ARQUITECTURA DE RED
En toda red existe una colección de máquinas para correr programas de usuario ( aplicaciones ). Seguiremos la terminología de una de las primeras redes, denominada ARPANET, y llamaremos hostales a las máquinas antes mencionadas. También, en algunas ocasiones se utiliza el término sistema terminal o sistema final. Los hostales están conectados mediante una subres de comunicación, o simplemente subred. El trabajo de la subred consiste en enviar mensajes entre hostales, de la misma manera como el sistema telefónico envía palabras entre la persona que habla y la que escucha. El diseño completo de la red simplifica notablemente cuando se separan los aspectos puros de comunicación de la red ( la subred ), de los aspectos de aplicación ( los hostales ).
Una subred en la mayor parte de las redes de área extendida consiste de dos componentes diferentes: las líneas de transmisión y los elementos de conmutación. Las líneas de transmisión ( conocidas como circuitos, canales o troncales ), se encargan de mover bits entre máquinas.
Los elementos de conmutación son ordenadores especializados que se utilizan para conectar dos o mas líneas de de transmisión. Cuando los datos llegan por una línea de entrada, el elemento de conmutación deberá seleccionar una línea de salida para reexpedirlos
Redes de Computadoras
Parte Inicial
Redes de Computadores
La definición más clara de una red es la de un sistema de comunicaciones, ya que permite comunicarse con otros usuarios y compartir archivos y periféricos. Es decir es un sistema de comunicaciones que conecta a varias unidades y que les permite intercambiar información.
Se entiende por red al conjunto interconectado de ordenadores autómomos.
Se dice que dos ordenadores están interconectados, si éstos son capaces de intercambiar información. La conexión no necesita hacerse a través de un hilo de cobre , también puede hacerse mediante el uso de láser, microondas y satélites de comunicación.
RED ESTRELLA RED ANILLO
Objetivos de las Redes
Son muchas las organizaciones que cuentan con un número considerable de ordenadores en operación y con frecuencia alejados unos de otros. Por ejemplo, una compañía con varias fábricas puede tener un ordenador en cada una de ellas para mantener un seguimiento de inventarios, observar la productividad y llevar la nómina local.
Inicialmente cada uno de estos ordenadores puede haber estado trabajando en forma aislada de las demás pero, en algún momento, la administración puede decidir interconectarlos para tener así la capacidad de extraer y correlacionar información referente a toda la compañía.
Es decir el objetivo básico es compartir recursos, es decir hacer que todos los programas, datos y equipos estén disponibles para cualquiera de la red que lo solicite, sin importar la localización del recurso y del usuario.
Un segundo objetivo es proporcionar una alta fiabilidad, al contar con fuentes alternativas de suministro.
Todos los archivos podrìan duplicarse en dos o tres máquinas, de tal manera que si una no se encuentra disponible, podría utilizarse algunas de las copias.
La presencia de múltiples CPU significa que si una de ellas deja de funcionar, las otras pueden ser capaces de encargarse de su trabajo, aunque se tenga un rendimiento global menor.
Otro objetivo es el ahorro económico. Las grandes máquinas tienen una rapidez mucho mayor.
Una red de ordenadores puede proporcionar un poderoso medio de comunicacion entre personas que se encuentran muy alejadas entre sí.
Con el empleo de una red es relativamente fácil para dos personas, que viven en lugares separados, escribir un informe juntos.
EEUU Ecuador
Servidor
ET
Modem
Línea Telefónica
Diferencia entre Sistemas distribuídos y sistemas centralizados
En los entornos con grandes computadoras y minicomputadoras, el procesamiento y la memoria se encuentran centralizados. Hay varias razones para ello, incluyendo el costo, la seguridad y la gestión.
La computadora central se convierte en el núcleo de la organización de proceso de datos, habiendo un equipo de profesionales que tienen como única tarea el trabajar y administrar el sistema.
Los terminales conectados al ordenador central permiten que otros usuarios puedan compartir las posibilidades de cálculo y la memoria de las computadoras centrales.
