Tipos de redes

REDES - HARDWARE

Se pueden clasificar en forma muy general según:

Tecnología de transmisión

Tamaño

Redes broadcast

Tienen un solo canal de comunicación el cual es compartido por todas las máquinas de la red.

Redes punto-a-punto

Los paquetes enviados por una máquina son recibidos por todas.

Un campo de dirección dentro del paquete indica a quien está destinado

Luego de recibirlo, la máquina revisa el campo de dirección. Si es para ella, lo procesa, si no lo es, lo ignora.

Los sistemas broadcast tienen también la posibilidad de enviar los paquetes para todas las máquinas mediante el uso de un código especial en el campo de dirección.

Este modo de operación se llama broadcasting.

Algunos sistemas también tienen la modalidad llamada multicasting.

Multicasting es un esquema que permite enviar la misma información a un determinado grupo de máquinas.

Redes punto-a-punto

En este tipo de red las máquinas están conectadas por pares unas a otras

Un paquete para ir de la fuente al destino debe pasar por una o varias máquinas intermedias

Como regla general, redes pequeñas geográficamente localizadas tienden a usar redes broadcast mientras que las grandes redes son generalmente punto-a-punto.

Tamaño

De mayor a menor tenemos:

Máquinas de flujo de datos.

Grandes sistemas de computación paralela con muchas unidades funcionales, todas trabajando en el mismo programa.

Sistemas multicomputadores

Sistemas que se comunican entre si mediante mensajes a través de buses (barras) muy cortas y muy rápidas.

Redes de área local (LAN)

Oficinas

Edificios

Campos universitarios

Redes de área metropolitana (MAN)

Ciudades

Redes de área amplia (WAM)

Países

Continentes

Internet

Todo el planeta

REDES - HARDWARE LAN

Redes de Área Local (LAN)

Redes privadas dentro de un mismo edificio o campos de pocos kilómetros.

Conectan computadores personales y estaciones de trabajo en compañías, fábricas y universidades para compartir recursos e intercambiar información.

Se distinguen de otros tipos de redes por:

Su tamaño

Su tecnología de transmisión

Su topología

Tamaño.

Están restringidas en tamaño, lo que permite conocer el tiempo de transmisión mas desfavorable.

Lo anterior permite:

Utilizar ciertos tipos de diseño que de otra forma no sería posible.

Simplifica la administración del la red.

Tecnología de transmisión.

Consiste en un cable simple al cual están conectadas todas las máquinas

Las velocidad de transmisión tradicional varía entre 10 y 100 Mbps.

La nuevas LAN pueden operar a cientos de Mbps

Bajos tiempos de retardo (decenas de microsegundos)

Muy pocos errores de transmisión.

Existen varias topologías para las LAN broadcast.

Entre éstas tenemos:

Redes tipo Bus

Redes tipo estrella

Redes tipo árbol

Redes tipo anillo (Ring)

Red tipo Bus

Consiste en un cable principal con terminadores a ambos lados

Todos los nodo: servidores, estaciones de trabajo y periféricos están conectados a este cable

Es la topología usada por la red Ethernet

Se utiliza el estándar IEEE 802.3

Red tipo estrella

Cada nodo (servidor, estación de trabajo, periféricos) están conectados a un concentrador central

Los datos siempre pasan por el concentrador antes de ir a otra estación

El concentrador o hub controla y administra toda la red

Red tipo árbol

Combina las características de la bus y de la tipo estrella

Consiste en un grupo de configuraciones en estrella unidos a un cable principal (backbone).

Red tipo anillo (Ring)

En este tipo de red cada bit circula alrededor del anillo antes de que cada paquete termine de transmitirse.

Se utiliza el estándar IEEE 802.5.

Red de área metropolitana (MAN)

Es básicamente una versión mas grande de la LAN y normalmente utiliza la misma tecnología

Abarca grupos de oficinas corporativas o una ciudad

Puede ser privada o pública

Puede soportar datos y voz y también puede asociarse con CATV

Posee uno o dos cables

No tiene elementos conmutadores (switching elements) lo cual simplifica su diseño.

El estándar utilizado es el IEEE 802.6 o normalmente llamado DQDB (Distributed Queue Dual Bus - Bus dual de cola distribuida).

