la información a gran velocidad e impide la intervención de las líneas. Como la señal es transmitida a través de la luz, no existen posibilidades de interferencia eléctrica. El cable consta de dos núcleos ópticos, uno interno y otro externo, que refracta la luz de forma distinta. La fibra está encapsulada en un cable protector. Ofrece la siguiente ventaja:
- a) Alta velocidad de transmisión.
- b) No emite señal eléctrica o magnética, lo cual redunda en la seguridad.
- c) Inmunidad frente a las interferencias y modulación cruzada.
- d) Soporta mayores distancia.
Dirección MAC
En redes de computadoras la dirección MAC ("media Access control address" dirección de control de acceso al medio ) es un identificador de 48 bits que corresponde de forma única a una tarjeta o interfaz de red.Es individual, cada dispositivo tiene su propia dirección MAC determinar y configurada por el IEEE(los primeros 24 bits) identifican al fabricante (los últimos 24 bits) al producto. Las direcciones MAC son únicas a nivel mundial se determinó por escrito en el hardware en el momento de su fabricación. La dirección MAC se conoce también como la dirección física. En la mayoría de los casos no es necesario conocer la dirección Mac, ni para montar una red domestica, ni para configurar la conexión a internet. Pero si queremos configurar una red wifi y habilitar en el punto de acceso a un sistema de filtrado y basado en Mac (a veces denominado filtrado por hardware) con el cual solo permitirá el acceso a la red adaptadores de red concreto, identificado con su Mac, entonces si necesitamos conocer dicha dirección. Debido a medio de seguridad se puede ¿considerar como un refuerzo de otro sistema de seguridad, ya que teóricamente se trata de una dirección única y permanente, aunque en todo los sistemas operativos hay métodos que permite a la tarjeta de red identificarse con direcciones Mac distinta a la real.
Los componentes principales de las redes son:
Equipo Terminal de Datos (ETD) Es el destino o fuente de la información. Además, realiza también el control de la comunicación. Bajo esta nomenclatura pueden aparecer desde terminales más o menos inteligentes hasta la computadora más completa. En general podemos decir que los ETD's son los elementos interesados en la comunicación, bien porque disponen de ellao porque la necesitan.
El circuito de datos Conjunto formado por ETCD's y la línea de comunicación. Su misión es entregar en el interfaz del ETD destino las señales bajo la mismo forma y con idéntica información que recibió de la interfaz del ETD fuente.
El enlace de datos Conjunto formado por el circuito de datos y los controladores de comunicaciones (interfaz). La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) lo define como conjunto formado por la red de interconexión y distintas instalaciones terminales, que funcionan según un modo específico y permite el intercambio de información.
Línea o canal de comunicación Es el conjunto de medios de transmisión que une los dispositivos informáticos y debe cumplir unas determinadas especificaciones y apoyándose siempre en la infraestructura de la comunicación.
Equipo de Terminación de Circuito de Datos ( ETCD ) Es un elemento cuya misión consiste en transformar códificar" las señales portadoras de la información a transmitir utilizadas por los ETD, en otras de manera que sea susceptible de ser enviada hasta el ETCD del ETD destino para poder "decodificarla". Un módem o una placa de red NIC es un ejemplo de ETCD. El módem es un dispositivo destinado a la conversión de señales digitales en analógicas y viceversa. Su nombre proviene de la contracción de modulación y demodulación. Se distinguen por síncronos y asíncronos dependiendo del tipo de mensaje a transmitir. Pueden tener diagnósticos residentes y disponer de medios de detección y corrección de errores.
La interfaz Conjunto de reglas aplicadas al intercambio de información entre el equipo terminal de datos (ETD) y el equipo de terminación del circuito de datos (ETCD. Protocolo.
