Elementos de una Red:
Una red de computadoras está
conectada tanto por hardware como por software. El hardware incluye tanto las
tarjetas de interfaz de red como los cables que las unen, y el software incluye los controladores (programas) que se
utilizan para gestionar los dispositivos y el sistema operativo de red que
gestiona la red.
Figura 1: Elementos de una Red
de Computadoras.
Hardware
de Comunicaciones:
Se entiende por hardware de
comunicación todo aquel componente físico y
tangible que hace posible el envío
de información de un dispositivo a otro por
cualquier medio. El Hardware de comunicación de datos se usa para transmitir
datos entre terminales (incluyendo la PC que emulan terminales) y computadoras,
así como entre computadoras. Estos componentes fundamentales del hardware
incluyen el Cableado, la Tarjeta de Red , el Switch, el Router, etc.
Cableado:
Puede considerarse como parte del Hardware, puesto
que es el medio físico a través del cual viajan las señales que llevan datos
entre las Estaciones de la Red.
El cable utilizado para formar una red se denomina
a veces medio. Los tres factores que se deben tener en cuenta a la hora de
elegir un cable para una red son:
1. Velocidad de transmisión que se
quiere conseguir.
2. Distancia máxima entre
computadoras que se van a conectar.
3. Nivel de ruido e interferencias
habituales en la zona que se va a instalar la red.
Los cables más utilizados son el par trenzado, el
cable coaxial y la fibra óptica.
El cableado
es utilizado en redes como un medio de
transmisión bruto, el cual cumple la función de trasladar
bits (datos) de un lugar a otro, existen varios
tipos de cables con
los cuales se puede efectuar la
transmisión de datos o información,
dependiendo del cable utilizado se maneja la
topología de la red y sus componentes. El cable se instala normalmente en
edificios por intermedio de canaletas
o tubos subterráneos, los cables metálicos y coaxiales
utilizan el cobre como principal material de transmisión para las redes, los
cables metálicos están formados por hilos de par trenzado. El cable de fibra
óptica se encuentra disponible con filamentos sencillos o múltiples, de
plástico o de fibra de cristal.
Dispositivos
de Interconexión:
Cuando se diseña una red de datos se desea sacar el
máximo rendimiento de sus capacidades. Para conseguir esto, la red debe estar
preparada para efectuar conexiones a través de otras redes, sin importar qué
características posean.
El objetivo de la Interconexión de Redes
(internetworking) es dar un servicio de comunicación de datos que involucre
diversas redes con diferentes tecnologías de forma transparente para el
usuario. Este concepto hace que las cuestiones técnicas particulares de cada
red puedan ser ignoradas al diseñar las aplicaciones que utilizarán los
usuarios de los servicios.
Los dispositivos de interconexión de redes sirven
para superar las limitaciones físicas de los elementos básicos de una red,
extendiendo las topologías de esta.
Algunas de las ventajas que plantea la interconexión de redes de datos, son:
- Compartición de recursos dispersos.
- Coordinación de tareas de diversos grupos de trabajo.
- Reducción de costos, al utilizar recursos de otras redes.
- Aumento de la cobertura geográfica.
Existen diferentes dispositivos para
poder ampliar una red aislada o interconectar redes individuales,
con el propósito de compartir o unir los PC y los recursos que contienen.
Los Dispositivos de interconexión más utilizados en los ambientes de Redes de
Datos son:
Repeater (Repetidor):
El repetidor es un elemento que
permite la conexión de dos tramos de red, teniendo como función principal
regenerar eléctricamente la señal, para permitir alcanzar distancias mayores
manteniendo el mismo nivel de la señal a lo largo de la red.
Hub
(Concentrador):
El término concentrador o hub
describe la manera en que las conexiones de cableado de cada nodo de una red se
centralizan y conectan en un único dispositivo.
Trabaja en la capa física (capa 1) del modelo
OSI o la capa de acceso al medio en el modelo TCP/IP.
Esto significa que dicho dispositivo recibe una señal y repite esta señal
emitiéndola por sus diferentes puertos (repetidor).
En el caso de Ethernet, todos los nodos comparten
el ancho de banda. En el caso Ethernet, los hubs favorecen las colisiones
ocasionando tiempos de respuestas pésimos.