El DQDB consiste en dos barras (buses) unidireccionales al cual están conectados todos las máquinas

Tráfico destinado a una máquina a la derecha del emisor usa el bus superior

Tráfico a la izquierda usa el bus inferior

Redes de área Amplia (WAN)

Cubre una gran área geográfica, un país o un continente

Contiene una colección de máquinas que corren programas de aplicación.

Estas máquinas son comúnmente llamadas hosts.

Los hosts están conectados por una subred (subnet) de comunicación o simplemente subred.

El trabajo de la subred es llevar los mensajes de host a host

La subnet consiste de:

Líneas de transmisión

Elementos conmutadores (switching elements)

Las líneas de transmisión (canales, circuitos o trunks) mueven los datos entre las máquinas.

Los conmutadores son computadores especializados usados para conectar dos o mas líneas de transmisión.

El nombre genérico de estos conmutadores es enrutadores.

Cuando los datos son recibidos por un enrutador, éste debe escoger una línea para enviarlos a través de ella.

La colección de líneas de comunicación y de enrutadores (pero no los hosts) forman la subred.

La red WAN posee numerosos cables cada uno conectando un par de enrutadores

Si dos enrutadores no conectados directamente desean comunicarse, deben hacerlo de manera indirecta a través de otros enrutadores.

Un paquete enviado a un enrutador vía otros enrutadores, es almacenado en cada enrutador hasta que la línea de salida respectiva esté libre para ser enviado.

La subred recibe el nombre de subred punto-a-punto , de almacenamiento-y-envío, o de paquetes conmutados.

Topología de las subredes punto-a-punto

En la figura se muestran algunas posibles topologías.

Redes inalámbricas

Son muy utilizadas

Portátiles en oficinas y edificios.

Taxis, buses, etc

Ejecutivos en movimiento

Estaciones fijas para unir dos edificios separados donde no existe red cableada.

Velocidad entre 2 y 10 Mbps

Frecuencia de operación, 915 MHz y 2.4 GHz

Tipo de modulación, Banda Esparcida (Spread Spectrum).

Redes Inalámbricas

REDES - SOFTWARE

Sistemas cerrados y sistemas abiertos

Sistemas cerrados

Sistemas que sólo permitían a los computadores intercambiar información con máquinas del mismo fabricante.

Los equipos de otros fabricantes no pueden intercambiar información, a menos que se ajusten a las normas (propietarias) de un fabricante determinado.

Sistemas abiertos

Sistemas que siguen unas normas estándar que le permiten intercambiar información con cualquier máquina de cualquier fabricante que siga dichas normas..

El sistema resultante se denomina sistema abierto o entorno de interconexión de sistema abierto (OSIE, Open System Interconnection environment)

Las normas para estandarizar los sistemas abiertos las introdujo la Organización Internacional de Normas (ISO, International Standards Organization) y se conocen como modelo de referencia de la ISO para la interconexión de sistemas abiertos (OSI, Open Systems Interconnection

REDES - SOFTWARE ISO

Modelo de referencia del la ISO

Se compone de siete capas o niveles

Cada capa desempeña un función bien definida

Cada capa opera según un protocolo definido.

Protocolo: Reglas y convenciones a seguir cuando se comunica con una capa similar en un sistema remoto.

Básicamente un protocolo es un acuerdo entre las partes en contacto de cómo debe llevarse la comunicación entre ambas.

Cada protocolo de capa es independiente de las demás capas.

Cada capa tiene una interfaz bien definida con las capas que están arriba y abajo de ellas.

El flujo de información entre capas se realiza en forma vertical.

Las tres capas inferiores dependen de la red.

La cuarta capa se encarga del transporte de datos de una máquina a otra.

Las tres capas superiores están orientadas a las aplicaciones (programas)

MODELO DE REFERENCIA DE LA ISO

MODELO ISO

Capas orientadas a las aplicaciones

Capa de aplicación

Es la interfaz del usuario con una variedad de servicios de información distribuida a través de toda la red.

Entre éstos servicios tenemos:

Transferencia y gestión de archivos.

Intercambio de documentos y mensaje

Transferencia y manipulación de trabajos.