Dispositivos NetWorking
Los dispositivos de red son componentes de Hardware necesarios para aumentar las prestaciones de una red de cómputos, tenemos dispositivos para redes LAN - MAN - WAN e INTERNET. A continuación definiremos las características y beneficios de cada uno de ellos:
Transceptor
El transceptor es un dispositivo activo, se encarga de regenerar y retemporizar los bit's. Los transceptores actúan como adaptadores (puerto AUI a RJ45) o convertidores de medios (RJ45 eléctrico a ST óptico) Un transceptor es una conbinacion de transmisor y receptor en las aplicaciones NetWorking, esto significa que convierte una forma de señal en otra. Por ejemplo varios dispositivos NetWorking traen una interfaz de unidad auxiliar, allí se puede conectar un transceptor con puerto 10Base2 (coaxial fino) - 10Base5 (coaxial grueso) - 10BaseT (UTP) o 10/100BaseFX (fibra óptica).
Pasarela
Es el hardware o software que permite que dos sistemas de redes de distintos tipos puedan comunicarse. Se podría utilizar una pasarela para los propósitos siguientes:
1) Para convertir los protocolos que se utilizan habitualmente por ej. TCP/IP a SNA (servicio para deteccion de direccion de red - Systems Network Architecture)
2) Para conectar dos redes con arquitecturas diferentes Ethernet (por difusión) y TokenRing (punto a punto).
Hub. Regla de los 4 repetidores
- Hubs activos: La mayoría de los hubs son activos; es decir, regeneran y retransmiten las señales del mismo modo que un repetidor. Como generalmente los hubs tienen de ocho a doce puertos para conexión de equipos de la red, a menudo se les llama repetidores multipuerto. Los hubs activos requieren corriente eléctrica para su funcionamiento.
- Hubs pasivos: Algunos tipos de hubs son pasivos; como ejemplos están los paneles de conexión o los bloques de conexión (punch-down blocks). Actúan como puntos de conexión y no amplifican o regeneran la señal; la señal pasa a través del hub. Los hubs pasivos no necesitan corriente eléctrica para funcionar.
- Hubs híbridos: Los hubs híbridos son hubs avanzados que permiten conectar distintos tipos de cables.
Existe una norma que determina la cantidad máxima de repetidores que puedan conectarse entre dos nodos en la red. Esta regla se conoce como "5-4-3-2-1". cinco secciones de red, cuatro repetidores, tres secciones de la red que poseen hots, dos secciones son segmento de enlace y un gran dominio de colision.
Los sistemas basados en hubs son versátiles y ofrecen varias ventajas sobre los sistemas que no utilizan hubs. En la topología estándar de bus lineal, una rotura en el cable hará caer toda la red. Sin embargo, utilizando hubs, una rotura en cualquiera de los cables conectados al hub sólo afecta a un segmento limitado de la red. Un cable roto o desconectado sólo afecta a una estación, mientras el resto de la red sigue funcionando. Las topologías basadas en hubs incluyen los siguientes beneficios:
- Los sistemas de cableado pueden ser modificados o ampliados a medida que sea necesario.
- Se pueden usar puertos diferentes para adaptarse a diversos sistemas de cableado.
- Se puede centralizar la monitorización de la actividad y el tráfico de la red.
Muchos hubs activos tienen capacidades de diagnóstico que pueden indicar si una conexión está funcionando o no.
El Puente
Dispositivo diseñado para conectar dos segmentos de LAN. El propósito de un puente es filtrar el tráfico de una LAN para que el tráfico local siga siendo local, pero permitiendo que el tráfico que se ha dirigido hacia allí pueda ser conectado con otras partes (segmentos de LAN). El puente, cuando se enciende, aprende la topología de la red y automáticamente va registrando todas las MAC de cada segmento de red que tiene conectado, esto le permite decidir cuando FILTRAR, INUNDAR O COPIAR las tramas que lleguen a él. Un puente ETHERNET estándar puede filtrar más de 30.000 paquetes por segundo y enviar unos 15.000 paquetes por segundo. Algunos pueden enlazar solo 2 segmentos de red. Pero también hay puentes multipuertos que ofrecen hasta 52 interfaces (bocas). El número máximo de puentes que se pueden enlazar en una topología entre dos nodos es de 8.
Los puentes de utilizan en las siguientes circunstancias:
- 1)Para ampliar una red local cuando el límite máximo de conexiones se ha alcanzado.