Este tipo de proceso centralizado se diferencia del sistema de proceso distribuído utilizado por las LAN.
En un sistema de proceso distribuído, la mayor parte de los procesos se lleva a cabo en la memoria individual de las computadoras personales, a las que denomina estaciones de trabajo.
El servidor de archivos o sistema central se convierte en un lugar para almacenar los archivos y para gestionar la red, además de ser el lugar al que se conectan las impresoras y otros recursos compartidos.
Terminal Terminal
Mainframe
Servidor
Estándares de Comunicación
Una red puede ser un sistema cerrado que utiliza sus propios métodos de comunicación, lo que significa que otros fabricantes no pueden colaborar al desarrollo del sistema creando software complementario.
Una red puede ser un sistema abierto que ofrece a otros fabricantes sus especificaciones e incluye ligaduras de programación que permiten que los fabricantes puedan crear con facilidad aplicaciones complementarias.
En los últimos años , han tomado forma varios estándares de redes, entre ellos el Modelo de Interconexión de Sistemas Abiertos OSI (Open System Interconection). Este modelo define una red por niveles, comenzando por el nivel físico más básico hasta el nivel más alto en el que se ejecutan las aplicaciones.
ARQUITECTURA DE RED
Características de las Redes:
Los sistemas operativos sofisticados de red local como el Netware Novell ofrecen un amplio rango de servicios. Aquí se citarán algunas características principales:
Servicios de archivos.-Las redes y servidores trabajan con archivos. El administrador controla los accesos a archivos y directorios. Se debe tener un buen control sobre la copia, almacenamiento y protección de los archivos.
Compartir recursos.- En los sistemas dedicados como Netware, los dispositivos compartidos, como los discos fijos y las impresoras, están ligados al servidor de archivos, o en todo caso, a un servidor especial de impresión.
SFT(Sistema de tolerancia a fallas).- Permite que exista un cierto grado de supervivencia de la red, aunque fallen algunos de los componentes del servidor. Así si contamos con un segundo disco fijo, todos los datos del primer disco se guardan también en el de reserva, pudiendo usarse el segundo si falla el primero.
Sistema de Control de Transacciones.- Es un método de protección de las bases de datos frente a la falta de integridad. Así si una operación falla cuando se escribe en una base de datos, el sistema deshace la transacción y la base de datos vuelve a su estado correcto original.
Seguridad.- El administrador de la red es la persona encargada de asignar los derechos de acceso adecuados a la red y las claves de acceso a los usuarios. El sistema operativo con servidor dedicado de Novell es uno de los sistemas más seguros disponibles en el mercado.
Acceso Remoto.- Gracias al uso de líneas telefónicas Ud. podrá cpnectarse a lugares alejados con otros usuarios.
Conectividad entre Redes.- Permite que una red se conecta a otra. La conexión habrá de ser transparente para el usuario.
Comunicaciones entre usuarios.- Los usuarios pueden comunicarse entre sí fácilmente y enviarse archivos a través de la red.
Servidores de impresoras.- Es una computadora dedicada a la tarea de controlar las impresoras de la red. A esta computadora se le puede conectar un cierto número de impresoras, utilizando toda su memoria para gestionar las colas de impresión que almacenará los trabajos de la red. En algunos casos se utiliza un software para compartir las impresoras.
Colas de impresión.- Permiten que los usuarios sigan trabajando después de pedir la impresión de un documento.
Estructura de las Redes
Las redes de computadores personales son de distintos tipos, y pueden agruparse de la siguiente forma:
Sistemas punto a punto.- En una red punto a punto cualquiera de sus estaciones puede funcionar como servidor, puesto que puede ofrecer sus recursos a las restantes estaciones de trabajo. Así mismo pueden ser receptores, que pueden acceder a los recursos de otras estaciones sin compartir la suyas propias. Es decir el concepto básico es la compartición de recursos. Sinembargo poseen algunas desventajas: falta de seguridad y velocidad. Ej: IBM LAN, 3Com´s y 3+Share.
