1.7 – Introducción a las redes telemáticas. Tipos.

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Elementos de una red

Las webs de datos o redes de información varían en tamaño y capacidades, pero todas las redes tienen en común cuatro elementos básicos:

Reglas o acuerdos. Las reglas o acuerdos (protocolos) gobiernan cómo se envían, dirigen, reciben e interpretan los mensajes.

Mensajes. Los mensajes o unidades de información viajan de un dispositivo a otro.

Medios. Un medio es una forma de interconectar esos dispositivos; es decir, un medio puede transportar los mensajes desde un dispositivo a otro.

Dispositivos. Los dispositivos de la red intercambian mensajes entre sí.

Las redes antiguas tenían estándares distintos y, en consecuencia, no podían comunicarse fácilmente entre sí. Ahora, la estandarización global de estos elementos permite una comunicación sencilla entre redes independientemente del fabricante del equipo.

El mensaje

La palabra mensaje es un término genérico que abarca páginas web, correos electrónicos, mensajes instantáneos, llamadas telefónicas y otras formas de comunicación habilitadas por Internet. El mensaje debe ser uno que la red pueda transportar. En primer lugar, los mensajes deben ser soportados por el software instalado en los dispositivos finales. La mensajería instantánea y el chat, por ejemplo, requieren la instalación de cierto software para poder iniciar una sesión. Para las conferencias por audio y vídeo se requiere un software distinto. Estos programas que soportan funciones de comunicación se denominan servicios, y para iniciar un mensaje ha de instalarse un servicio. Algunos ejemplos de servicios son el correo electrónico, la telefonía IP y el uso de la World Wide Web. No tiene importancia que el mensaje sea texto, voz o vídeo, porque todos estos formatos se convierten en bits, señales digitales codificadas en binario, para su transporte a través de una conexión inalámbrica, de cobre o de fibra óptica. La señal digital puede cambiar con el medio, pero el contenido del mensaje original seguirá intacto.

El medio

El medio que transporta físicamente el mensaje puede cambiar varias veces entre el emisor y el receptor. Las conexiones de red pueden ser cableadas o inalámbricas. En las conexiones cableadas, el medio puede ser de cobre, que transporta señales eléctricas, o de fibra óptica, que transporta señales luminosas. El medio de cobre son los cables, como el cable telefónico de par trenzado, el cable coaxial o, más comúnmente, el que se conoce como cable UTP (par trenzado sin apantallar, unshielded twisted-pair) de categoría 5. Las fibras ópticas, hilos finos de cristal o plástico que transportan señales de luz, son otra forma de medio de networking. En las conexiones inalámbricas, el medio es la atmósfera de la Tierra, o espacio, y las señales son las microondas. Los medios inalámbricos pueden incluir la conexión inalámbrica doméstica entre un router inalámbrico y una computadora equipada con una tarjeta de red inalámbrica, la conexión inalámbrica terrestre entre dos estaciones en tierra, o la comunicación entre dispositivos en la Tierra y los satélites. En una excursión típica por Internet, un mensaje puede atravesar distintos tipos de medios.

Los dispositivos

Varios dispositivos, como los switches y los routers, trabajan para que el mensaje sea dirigido adecuadamente desde el origen, o dispositivo de origen, hasta el dispositivo de destino. En la red de destino puede haber más switches, cable o quizás un router inalámbrico que entregará el mensaje instantáneo al receptor.

Los dispositivos finales son aquellos que constituyen la interfaz entre la red humana y la red de comunicación subyacente, como por ejemplo:

  • Computadoras (ordenadores, portátiles, servidores Web).
  • Impresoras de red.
  • Teléfonos VoIP.
  • Cámaras de seguridad.
  • Dispositivos móviles de mano (PDA).

A su vez, los dispositivos finales se clasifican en dispositivos cliente o dispositivos servidor:

  • Los clientes son hosts que tienen software instalado que les permite solicitar o mostrar la información obtenida del servidor.
  • Los servidores son hosts que tienen software instalado que les permite proporcionar información y servicios (emails, páginas web, etc).