- 2)Para ampliar una red local que haya alcanzado el límite de longitud.
- 3)Para segmentar redes de área local y reducir el tráfico de los datos.
- 4)Como dispositivo de seguridad para prevenir el acceso no autorizado a una red de área local.
Mantenimiento de un entorno de red operativo
El entorno físico donde reside una red es un factor importante a considerar en el mantenimiento de una red de equipos físicamente segura. Aquí presentamos este aspecto de la gestión de la red, frecuentemente pasado por alto y que pretende garantizar un entorno operativo para los equipos, periféricos y red asociada así como comprobar qué se puede realizar para mantener operativo el entorno de red.
Los equipos y el entorno
La mayor parte de los tipos de equipamiento electrónico, tales como equipos, son rígidos y fiables, funcionando durante años con un pequeño mantenimiento. Los equipos incluso han estado en la Luna y han regresado. Sin embargo, existen impactos ambientales muy negativos que inciden en el equipamiento electrónico, a pesar de no ser siempre dramáticos. Un proceso de deterioro lento, pero continuo puede generar problemas intermitentes, cada vez más frecuentes, hasta provocar un fallo catastrófico en el sistema. Detectar estos problemas antes de que ocurran y llevar a cabo los pasos apropiados, permite prevenir o minimizar estos fallos.
Al igual que los humanos, los equipos y equipamiento electrónico se ven afectados por las condiciones ambientales. Aunque más tolerantes y probablemente menos predispuestos a la queja, los equipos y equipamiento de la red necesitan entornos específicos para funcionar de forma apropiada. La mayoría de los equipos se instalan en áreas controladas desde un punto de vista medioambiental, pero incluso con estos controles, se tiene que los equipos no son inmunes a los efectos que los rodean.
Cuando se identifica el efecto negativo que ejercen las condiciones ambientales sobre la red de equipos, el primer paso es considerar las condiciones climáticas de la región. La instalación de una red en el Ártico o Antártico estará sujeta a condiciones muy diferentes de las presentes en una red localizada en una jungla tropical.
Una red instalada en una zona con clima ártico sufrirá cambios extremos de temperatura, mientras que una red instalada en un entorno tropical experimentará una gran humedad. Diferentes circunstancias climáticas requieren llevar a cabo un conjunto de pasos que permitan asegurar que el entorno no afecta, de forma negativa, a la red.
Se asumen las mismas condiciones ambientales para los equipos que las que prevalecen en las oficinas. Esta suposición es bastante precisa para un equipo personal o estación de trabajo. Sin embargo, una estación de trabajo individual constituye sólo una parte de la red. Recuerde que el cableado de la red se instala en paredes y techos, sótanos e incluso algunas veces fuera de los edificios. Por tanto, muchos factores ambientales pueden afectar a estos componentes y generar como situación extrema un deterioro o ruptura de la red.
Cuando se planifica o mantiene una red, es importante pensar en términos de red global (completa), visible o no, y no sólo en los componentes locales que se ven cada día.
Los desastres provocados por el entorno ambiental son normalmente el resultado de un largo período de deterioro lento, más que una consecuencia de una catástrofe repentina. Como muestra un ejemplo, considere un cortaúñas. Déjelo expuesto a los elementos ambientales y comprobará que gradualmente se oxida, no se puede utilizar e incluso llega a desintegrarse. De forma similar, las redes implementadas en entornos de riesgo podrían funcionar correctamente durante algunos años. Sin embargo, comenzarán a aparecer problemas intermitentes e incrementando el número y frecuencia de estos problemas hasta que se provoque una caída de la red.
Creación del entorno adecuado
En la mayoría de las grandes organizaciones, el departamento de gestión y de personal es responsable de proporcionar un entorno seguro y confortable para los empleados. Las organizaciones gubernamentales regulan el entorno de trabajo para las personas. Esta regulación o guía no existe para el caso de las redes. Es responsabilidad del administrador de la red crear las políticas que gobiernen prácticas seguras alrededor del equipamiento de la red e implementar y gestionar el entorno de trabajo apropiado para la red. Un entorno operativo para el equipamiento de red es bastante parecido al entorno humano saludable; el equipamiento electrónico se diseña para trabajar con el mismo rango de temperatura y humedad que identifican las personas como entorno confortable.