Sistemas con servidor dedicado.- Un sistema operativo de red local ejecutándose en modo dedicado utilizará todos los recursos de su procesador, memoria y disco fijo a su uso por parte de la red. En estos sistemas, los discos fijos reciben un formato especial. Fundamentalmente, ofrecen la mejor respuesta en tiempo, seguridad y administración.
El Netware de Novell se puede usar en modo dedicado.
Sistemas con servidor no dedicado.- Ofrece las mismas posibilidades que un sistema dedicado, añadiendo la posibilidad de utilizar el servidor como estación de trabajo. El servidor se convierte en dos máquinas. No obstante disminuye su eficiencia. Ej: Advanced del Netware de Novell.
Razones para instalar redes
Desde sus inicios una de las razones para instalar redes era compartir recursos, como discos, impresoras y trazadores. Ahora existen además otras razones:
Disponibilidad del software de redes.- El disponer de un software multiusuario de calidad que se ajuste a las necesidades de la empresa. Por ejemplo: Se puede diseñar un sistema de puntos de venta ligado a una red local concreta. El software de redes puede bajar los costos si se necesitan muchas copias del software.
Trabajo en común.- Conectar un conjunto de computadoras personales formando una red que permita que un grupo o equipo de personas involucrados en proyectos similares puedan comunicarse fácilmente y compartir programas o archivos de un mismo proyecto.
Actualización del software.- Si el software se almacena de forma centralizada en un servidor es mucho más fácil actualizarlo. En lugar de tener que actualizarlo individualmente en cada uno de los PC de los usuarios, pues el administrador tendrá que actualizar la única copia almacenada en el servidor.
Copia de seguridad de los datos.- Las copias de seguridad son más simples, ya que los datos están centralizados.
Ventajas en el control de los datos.- Como los datos se encuentran centralizados en el servidor, resulta mucho más fácil controlarlos y recuperarlos. Los usuarios pueden transferir sus archivos vía red antes que usar los disquetes.
Uso compartido de las impresoras de calidad.- Algunos periféricos de calidad de alto costo pueden ser compartidos por los integrantes de la red. Entre estos: impresoras láser de alta calidad, etc.
Correo electrónico y difusión de mensajes.- El correo electrónico permite que los usuarios se comuniquen más fácilmente entre sí. A cada usuario se le puede asignar un buzón de correo en el servidor. Los otros usuarios dejan sus mensajes en el buzón y el usuario los lee cuando los ve en la red. Se pueden convenir reuniones y establecer calendarios.
Ampliación del uso con terminales tontos.- Una vez montada la red local, pasa a ser más barato el automatizar el trabajo de más empleados por medio del uso de terminales tontos a la red.
Seguridad.- La seguridad de los datos puede conseguirse por medio de los servidores que posean métodos de control, tanto software como hardware. Los terminales tontos impiden que los usuarios puedan extraer copias de datos para llevárselos fuera del edificio.
SEGURIDAD
NO COPIAS DE ARCHIVOS
Componentes Básicos de una Red
Servidor.- Es una computadora utilizada para gestionar el sistema de archivos de la red, da servicio a las impresoras, controla las comunicaciones y realiza otras funciones. Puede ser dedicado o no dedicado.
El sistema operativo de la red está cargado en el disco fijo del servidor, junto con las herramientas de administración del sistema y las utilidades del usuario.
Para el caso de Netware. Cada vez que se conecta el sistema, Netware arranca y el servidor queda bajo su control. A partir de ese momento el DOS ya no es válido en la unidad de Netware.
La tarea de un servidor dedicado es procesar las peticiones realizadas por la estación de trabajo. Estas peticiones pueden ser de acceso a disco, a colas de impresión o de comunicaciones con otros dispositivos. La recepción, gestión y realización de estas peticiones puede requerir un tiempo considerable, que se incrementa de forma paralela al número de estaciones de trabajo activas en la red. Como el servidor gestiona las peticiones de todas las estaciones de trabajo, su carga puede ser muy pesada.
