Introducción a las Redes de Computadores

Unidad 1:
Introducción a las Redes de
Computadores
Curso de Redes Locales Básicas.
301121_41 - UNAD
Julian Andres Madrid Caballero
Septiembre 2014

I Breve Historia
- El Teléfono
Tomado de http://www.etnassoft.com/biblioteca/redes-de-computadores
En 1878 Alexander Graham Bell presenta la máquina eléctrica parlante, hoy conocida como teléfono,
inventada por Antonio Meucci, la cual podía mantener una conversación a distancia entre dos de
estos de estas máquinas unidad por un hilo eléctrico. Inicialmente funcionaba en un entorno cerrado
particular (interconectaba dos espacios), posteriormente surgió el interés en mantener múltiples
comunicaciones, por lo que surge la Red de Comunicaciones con un modelo de todos con todos.
- Compañías de conmutación
El modelo de todos con todos resulta inviable al requerir de múltiples hilos para garantizar la
comunicación, por lo que surgen las compañías de conmutación. Este modelo requería la
comunicación con una operadora, quien se encargar de forma manual de establecer la
comunicación entre dos abonados (usuarios) a través de un bucle abonado o central de
computo (cable que une el abonado a la central) y aplica el uso de tarifas para regular el
tiempo de ocupación. Posteriormente son reemplazados las operadoras por un ingenio
electromecánico el cuál decodifica el número marcado a través de un disco con números.
Las redes de comunicación evolucionan en su cubrimiento pasando de un ámbito
local hasta llegar a realizar comunicaciones a mayores distancias (barrio, pueblo,
ciudad, nación) a través de conexiones entre diferentes centrales, las cuales
presentaron varios limitantes en las que se destacaban el escaso número de
conexiones entre centrales y en consecuencia bloqueos en las llamadas.
Se identifican 3 fases en la conmutación:
1. Establecimiento de la llamada
2. Comunicación
3. Liberación de recursos
AK Erlang, a principios del siglo XX propone los
modelos matemáticos usados para medir el
tráfico telefónico en actualmente.

I Breve Historia
- La Multiplexación en Frecuencias
Surge la multiplexación como solución a los limitantes en el número de conexiones telefónicas que se podían establecer,
y que consiste en pasar diferentes comunicaciones independientes por el mismo medio de transmisión. En la
multiplexación en frecuencias se modulan los diferentes canales de entrada a diferentes frecuencias portadoras,
posteriormente en la recepción se aplican filtros para poder separar los distintos canales.
Al número de canales que pueden viajar por un medio muliplexado se conoce como ancho de banda; también depende
de la capacidad del medio (hilo de cable coaxial, fibra óptica).
El oído humano es capaz de distinguir frecuencias entre los 20Hz y los 20.000Hz; sin embargo estudios revelaron que la
inteligibilidad de la voz se concentra entre los 300Hz y los 3400Hz, por lo que se definió que el canal de voz fuera de
4KHz.; no hay graves ni agudos, solo hay frecuencias del medio.
El nivel básico es la agrupación de distintos canales de 4 kHz, el siguiente es una agrupación de multiplexados básicos,
etc.
A la entrada de la central local se encuentra un filtro que elimina cualquier frecuencia por encima de los 4 kHz. La
señal de salida de este último es la que se multiplexa, conmuta y lleva hasta el destinatario.
- Los primeros ordenadores
Aparecen en la década de los 60; comparados con los
computadores actuales eran costosos grandes y poco
potentes. El acceso a los ordenadores multitarea se
realizaba a través de terminales in ninguna capacidad de
proceso (pasivos).

I Breve Historia
-El Modem y las Redes de Computadores
Acrónimo de las palabras en ingles Modulator – Demodulator, que define al dispositivo que permite generar señales
audibles según los valores de los bits (Modular) y generar bits a partir de las señales audibles (Demodular). El modem
permite realizar acceso remoto a ordenadores centrales y entre ordenadores haciendo uso de la red telefónica; lo que
se conoce como red de computadores. Los primeros módems eran de 300 bps, actualmente van a 56 Kb
- Las Redes de Datos
Estas redes se especializaban en la transmisión de datos, pero a diferencia de las redes telefónicas su uso no era
continuo sino por cantidad de bits transmitidos lo que se conoció como redes de conmutación de paquetes. Esto implicó
un cambio en la tarifación en el uso de la red telefónica, pues no requería de manera de manera indispensable la
trasmisión en tiempo real y continua.
- Redes de Área Local
Conocida también por su sigla en ingles LAN, usada para interconectar ordenadores y recursos dentro de una misma
instalación (Impresoras, DD, entre otros). Esta tipo de redes usa la difusión de medio compartido, en la que los paquetes
que salen de una estación se difunden simultáneamente al resto. En cada estación receptora se aceptan o no
dependiendo si son los destinatarios de los mismos. No se hace uso de la conmutación debido a la complejidad del
modelo uno a muchos y muchos a uno.
- Arquitectura de Protocolos
El intercambio de información implica aspectos eléctricos, la manera de agrupar los bits para formar paquetes y
controlar que no se produzcan errores, y la identificación de ordenadores dentro de la red.
En la década de los 60 aparece el protocolo Ethernet