Los dispositivos intermediarios proporcionan conectividad entre redes y administran los flujos de datos por la red. Los dispositivos intermediarios se clasifican en dispositivos:

  • de acceso a la red (hub, switches y puntos de acceso inalámbricos)
  • de internetworking (router)
  • de comunicación (modems)
  • de seguridad (firewalls)

Los procesos que ejecutan los dispositivos intermediarios de red son los siguientes:

  • Regeneran y retransmiten señales.
  • Mantienen información sobre rutas y destinos a través de la red.
  • Sistemas de detección de errores y pérdidas en las comunicaciones.
  • Cálculo y redirección de rutas alternativas
  • Prioridades de QoS (calidad de servicio)
  • Configuraciones de seguridad

Reglas

Todos los procesos de comunicación ocurren, hasta donde las personas podemos decir, en un instante, y en un solo segundo se pueden producir decenas de miles de procesos. Para que todo funcione correctamente, los procesos de red deben controlarse de forma precisa. Las reglas gobiernan cada paso del proceso, desde el diseño de los cables hasta cómo deben enviarse las señales digitales. Estas reglas se conocen con el nombre de protocolos, y la industria de las comunicaciones ha estandarizado la mayoría de ellos para que las personas de diferentes lugares y con equipos distintos puedan comunicarse. Los protocolos más comunes son IP (Protocolo Internet, Internet Protocol) y TCP (Protocolo para el control de la transmisión, Transmission Control Protocol). Estos protocolos trabajan conjuntamente y suelen denominarse pila de protocolos TCP/IP. TCP/IP trabaja junto con otros protocolos.

Muchas veces pensamos en las redes de un modo abstracto: creamos y enviamos un mensaje de texto y, casi de forma instantánea, se muestra en el dispositivo de destino. Aunque sabemos que entre nuestro dispositivo emisor y el dispositivo receptor hay una red por la que nuestro mensaje viaja, muy rara vez pensamos en todas las partes y piezas que constituyen esa infraestructura. La siguiente lista explica cómo los elementos de las redes (dispositivos, medios y servicios) son conectados mediante reglas para entregar un mensaje:

  1. Un usuario final escribe en su PC un mensaje instantáneo a un amigo utilizando una aplicación.
  2. El mensaje instantáneo es convertido a un formato que puede ser transmitido a través de la red. Antes de ser enviados a sus destinos, es preciso convertir todos los tipos de formatos de mensajes (texto, vídeo, voz o datos) en bits. Una vez convertido en bits, el mensaje instantáneo ya puede ser enviado por la red para su entrega.
  3. La tarjeta de interfaz de red (NIC) que está instalada en el PC genera señales eléctricas que representan los bits y los coloca en el medio para que puedan viajar hasta el primer dispositivo de red.
  4. Los bits pasan de un dispositivo a otro en la red local.
  5. Si los bits tienen que abandonar la red local, salen a través de un router que conecta con una red diferente. Puede haber docenas, incluso cientos, de dispositivos que manipulen los bits en su ruta hacia su destino.
  6. Cuando los bits se encuentran cerca de su destino, vuelven a atravesar dispositivos locales.
  7. Finalmente, la NIC instalada en el dispositivo de destino acepta los bits y los convierte de nuevo en un mensaje de texto legible.

Convergencia de redes

Las tecnologías de comunicación evolucionaron en diferentes momentos y en distintos lugares a lo largo de siglo XX. Las necesidades militares dieron lugar a muchos desarrollos en la tecnología de la difusión de radio, mientras que los desarrollos en la difusión de la televisión tuvieron lugar en respuesta a una demanda del mercado. El teléfono evolucionó como una tecnología cableada y después como una tecnología inalámbrica. Los desarrollos en la comunicación entre computadoras se produjeron mucho más tarde en el mismo siglo. Por ejemplo, el primer mensaje de correo electrónico en formato de texto se envió en la década en 1960, pero el correo electrónico no se popularizó hasta la década de 1980. Ahora es muy común utilizar una computadora para la mensajería instantánea, las llamadas de teléfono y el vídeo compartido.

La tecnología y los protocolos de cada uno de los métodos de comunicación se desarrollaron en gran medida con independencia unos de otros, y la mayoría de los usuarios de servicios de TV, telefonía y computación tenemos que pagar a proveedores diferentes por cada servicio. Pero los desarrollos más recientes en cada área han llevado a la difusión y la telefonía a la tecnología digital que ya era utilizada por las computadoras. Esta integración de tecnologías en una plataforma digital es lo que se denomina convergencia.

La convergencia se produce cuando los teléfonos, las difusiones y las comunicaciones por computadora utilizan todos ellos las mismas reglas, dispositivos y medios para transportar sus mensajes. En una red, o plataforma, convergida, los diferentes dispositivos, como televisores o teléfonos celulares, utilizarán una infraestructura de red común para comunicarse.

Tipos de redes

Existen multitud de redes, cada una de ellas con unas características específicas que las hacen diferentes al resto.  Podemos clasificar a las redes en diferentes tipos, atendiendo a distintos criterios. Las clasificaciones que se ofrecen aquí son las más comunes.