Temperatura
El parámetro básico ambiental que controlamos es la temperatura. Los hogares, oficinas y lugares de trabajo presentan diferentes medios para controlar la temperatura. El equipamiento electrónico, normalmente, tiene diseñado un ventilador que permite mantener la temperatura dentro de unos límites específicos, puesto que genera calor durante su funcionamiento. No obstante, si la temperatura de la habitación donde se ubica el equipamiento es demasiado alta, tanto las ranuras de ventilación como el propio ventilador no serán suficientes para mantener la temperatura de funcionamiento adecuada y los componentes comenzarán a calentarse provocando el fallo. De forma alternativa, si la temperatura externa es demasiado fría, los componentes podrían dejar de funcionar. Un entorno donde está continuamente cambiando la temperatura de calor a frío presenta el peor escenario para el equipamiento electrónico. Estos cambios extremos provocan la dilatación y contracción de los componentes de metal que, eventualmente, pueden generar situaciones de fallo del equipamiento.
Humedad
Los factores relacionados con la humedad pueden tener dos efectos negativos en el equipamiento electrónico. Las altas humedades provocan la corrosión. Normalmente, esta corrosión tiene lugar primero en los contactos eléctricos y estos contactos con corrosión en las conexiones de los cables, así como la dilatación de la tarjeta, provocarán fallos intermitentes. Además, la corrosión puede incrementar la resistencia de los componentes eléctricos, provocando un incremento de temperatura que puede generar un fallo en los componentes o, incluso, un incendio. En los edificios con presencia de calor, es habitual tener un entorno de baja humedad. Las descargas eléctricas estáticas son más habituales en entornos de baja humedad y pueden dañar seriamente los componentes electrónicos. Dado que tenemos un menor control sobre la humedad, los administradores de la red necesitan conocer las consecuencias que provocan una humedad alta o baja e -implementar resguardos apropiados donde prevalezcan estas condiciones. La mayoría del equipamiento funcionará correctamente en entornos con un porcentaje de humedad relativa de entre 50 y 70 por 100. Cuando se implementa una red grande que incluya una habitación dedicada al servidor, debería considerar en esta habitación el control de la temperatura y humedad.
Polvo y humo
El equipamiento electrónico y los equipos no funcionan correctamente con polvo y humo. El equipamiento electrónico atrae electrostáticamente al polvo. Una acumulación de polvo provoca dos efectos negativos: el polvo actúa como un aislante que afecta al sistema de ventilación de los componentes, causando un calentamiento, y, por otro lado, el polvo puede contener cargas eléctricas, haciéndose conductor de la corriente. El polvo excesivo en el equipamiento electrónico puede provocar cortocircuitos y fallos catastróficos en el equipamiento. El humo provoca un tipo de combinación similar a los efectos del polvo. Cubre las superficies de los componentes eléctricos, actuando como un aislante y conductor. El humo también supone la acumulación de polvo.
Factores humanos
En el diseño de una red, podemos controlar muchos factores ambientales, como temperatura, humedad y ventilación. Aunque es posible, desde un punto de vista teórico, la creación de un entorno físico adecuado para los equipos, la entrada en escena de las personas traerá consigo modificaciones ligadas a provocar impactos en la red. Dibuje una nueva oficina, ambientalmente correcta, con equipamiento amigable, que disponga de los equipos, impresoras y escritorios más novedosos. En este espacio maravilloso, los empleados traen plantas, cuadros, radios, tazas de café, libros, papeles y estufas para los días de frío. Pronto, la oficina se llenará de empleados, muebles, armarios y material de oficina. También se producen otros cambios; la parte superior de los equipos y monitores se convierten en tableros y las cajas vacías se almacenan debajo de los escritorios muy próximas a los equipos. Debido a que muy pocos empleados conocen los requerimientos de ventilación en el equipamiento de los equipos, se tiene que impedirán el flujo natural de aire sobre y alrededor de los equipos informáticos. Una vez que esto ocurra, es imposible el mantenimiento de la temperatura apropiada y comenzarán los fallos. El vertido de líquido de refresco sobre los equipos y teclados supone también un peligro. Además, cuando se tiene una temperatura exterior fría, se utilizan las estufas en la oficinas y, normalmente, se colocan debajo de la mesa de escritorio, a menudo muy próximas a los equipos. Esto puede provocar dos problemas: que el equipo se caliente en exceso y que la estufa puede sobrecargar la salida de corriente, disparando los diferenciales de corriente, o incluso, provocando un incendio.