I Breve Historia
- Arquitectura de Protocolos
El intercambio de información implica aspectos eléctricos, la manera de agrupar los bits para formar paquetes y
controlar que no se produzcan errores, y la identificación de ordenadores dentro de la red.
En la década de los 60 aparece se da inicio a la aparición de los sistemas abiertos, en la que no era necesario vincularse
a ninguna marca:
- El protocolo Ethernet: aplicado en redes locales.
- El sistema operativo UNIX: compatible con todas la marcas de hardware existentes.
- El protocolo TCP/IP: Protocolo de control de transmisión / Protocolo de Internet.
- Protocolo TCP/IP. (Protocolo de control de transmisión / Protocolo de Internet)
Surge como un encargo de la Defense Advanced Research Projects Agency – DARPA a la comunidad científica para
obtener una red mundial de reconfiguración automática en caso de la destrucción de un nodo o algún enlace. Sobre este
sistema de protocolos se ha basado el desarrollo de los servicios:
- Modelo cliente-servidor de aplicaciones distribuidas.
- Telnet: Apertura a session remota
- FTP: Transferencia de ficheros
- E-mail: Correo electrónico
- WWW: World Wide Web.

I Breve Historia
- Digitalización de la Red telefónica
El tratamiento digital consiste en tomar una magnitud física (sonido, imágenes, entre
otros) y traducirla en un valor de una serie de 1 y 0, de esta forma se garantizaba la
fidelidad, al no contener los ruidos generados en la transmisión y retransmisión
ocurrida en la red analógica. Esto ha ocasionado que las centrales telefónicas sean
sustituidas por ordenadores.
- Red Digital de Servicios Integrados - RDSI
Adicional al tradicional servicio de voz, permite ofrecer a los abonados un conjunto de nuevos servicios asociados a una
comunicación totalmente digital.
Está conformada por dos canales de 64 Kb para conectarse a internet y hablar simultáneamente o permite utilizar los
dos canales juntos para navegar a 128 kb.
- Banda Ancha Digital
Hace referencia al número máximo de bits por segundo que puede viajar a través de un medio. Esta velocidad también
se encuentra limitada por las propiedades físicas del medio.
En la actualidad existen dos tipos de redes que hacen uso de la banda ancha
- Cableados nuevos en fibra óptica, las cuales permiten proveer servicios integrales de telefonía, datos y televisión, y
las redes.
- Redes ADSL (Línea de Abono Digital Asimétrica), que hace uso de las redes existentes y permite la convivencia de la
señal telefónica y una señal de datos que puede llegar a los 8Mbps
Actualmente se considera banda ancha a partir de 1Mbps.

I Breve Historia
- Telefonía Móvil
Surge a finales del siglo XX y es usada por más del 70% de la población.
Es una extensión de la red telefónica. Para establecer la comunicación
hace uso de un enlace radioeléctrico entre una antena y el móvil en
lugar de un cable.
Estándares:
- GSM (Global System for Mobile communication): Permite acceso a la red de voz. Es una red conmutada de circuitos y
se maneja la tarifa por tiempo de conexión.
- GPRS (General packet radio service): Permite la transmisión de datos. Tarifas por datos y no por tiempo. Similar a la
red de datos por hilos.
- UMTS (Universal Mobile Telecommunications System): Permite transferencia del orden megabits por segundo,
posibilitando el uso de herramientas multimedia en el móvil.