Se puede entonces llegar a una congestión, el tráfico puede ser tan elevado que podría impedir la recepción de algunas peticiones enviadas .
Cuanto mayor es la red, resulta más importante tener un servidor con elevadas prestaciones. Se necesitan grandes cantidades de memoria RAM para optimizar los accesos a disco y mantener las colas de impresión. El rendimiento de un procesador es una combinación de varios factores, incluyendo el tipo de procesador, la velocidad, el factor de estados de espera, el tamaño del canal, el tamaño del bus, la memoria caché así como de otros factores.
Estaciones de Trabajo.- Se pueden conectar a través de la placa de conexión de red y el cableado correspondiente. Los terminales ´tontos´ utilizados con las grandes computadoras y minicomputadoras son también utilizadas en las redes, y no poseen capacidad propia de procesamiento.
Sinembargo las estaciones de trabajo son, generalmente, sistemas inteligentes.
Los terminales inteligentes son los que se encargan de sus propias tareas de procesamiento, así que cuanto mayor y más rápido sea el equipo, mejor.
Los terminales tontos en cambio, utilizan el espacio de almacenamiento así como los recursos disponibles en el servidor.
Tarjetas de Conexión de Red (Interface Cards).- Permiten conectar el cableado entre servidores y estaciones de trabajo. En la actualidad existen numerosos tipos de placas que soportan distintos tipos de cables y topologías de red.
Las placas contienen los protocolos y órdenes necesarios para soportar el tipo de red al que está destinada. Muchas tienen memoria adicional para almacenar temporalmente los paquetes de datos enviados y recibidos, mejorando el rendimiento de la red.
La compatibilidad a nivel físico y lógico se convierte en una cuestión relevante cuando se considera el uso de cualquier placa de red. Hay que asegurarse que la placa pueda funcionar en la estación deseada, y de que existen programas controladores que permitan al sistema operativo enlazarlo con sus protocolos y características a nivel físico.
Cableado
Una vez que tenemos las estaciones de trabajo, el servidor y las placas de red, requerimos interconectar todo el conjunto. El tipo de cable utilizado depende de muchos factores, que se mencionarán a continuación
Los tipos de cableado de 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 método tiene sus ventajas. y desventajas. Algunos son propensos a interferencias, mientras otros no pueden usarse por razones de seguridad.
La velocidad y longitud del tendido son otros factores a tener en cuenta el tipo de cable a utilizar.
Par Trenzado.- Consiste en dos hilos de cobre trenzado, aislados de forma independiente y trenzados entre sí. El par está cubierto por una capa aislante externa. Entre sus principales ventajas tenemos:
· Es una tecnología bien estudiada
· No requiere una habilidad especial para instalación
· La instalación es rápida y fácil
· La emisión de señales al exterior es mínima.
· Ofrece alguna inmunidad frente a interferencias, modulación cruzada y corrosión.
Cable Coaxial.- Se compone de un hilo conductor de cobre envuelto por 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 está protegido por una cobertura externa.
El cable está disponible en dos espesores: grueso y fino.
El cable grueso soporta largas distancias, pero es más caro. El cable fino puede ser más práctico para conectar puntos cercanos.
El cable coaxial ofrece las siguientes ventajas:
· Soporta comunicaciones en banda ancha y en banda base.
· Es útil para varias señales, incluyendo voz, video y datos.
· Es una tecnología bien estudiada.
Conexión fibra óptica.- Esta conexión es cara, permite transmitir la información a gran velocidad e impide la intervención de las líneas. Como la señal es transmitida a través de luz, existen muy pocas posibilidades de interferencias eléctrica o emisión de señal. El cable consta de dos núcleos ópticos, uno interno y otro externo, que refractan la luz de forma distinta. La fibra está encapsulada en un cable protector .
Ofrece las siguientes ventajas:
· Alta velocidad de transmisión
· No emite señales eléctricas o magnéticas, lo cual redunda en la seguridad
· Inmunidad frente a interferencias y modulación cruzada.
· Mayor economía que el cable coaxial en algunas instalaciones.