Capa de presentación

Negociación de sintaxis de transferencia

Si la forma de representación es distinta en las dos máquinas (PC y Mac) el protocolo de presentación efectuará la conversión necesaria para la perfecta comunicación entre las dos.

Si hablan diferentes lenguajes, en un lado, se hace la traducción de un lenguaje a un lenguaje común, se transmite y en el otro lado se hace la traducción del lenguaje común al otro lenguaje.

Transformación de representación de datos (cifrado- codificación) para aumentar la seguridad de los mensajes transmitidos.

Capa de sesión

Se encarga de establecer (liberar) un canal de comunicación entre dos entidades de la capa de aplicación (presentación).

Proporciona varios servicios adicionales:

Gestión de interacciones

Puede establecer conexiones dúplex o semidúplex

Sincronización

Pueden establecerse puntos de sincronización asociados a la transferencia.

Si ocurre un fallo, el diálogo podrá reiniciarse en un punto de sincronización convenido

Informe de excepciones

La capa de sesión puede comunicar a la capa de aplicación la ocurrencia de excepciones no recuperables durante una transacción.

Capa de transporte

Actúa como interfaz entre las capas superiores, de aplicación, y las capas inferiores dependientes de la red

La capa de sesión se vale de la capa de transporte para la transferencia de mensajes independiente del tipo de red.

Es una verdadera capa terminal, entre fuente y destino.

Un programa en la máquina fuente mantiene una conversación con un programa similar en la máquina destino, usando los mensajes de encabezamiento y mensajes de control.

En las capas inferiores, los protocolos son entre cada máquina y sus vecinas inmediatas y no entre la fuente y la destino que pueden estar separadas por varios enrutadores.

Debe cuidar de establecer y eliminar conexiones a través de la red.

Control de errores

Fragmentación de paquetes

Control de flujo

Capas dependientes de la red

Capa de red

Se encarga:

Control de la operación de la subred.

Enrutamiento de los paquetes de la fuente al destino.

Control de flujo de paquetes

Cuando un paquete viaja de una red a otra pueden presentarse los problemas:

El direccionamiento usado por la segunda red puede ser diferente al de la primera red.

Los paquetes pueden ser muy grandes y la segunda no puede aceptarlos

Los protocolos pueden ser diferentes.

Etc.

La capa de red debe realizar funciones que resuelvan todos estos problemas para así permitir que redes heterogéneas puedan ser interconectadas.

En las redes broadcast, el problema de enrutamiento es muy simple, de manera tal que la capa de red es muy sencilla y algunas veces, incluso no existe.

Capa de enlace

Se encarga del control del enlace de datos

Entramado

Detección de errores

En caso de haber errores de transmisión, de la retransmisión de paquetes

Capa Física

Se ocupa de interfaces físicas y eléctricas entre el equipo del usuario y el equipo terminal de la red

Proporciona a la capa de enlace un mecanismo para transmitir un flujo de bits en serie entre dos máquinas.

Transmisión de datos en el modelo ISO

El proceso emisor tiene datos a enviar al proceso receptor

Los datos son pasados a la capa de aplicación

Ésta le agrega un encabezamiento AH al inicio de los datos

El nuevo item es pasado a la capa de presentación

Ésta le agrega un encabezamiento PH y la pasa a la capa de sesión

El proceso se repite en cada capa hasta llegar a la capa física

La capa física se encarga de llevar el producto final a la máquina receptora.

Aquí el proceso se hace en forma inversa.

Cada capa le quita un encabezamiento hasta alcanzar el proceso receptor

Como se observa, el proceso de transmisión de los datos es un proceso vertical

NORMAS DE SISTEMAS ABIERTOS

Las tres principales organizaciones que establecen normas para la comunicación entre computadores son:

ISO, International Standars Organization

IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers

ITU-T International Telecommunications Union-

Telecommunications Sector

La ISO y la IEEE proponen normas para los fabricantes de computadores

La ITU-T define normas de conexión entre los diferentes tipos de redes públicas nacionales e internacionales

REDES DE COMUNICACIÓN DE DATOS Y NORMAS DE SISTEMAS ABIERTOS

Quién usa la Internet ?