Factores ocultos
Como se ha visto anteriormente, muchos aspectos de la red no están visibles y, por tanto, fuera de nuestro pensamiento. Dado que diariamente no vemos estos elementos ocultos, suponemos que todos están correctos hasta que comienzan a generar problemas. El cableado es uno de los componentes de red que puede provocar problemas, especialmente cables que se encuentran en el suelo. Los cables de un ático se pueden dañar fácilmente debido a un accidente durante las reparaciones de otros objetos del ático. Los roedores y bichos de todo tipo son otros factores ocultos. Estos invitados no deseados salen a cenar probablemente los materiales de red o los utilizan con propósitos de construcción.
Factores industriales
Los equipos no están limitados al entorno ofimático, constituyen también una parte vital en el sector industrial. Al principio, los equipos se utilizaban para gestionar el flujo de trabajo a través de las operaciones de fabricación. En las plantas modernas, los equipos también desarrollan el equipamiento. El proceso de fabricación completo se puede monitorizar y controlar desde una ubicación central, mediante la integración de la tecnología de red en este entorno. Incluso, el equipamiento puede telefonear a los hogares del personal de mantenimiento cuando se produce un problema. Estas mejoras en el proceso de fabricación han provocado un incremento en la productividad, a pesar de presentar características únicas para el administrador de la red. El trabajo del equipamiento de red en un entorno de producción presenta muchos desafíos. Las propiedades necesarias a controlar cuando se implementan las redes en un entorno de fabricación incluyen la presencia de:
Ruido. Interferencias electromagnéticas. Vibraciones. Entornos explosivos y corrosivos. Trabajadores no especializados y sin entrenamiento adecuado.
A menudo, los entornos de fabricación ejercen un pequeño, incluso, ningún control sobre la temperatura y humedad, y la atmósfera se puede contaminar con productos químicos corrosivos. Una atmósfera corrosiva con una alta humedad puede destruir los equipos y el equipamiento de la red en cuestión de meses, e incluso, en algunos casos, en días. Los entornos de fabricación que utilizan equipamiento pesado con grandes motores eléctricos hacen estragos en la estabilidad de los sistemas operativos y la red. Para minimizar los problemas que se derivan del funcionamiento de una red en un entorno industrial, debemos:
Instalar el equipamiento de red en habitaciones separadas con ventilación externa. Utilizar cableado de fibra óptica. Esto reducirá los problemas de interferencias eléctricas y corrosión del cable. Asegurar que todo el equipamiento está conectado a tierra de forma adecuada. Proporcionar el entrenamiento adecuado a todos los empleados que necesitan utilizar el equipamiento. Esto nos ayudará a garantizar la integridad del sistema.
Evitar la pérdida de datos
Un desastre en un sitio se define como cualquier cosa que provoca la pérdida de los datos. Muchas organizaciones grandes tienen planes de recuperación de catástrofes que permiten mantener la operatividad y realizar un proceso de reconstrucción después de ocurrir una catástrofe natural como puede ser un terremoto o un huracán. Muchas, pero desgraciadamente no todas, incluyen un plan para recuperar la red. Sin embargo, una red puede provocar un fallo desastroso a partir de muchas fuentes distintas que no tienen por qué ser catástrofes naturales. La recuperación frente a las catástrofes en una red va más allá del reemplazo de los dispositivos hardware. También se deben proteger los datos. Las causas de las catástrofes que se pueden provocar en una red, desde actos humanos hasta causas naturales, incluyen:
Fallos de los componentes. Virus informáticos. Eliminación y corrupción de datos. Fuego causado por un incendio o desgracias eléctricas. Catástrofes naturales, incluyendo rayos, inundaciones, tornados y terremotos. Fallos en los sistemas de alimentación y sobrecarga de tensión. Robo y vandalismo.