· Soporta mayores distancias
CABLE COAXIAL
Estación de Trabajo Servidor (Mainframe)
Tipos de Redes
Las redes según sea la utilización por parte de los usuarios puede ser: compartida o exclusiva.
Redes dedicadas o exclusivas.
Son aquellas que por motivo de seguridad, velocidad o ausencia de otro tipo de red, conectan dos o más puntos de forma exclusiva. Este tipo de red puede estructurarse en redes punto a punto o redes multipunto.
Redes punto a punto.- Permiten la conexión en línea directa entre terminales y computadoras.
La ventaja de este tipo de conexión se encuentra en la alta velocidad de transmisión y la seguridad que presenta al no existir conexión con otros usuarios. Su desventaja sería el precio muy elevado de este tipo de red.
Redes multipunto.- Permite la unión de varios terminales a su correspondiente computadora compartiendo una única línea de transmisión. La ventaja consiste en el abaratamiento de su costo, aunque pierde velocidad y seguridad.
Este tipo de redes requiere amplificadores y difusores de señal o de multiplexores que permiten compartir líneas dedicadas.
Redes compartidas
Son aquellas a las que se une un gran número de usuarios, compartiendo todas las necesidades de transmisión e incluso con transmisiones de otras naturalezas. Las redes más usuales son las de conmutación de paquetes y las de conmutación de circuitos.
Redes de conmutación de paquetes.- Son redes en las que existen nodos de concentración con procesadores que regulan el tráfico de paquetes.
Paquete.- Es una pequeña parte de la información que cada usuario desea transmitir. Cada paquete se compone de la información, el identificador del destino y algunos caracteres de control.
Redes de conmutación de circuitos.- Son redes en las que los centros de conmutación establecen un circuito dedicado entre dos estaciones que se comunican.
Redes digitales de servicios integrados(RDSI).- Se basan en desarrollos tecnológicos de conmutación y transmisión digital. La RDSI es una red totalmente digital de uso general capaz de integrar una gran gama de servicios como son la voz, datos, imagen y texto.
La RDSI requiere de la instalación de centrales digitales.
Las redes según los servicios que satisfacen a los usuarios se clasifican en:
Redes para servicios básicos de transmisión.- Se caracterizan por dar servicio sin alterar la información que transmiten. De este tipo son las redes dedicadas, la red telefónica y las redes de conmutación de circuitos.
Redes para servicios de valor añadido.- Son aquellas que además de realizar la transmisión de información, actúan sobre ella de algún modo.
Pertenecen a este tipo de red: las redes que gestionan mensajería, transferencia electrónica de fondos, acceso a grandes bases de datos, videotex, teletex, etc.
Las redes según el servicio que se realice en torno a la empresa puede subdividirse en:
Redes intraempresa.- Son aquellas en las que el servicio de interconexión de equipos se realiza en el ámbito de la empresa.
Redes interempresa.- Son las que proporcionan un servicio de interconexión de equipos entre dos o más empresas.
Las redes según la propiedad a la que pertenezcan pueden ser:
Redes privadas.- Son redes gestionada por personas particulares, empresas u organizaciones de índole privado. A ellas sólo tienen acceso los terminales de los propietarios.
Redes públicas.- Son las que pertenecen a organismo estatales, y se encuentran abiertas a cualquier usuario que lo solicite mediante el correspondiente contrato.
Ej: Redes telegráficas, redes telefónicas, redes especiales para transmisión de datos.
Las redes según la cobertura del servicio pueden ser:
Redes de área local (LAN).- Son redes que interconectan equipos dentro de un entorno físico reducido. En general no se extiende más allá de un edificio, recinto o campus.
Redes de área extensa (WAN).- Son las que unen equipos instalados en distintos edificios e inclusive en distintas ciudades. Utilizan normalmente enlaces de telecomunicación de la compañía telefónica.
Modelo de red
Distribución y Topología de Redes
Topología de red es la forma en que se distribuyen los cables de la red para conectarse con el servidor y con cada una de las estaciones de trabajo.