En la actualidad, la tarea de los concentradores la
realizan, con frecuencia, los conmutadores (switches).
Un concentrador, o repetidor, es un dispositivo de
emisión bastante sencillo. Los concentradores no logran dirigir el tráfico que
llega a través de ellos, y cualquier paquete de entrada es transmitido a otro
puerto (que no sea el puerto de entrada). Dado que cada paquete está siendo
enviado a través de cualquier otro puerto, aparecen las colisiones de paquetes
como resultado, que impiden en gran medida la fluidez del tráfico. Cuando dos
dispositivos intentan comunicar simultáneamente, ocurrirá una colisión entre
los paquetes transmitidos, que los dispositivos transmisores detectan. Al
detectar esta colisión, los dispositivos dejan de transmitir y hacen una pausa
antes de volver a enviar los paquetes.
Figura 4: Hardware Hub (Concentrador).
Switch
(Conmutador):
Un conmutador o switch es un
dispositivo digital lógico de interconexión de equipos que opera en la capa de
enlace de datos (Capa 2) del modelo OSI. Su función es interconectar dos o más
segmentos de red, de manera similar a los puentes de red, pasando datos de un
segmento a otro de acuerdo con la dirección MAC de destino de las tramas en la
red.
Los conmutadores se utilizan cuando se desea
conectar múltiples redes, fusionándolas en una sola. Al igual que los puentes,
dado que funcionan como un filtro en la red, mejoran el rendimiento y la
seguridad de las redes de área local.
Los conmutadores poseen la capacidad de aprender y
almacenar las direcciones de red de la capa 2 (direcciones MAC) de los
dispositivos alcanzables a través de cada uno de sus puertos. Por ejemplo, un
equipo conectado directamente a un puerto de un conmutador provoca que el
conmutador almacene su dirección MAC. Esto permite que, a diferencia de los
concentradores, la información dirigida a un dispositivo vaya desde el puerto
origen al puerto de destino.
En el caso de conectar dos conmutadores o un
conmutador y un concentrador, cada conmutador aprenderá las direcciones MAC de
los dispositivos accesibles por sus puertos, por lo tanto en el puerto de
interconexión se almacenan las MAC de los dispositivos del otro conmutador.
Router
(Enrutador):
Un router,
también conocido como enrutador
o encaminador de paquetes, es un dispositivo
que proporciona conectividad a nivel de red o nivel tres en el
modelo OSI. Su función principal consiste en
enviar o encaminar paquetes de datos de una red a otra, es decir, interconectar
subredes, entendiendo por subred un conjunto de máquinas IP que se pueden
comunicar sin la intervención de un encaminador (mediante bridges), y que por
tanto tienen prefijos de red distintos. El Router es un dispositivo Capa 3.
El funcionamiento básico de un enrutador o
encaminador, como se deduce de su nombre, consiste en enviar los paquetes de
red por el camino o ruta más adecuada en cada momento. Para ello almacena los
paquetes recibidos y procesa la información de origen y destino que poseen. Con
arreglo a esta información reenvía los paquetes a otro encaminador o bien al
anfitrión final, en una actividad que se denomina 'encaminamiento'. Cada
encaminador se encarga de decidir el siguiente salto en función de su tabla de
reenvío o tabla de encaminamiento, la cual se genera mediante protocolos que
deciden cuál es el camino más adecuado o corto, como protocolos basado en el
algoritmo de Dijkstra.
Por ser los elementos que forman la capa de red,
tienen que encargarse de cumplir las dos tareas principales asignadas a la
misma:
- Reenvío
de paquetes:
cuando un paquete llega al enlace de entrada de un encaminador, éste tiene
que pasar el paquete al enlace de salida apropiado. Una característica
importante de los encaminadores es que no difunden tráfico difusivo.
- Encaminamiento
de paquetes :
mediante el uso de algoritmos de encaminamiento tiene que ser capaz de
determinar la ruta que deben seguir los paquetes a medida que fluyen de un
emisor a un receptor.
Por tanto, debemos distinguir entre reenvío y
encaminamiento. Reenvío consiste en coger un paquete en la entrada y enviarlo
por la salida que indica la tabla, mientras que por encaminamiento se entiende
el proceso de hacer esa tabla.
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