Cuando tiene lugar una catástrofe, el tiempo que se consume en la recuperación de los datos a partir de una copia de seguridad (si se dispone de ella), puede resultar una pérdida seria de productividad. No digamos si no se dispone de las correspondientes copias de seguridad. En este caso, las consecuencias son aún más severas, provocando posiblemente unas pérdidas económicas significativas. Algunas formas de evitar o recuperar datos a partir de la pérdida de los mismos, son:
Sistemas de copia de seguridad de cintas. Un sistema de alimentación ininterrumpida (SAI). Sistemas tolerantes a fallos. Discos y unidades ópticas.
Se pueden utilizar algunas de estas posibilidades, incluso todas, en función del valor que tienen los datos para la organización y de las restricciones presupuestarias de la propia organización.
Copias de seguridad en cinta
La forma más sencilla y barata de evitar la pérdida de los datos es implementar una planificación periódica de copias de seguridad. La utilización de un sistema de copias de seguridad en cintas constituye todavía una de las formas más sencillas y económicas de garantizar la seguridad y utilización de los datos. Los ingenieros de red experimentados aconsejan que el sistema de copias de seguridad debe constituir la primera defensa frente a la pérdida de los datos. Una estrategia adecuada de copias de seguridad minimiza el riesgo de pérdida de datos manteniendo una copia de seguridad actualizada (copias de archivos existentes) y permitiendo la recuperación de los archivos si se produce un daño en los datos originales. Para realizar la copia de seguridad de los datos se requiere:
Equipamiento apropiado. Una planificación adecuada para los períodos de realización de las copias de seguridad. Garantizar la actualización de los archivos de copias de seguridad. Personal asignado para garantizar que se lleva a cabo esta planificación.
Normalmente, el equipamiento está constituido por una o más unidades de cinta y las correspondientes cintas u otros medios de almacenamiento masivo. Cualquier inversión que se realiza en esta área será, probablemente, mínima en comparación con el valor que supone la pérdida de los datos.
Implementación de un sistema de copias de seguridad
La regla es sencilla: si no puedes pasar sin él, realiza una copia de seguridad. La realización de copias de seguridad de discos completos, directorios seleccionados o archivos dependerá de la rapidez que se necesita para ser operativo después de una pérdida importante de datos. Las copias de seguridad completas hacen mucho más sencilla la restauración de las configuraciones de los discos, pero pueden requerir múltiples cintas si se dispone de grandes cantidades de datos. La realización de copias de seguridad de archivos o directorios individuales podría requerir un número menor de cintas, pero implica que el administrador restaure manualmente las configuraciones de los discos. Las copias de seguridad de los datos críticos deben realizarse diariamente, semanalmente o mensualmente dependiendo del nivel crítico de los datos y de la frecuencia de actualización de los mismos. Es mejor planificar las operaciones de copias de seguridad durante los períodos de baja utilización del sistema. Los usuarios deberían recibir notificación de la realización de la copia de seguridad para que no utilicen los servidores durante el proceso de copia del servidor.
Selección de una unidad de cinta
Dado que la mayoría de las copias de seguridad se realiza en unidades de cinta, el primer paso es seleccionar una unidad de cinta, teniendo en cuenta la importancia de diferentes factores como:
La cantidad de datos necesarios a copiar en las copias de seguridad. Los requerimientos de la red para garantizar la velocidad, capacidad y fiabilidad de las copias de seguridad. El coste de la unidad de cinta y los medios relacionados. La compatibilidad de la unidad de cinta con el sistema operativo.