La topología de una red es similar a un plano de la red dibujado en un papel, ya que se pueden tender cables a cada estación de trabajo y servidor de la red.
La topología determina donde pueden colocarse las estaciones de trabajo, la facilidad con que se tenderá el cable y el corte de todo el sistema de cableado.
La flexibilidad de una red en cuanto a sus necesidades futuras se refiere, depende en gran parte de la topología establecida.
Topología estrella
Se utiliza un dispositivo como punto de conexión de todos los cables que parten de las estaciones de trabajo. El dispositivo central puede ser el servidor de archivos en sí o un dispositivo especial de conexión. Ej: Starlan de AT&T.
El diagnóstico de problemas es fácil, debido a que las estaciones de trabajo se comunican a través del equipo central. Los fallos en el nodo central son fáciles de detectar y es fácil cambiar los cables. La colisión entre datos es imposible, ya que cada estación tiene su propio cable, y resulta fácil ampliar el sistema.
En algunas empresas tienden a agruparse los cables en la unidad central lo cual puede ocasionar errores de gestión.
RED ESTRELLA
Servidor
ET
Topología Bus
El servidor y todas las estaciones están conectadas a un cable general central. Todos los nodos comparten este cable y éste necesita acopladores en ambos extremos.
Las señales y los datos van y vienen por el cable, asociados a una dirección destino.
Cada nodo verifica las direcciones de los paquetes que circulan por la red para ver si alguna coincide con la suya propia. El cable puede extenderse de cualquier forma por las paredes y techos de la instalación. Ej: Ethernet y G-Net.
La topología bus usa una cantidad mínima de cable y el cable es muy fácil de instalar, ya que puede extenderse por un edificio en las mejores rutas posibles. Así el cable debe ir de equipo en equipo.
Las principales desventajas son: El cable central puede convertirse en un cuello de botella en entornos con un tráfico elevado, ya que todas alas estaciones de trabajo comparten el mismo cable. Es difícil aislar los problemas de cableado en la red y determinar que estación o segmento de cable los origina, ya que todas las estaciones están en el mismo cable. Una rotura de cable hará caer el sistema.
Servidor ET
RED BUS
Topología Anillo
Las señales viajan en una única dirección a lo largo del cable en forma de un bucle cerrado. En cada momento, cada nodo pasa las señales a otro nodo.
Con la topología en anillo, las redes pueden extenderse a menudo a largas distancias, y el coste total del cableado será menor que en una configuración en estrella y casi igual a la bus. Una rotura del cable hará caer el sistema. Actualmente existen sistemas alternativos que evitan que esto ocurra.
Servidor
RED ANILLO
Topología Estrella/Bus
Es una configuración combinada. Aquí un multiplexor de señal ocupa la posición del dispositivo central.
El sistema de cableado de la red puede tomar la topología bus o anillo. Esto ofrece ventajas en el cableado de edificios que tienen grupos de trabajo separados por distancias considerables.
Ej: ARCNET. Ofrece gran flexibilidad para configurar la distribución de los cables y adaptarla a cualquier edifico.
RED ESTRELLA-BUS
ET
Topología Estrella /Anillo
Existe un conector central. Las estaciones de trabajo se extienden a partir de este conector para incrementar las distancias permitidas. Ej: Token Ring de IBM
Esquemas de Red más usados
Ethernet de par trenzado
Es un sistema económico y fácil de instalar
Requiere de los siguientes componentes de hardware:
· Tarjeta de red con un conector hembra RJ-45
· Conector RJ-45
· Cable Ethernet de par trenzado
· Concentrador
Una vez instalada la tarjeta de red y conectado el cableado al concentrador e instalado el software de red, el sistema quedará configurado.
Token Ring
Una de las ventajas de este sistema es la redundancia. La principal desventaja es que resulta más caro y complejo que otros sistemas.
Componentes de Hardware
· Tarjeta de red compatible con el sistema Token ring
· Cable (UTP)
· Unidad de acceso multiestación