Según el criterio de la titularidad de la red pueden ser:

Redes dedicadas: Una red dedicada es aquélla en la que sus líneas de comunicación son diseñadas e instaladas por el usuario o administrador, o bien, alquiladas a las compañías de comunicaciones que ofrecen este tipo de servicios.

Redes compartidas: Las redes compartidas son aquéllas en las que las líneas de comunicación soportan información de diferentes usuarios. Se trata en todos los casos de redes de servicio público ofertadas por las compañías de telecomunicaciones.

Según su Propietario:

Redes Privadas: Se dice que una red es privada cuando tiene un propietario NO público.

Redes Públicas: En este caso las líneas son de titularidad pública. Normalmente están en poder de las compañías telefónicas.

Red Privada Virtual: La VPN es una tecnología de red que permite una extensión de la red local sobre una red pública o no controlada, como por ejemplo Internet. El ejemplo más común es la posibilidad de conectar dos o más sucursales de una empresa utilizando como vínculo Internet.

Según el criterio de la topología de la red pueden ser:

Malla: Es una interconexión total de todos los nodos, con la ventaja de que, si una ruta falla, se puede seleccionar otra alternativa.

Estrella: Los equipos se conectarán a un nodo central con funciones de distribución, conmutación y control. Si el nodo central falla, quedará  inutilizada toda la red; si es un nodo de los extremos, sólo éste quedará aislado.

Estrella Extendida. La topología en estrella extendida es igual a la topología en estrella, con la diferencia de que cada nodo que se conecta con el nodo central también es el centro de otra estrella.

Bus: Utiliza un único cable para conectar los equipos. Si falla algún enlace, todos los nodos quedan aislados.

Árbol: Es una forma de conectar nodos como una estructura jerarquizada.

Anillo: Todos los nodos están conectados a una única vía con sus dos extremos unidos. Si falla algún enlace, la red deja de funcionar completamente.

Intersección de anillo: Varios anillos conectados por nodos comunes.

Irregular: Cada nodo debe estar conectado, como mínimo, por un enlace, pero no existen más restricciones. Esta topología es la más utilizada en redes que ocupan zonas geográficas amplias.

Según la Técnica empleada para la Transferencia de la Información

En esta clasificación se tiene en cuenta la técnica empleada para transferir la información desde el origen al destino, por lo tanto también depende de la topología de la red del apartado anterior.

a) Redes conmutadas (punto a punto): En este tipo de redes, un equipo origen (emisor) selecciona un equipo con el que quiere conectarse (receptor) y la red es la encargada de habilitar una vía de conexión entre los dos equipos. Existen tres métodos para la transmisión de la información y la habilitación de la conexión:

  • Conmutación de circuitos: En este tipo de comunicación, se establece un camino único dedicado. Una vez finalizada la comunicación es necesario liberar la conexión.
  • Conmutación de paquetes: En este caso, el mensaje a enviar se divide en fragmentos.
  • Conmutación de mensajes: La información que envía el emisor se aloja en un único mensaje.

b) Redes de difusión (multipunto): En este caso, un equipo o nodo envía la información a todos los nodos y es el destinatario el encargado de seleccionar y captar esa información.

Según el criterio de localización geográfica

No es lo mismo montar una red para un aula de informática que interconectar las oficinas de dos sucursales que la misma empresa tiene en dos países diferentes.

Subred o segmento de red: Un segmento de red está formado por un conjunto de estaciones que comparten el mismo medio de transmisión. El segmento está limitado en espacio al departamento de una empresa, un aula de informática, etc.

Red de área local (LAN): Una LAN se refiere a uno ó varios segmentos de red conectados mediante dispositivos especiales que no sobrepasa el mismo edificio.

Intranet: Una intranet es una red de ordenadores de una red de área local (LAN), o la unión de varias LAN`s a través de un acceso extendido, privada, empresarial o educativa que proporciona herramientas de Internet.

Extranet: Una extranet es una red privada que utiliza protocolos de Internet, protocolos de comunicación y probablemente infraestructura pública de comunicación para compartir de forma segura parte de la información u operación propia de una organización con proveedores, compradores, socios, clientes o cualquier otro negocio u organización.

Internet: 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.

Red de campus: Una red de campus se extiende a otros edificios dentro de un mismo campus o polígono industrial. Las diversas redes de cada edificio se conectan a un tendido de cable principal, donde la empresa suele ser propietaria del terreno por el que se extiende el cable.

Red de área metropolitana (MAN): Generalmente, una MAN está confinada dentro de una misma ciudad y se haya sujeta a regulaciones locales.

Red de área extensa (WAN) y redes globales: Las WAN y redes globales abarcan varias ciudades, regiones o países. Son ofrecidas generalmente por empresas de telecomunicaciones.

 

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