Lo ideal sería que una unidad de cinta tuviera una capacidad suficiente para realizar la copia de seguridad del servidor más grande de una red. Además, debería proporcionar detección y corrección de errores durante las operaciones de copia y restauración.
Métodos de copias de seguridad
Una política o normativa de copias de seguridad eficiente utiliza una combinación de los siguientes métodos:
Copia de seguridad completa: Se copian y se marcan los archivos seleccionados, tanto si han sido modificados como si no desde la última copia de seguridad. Copia: Se copian todos los archivos seleccionados sin marcarlos cuando se realiza la copia de seguridad. Copia incremental: Se copian y se marcan los archivos seleccionados que han sido modificados desde la última copia de seguridad realizada. Copia diaria: Se copian sólo aquellos archivos que se modifican diariamente, sin marcarlos cuando se realiza la copia de seguridad. Copia de seguridad diferencial: Se copian sólo los archivos seleccionados si han sido modificados desde la última copia de seguridad, sin marcarlos cuando se realiza la copia de seguridad.
Las copias se pueden realizar en cintas siguiendo un ciclo semanal múltiple, dependiendo del número de cintas disponibles. Ninguna regla rígida gobierna la longitud del ciclo. En el primer día del ciclo, el administrador realiza una copia de seguridad completa y sigue con una copia incremental los día sucesivos. El proceso comienza de nuevo cuando finaliza el ciclo completo. Otro método es planificar flujos de copias de seguridad a lo largo del día.
Prueba y almacenamiento
Los administradores con experiencia comprueban el sistema de copias de seguridad antes de llevarlo a cabo. Realizan una copia de seguridad, borran la información, restauran los datos e intentan utilizar estos datos. El administrador debería comprobar regularmente los procedimientos de copia para verificar que aquello que esperamos incluir en la copia de seguridad es realmente lo que se está copiando. De igual forma, el procedimiento de restauración debería comprobarse para garantizar que los archivos importantes se pueden restaurar rápidamente. Lo ideal sería que un administrador realizara dos copias de cada cinta: una para tenerla dentro del sitio y la otra almacenada fuera de la oficina en un lugar seguro. Recuerde que, aunque el almacenamiento de las cintas en un lugar seguro a prueba de incendios puede mantener la integridad de las cintas, es conveniente destacar que el calor procedente de un incendio arruinará los datos almacenados en dichas cintas. Además, después de un uso repetido, las cintas pierden la capacidad de almacenar datos. Reemplace las cintas, de forma habitual, para asegurar un buen procedimiento de copias de seguridad.
Mantenimiento de un registro de copia de seguridad
El mantenimiento de un registro de todas las copias de seguridad es crítico para una recuperación posterior de los archivos. Se debe mantener una copia de este registro junto a las cintas de copias de seguridad, así como en el sitio donde se ubican los equipos. El registro debería registrar la siguiente información:
Fecha de la copia de seguridad. Número de cinta. Tipo de copia de seguridad realizada. Equipo que ha sido copiado. Archivos de los que se ha realizado copia de seguridad. Quién ha realizado la copia de seguridad. Ubicación de las cintas de copia de seguridad.
Instalación del sistema de copias de seguridad
Las unidades de cinta se pueden conectar a un servidor o a un equipo y estas copias se pueden iniciar a partir del equipo que tiene conectada la unidad de cinta. Si se realizan copias de seguridad desde un servidor, las operaciones de copia y restauración pueden realizarse rápidamente puesto que los datos no tienen que viajar a través de la red. La realización de las copias de seguridad a través de la red es la forma más eficiente de generar la copia de seguridad de múltiples sistemas. Sin embargo, se produce un incremento en el tráfico de red retardándola, de forma considerable. Además, el tráfico de la red puede provocar una caída importante en el rendimiento. Ésta es una de las razones que justifican la realización de las copias de seguridad durante períodos de baja utilización del servidor. Si una ubicación incluye múltiples servidores, la colocación de un equipo encargado de realizar las copias de seguridad en un segmento aislado puede reducir el tráfico derivado del proceso de copia. El equipo encargado de la copia se conecta a una NIC diferente en cada servidor.
Sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) Un sistema de alimentación ininterrumpida (SAI) es un generador de corriente externo y automatizado diseñado para mantener operativo un servidor u otro dispositivo en el momento de producirse un fallo de suministro eléctrico. El sistema SAI tiene la ventaja de proporcionar alimentación de corriente ininterrumpida que puede actuar de enlace a un sistema operativo, como puede ser Windows NT. Los SAI estándares ofrecen dos componentes importantísimos:
Una fuente de corriente que permite mantener operativo un servidor durante un corto período de tiempo. Un servicio de gestión de apagado seguro.
La fuente de corriente es normalmente una batería, pero el SAI también puede ser un motor de gasolina que hace funcionar un generador de corriente AC. Si la corriente falla, el SAI notifica y advierte a los usuarios del fallo para finalizar todas las tareas. A continuación, el SAI se mantiene durante un tiempo predeterminado y comienza a realizar una operación apropiada de apagado del sistema. Un buen SAI permitirá:
Evitar que muchos usuarios accedan al servidor. Enviar un mensaje de advertencia al administrador de la red a través del servidor.
Normalmente el SAI se ubica entre el servidor y la toma de corriente. Si la corriente se restablece aun estando activo el SAI, éste notificará a los usuarios que la corriente se ha restablecido.
Tipos de SAI
El mejor SAI es aquel que está siempre activo o en línea. Cuando se produce un fallo en el suministro de corriente, automáticamente se activa la batería del SAI. El proceso es invisible al usuario. También existen otros sistemas SAI de espera que se inician cuando falla el suministro de corriente. Se trata de sistemas más baratos que los sistemas en línea, pero que resultan menos fiables.
Implementación de un SAI
Responder a las siguientes cuestiones ayudará al administrador de la red a determinar el tipo de SAI que mejor se ajusta a las necesidades de la red:
¿Va a reunir el SAI los requerimientos básicos de suministro de la red? ¿Cuántos componentes puede admitir? ¿Comunica el SAI al servidor cuando se produce un fallo de suministro de corriente y el servidor se mantiene operativo con la utilización de la batería? Incluye el SAI en sus características la protección de la sobretensión para evitar los picos y subidas de tensión? ¿Cual es la duración de la batería del SAI? ¿Cuánto tiempo puede permanecer activo antes de comenzar su proceso de no suministro? ¿Avisará el SAI al administrador y a los usuarios de la falta de suministro eléctrico?
Unidad de acceso multiestación (MAU)
Una MAU actua como un concentrador hub en un red Token Ring. Pueden realizar las siguientes tareas:
1- Concentrar las estaciones de trabajo en anillo a travez de una topologia en estrella.
2- Mover el testigo y los paquetes por el anillo
3- Ampliar la señal
4- Pueden conectarse en serie para expandir un Token Ring.
5- Realizar el movimiento de los datos en forma ordenada.
Todos los dispositivos de re Token Ring se conectan a la red por una MAU y pueden utilizar cable de par trenzado o fibra óptica. Las MAU´s pasan los paquetes desde un nodo al siguiente, las más basicas conectan hasta 8 segmentos de cables, ambien hay de 12 y 24 y mas bocas. Pueden ser concentradores pasivos o avtivos. Un concentrador pasivo lo unico que hace es pasar la señal de una estacion de trabajo a otra. Cada vez que la señal pasa por la MAU sufre una alteracion, el concentrador atenua la señal, llegando al destino frecuentemente con varias variaciones. Una red que utiliza un conncetrador pasivo, tiene un limite de 72 nodos. Un concentrador activo, regenera, sincroniza y amplifica la señal cada vez que pasa al nodo siguiente. Esto garantiza que los nodos mas alejados van a recibir la señal aceptable, y por lo tanto, el numero de nodos que soporta el concetrador sera mas del doble, hasta 150 Nodos. Todas las MAU´s tienen conexión de entrada y salida de anillo Rong-in (RI) y Ring-out(RO) para poder conectarse con otras MAU´s formando una cadena.