II Señales y Características
- Conceptos
Todos los formatos de información pueden presentarse mediante señales electromagnéticas: Voz, datos, imágenes y video.
Dependiendo del medio de transmisión y del entorno en donde se realicen se pueden utilizar señales analógicas o digitales.
• Dato: cualquier entidad capaz de transportar información
• Señales: representación eléctrica o electromagnética de los datos.
• Señalización: la propagación física de una señal a través del medio adecuado.
• Transmisión: la comunicación de datos mediante la propagación y el procesamiento de señales.
Comunicación de Datos: Procedimiento para intercambiar datos.
Red de transmisión de datos: Conjunto de procedimientos y medio físicos.
Factores a tener en cuenta en el diseño de un sistema de comunicaciones:
• Ancho de banda
• Velocidad de transmisión
• Ruidos o distorsiones posibles
• Tasa de errores
• Estos conceptos y los relacionados con las señales son los que vamos a ver a continuación.
Dato analógicos: Pueden tomar valores contínuos.
Datos digitales: Toman datos discretos
Tomado de http://www.mfbarcell.es/redes_de_datos/tema_07/tema07_senales.pd

- Dato:
Dato es cualquier entidad capaz de transportar información.
Estos pueden ser:
• Analógicos: Pueden tomar valores continuos. • Digitales: Toman datos discretos. Ej: Números enteros.
- Señal
Es la representación eléctrica o electromagnética de los datos.
• Contínuas o Analógicos: La intensidad de la señal varía
suavemente en el tiempo. Pueden tomar cualquier valor
• Discretas o Digitales: La intensidad de la señal se mantiene
constante en un intervalo de tiempo.

- Señales Periódicas
Tienen un patrón que se repite a lo largo del tiempo
- Características de las Ondas
• Amplitud de pico: Indica la altura de la señal. En señales
eléctricas su valor se mide en Voltios.
• Frecuencia: Razón de ciclos por segundo (Herzios), en la que
la señal se repite. Número de periodos por segundo.
• Longitud de onda: Distancia que ocupa un ciclo.
• Periodo: Cantidad de tiempo transcurrido entre dos
repeticiones consecutivas dela señal Cantidad de tiempo en
segundos requerida para completar un ciclo. (T=1/f).
• Fase: Medida de la posición relativa de la señal dentro de l
periodo de la misma.

- Señales No Periódicas
Cambian constantemente. No tiene un patrón que se repita periódicamente
• Continuas o Analógicos: • Discretas o Digitales:
En señales no periódicas digitales se habla de:
- Ratio de bit en lugar de frecuencia.
- Intervalo de bit en lugar de periodo: Timepo necesario para
envíar un bit.
- Tasa de Bit: Número de bits enviados por segundo.

- Velocidad de Transmisión y Ancho de Banda
Espectro de una señal: Conjunto de frecuencias que lo constituyen.
Ancho de banda: Diferencia entre la frecuencia mas alta y mas baja del espectro.
Los tiempos de transferencia de un archivo, están relacionados con el ancho de banda del canal que estamos utilizando.
Siendo S tamaño del archivo en bits, P el rendimiento real en el momento de la transferencia (medios en bits por segundo),
AB el máximo ancho de banda teórico (medidos en bits por segundo). En donde:
El mejor tiempo de descarga T= S/AB
El tiempo típico de descarga T = S/P
- Velocidad de Transmisión y Ancho de Banda
En señales no periódicas digitales se habla de:
- Ratio de bit en lugar de frecuencia.
- Intervalo de bit en lugar de periodo: Timepo necesario para envíar un bit.
- Tasa de Bit: Número de bits enviados por segundo.

- Perturbaciones en la transmisión de las señales
Las perturbaciones mas significativas en el momento de transmitir una señal son:
Atenuación: perdida de intensidad de la señal debido a la resistencia que pone el medio de transmisión a la transferencia.
Distorsión de retardo: La velocidad de propagación de la señal en el medio varia con la frecuencia. Las distintas
componentes en frecuencia de la señal llegaran al receptor en instantes diferentes de tiempo, dando lugar a
desplazamientos en fase entre las diferentes frecuencias.
Ruido: Es toda interferencia que modifica la señal (distorsión)
- Ruido térmico o blanco:
- Ruido intermodulación: cuando señales de distintas frecuencias comparten el mismo medio.
- Diafonía: acoplamiento no deseado entre líneas que transportan las señales
- Ruido impulsivo o externo: interferencias debidas a agentes externos que causan la modificación de la señal.
- Capacidad de un canal
Velocidad a la que puede transmitir los datos en un canal o ruta de comunicación. Conceptos relacionados:
Velocidad de transmisión: es la velocidad expresada en bits por segundo (bps) a la que pueden transmitir los datos.
Ancho de banda: el margen de frecuencias que es capaz de soportar el sistema sin causar distorsión.
El ruido: es el nivel medio de ruido a través del camino de transmisión
La tasa de errores
Velocidad de modulación: número máximo de veces que puede cambiar de estado la señal en la línea de transmisión

Señales y Características
- Tipos de transmisión
Analógica: Forma de transmitir señales analógicas independientemente de su contenido. Estas señales pueden representar
datos analógicos (voz o datos digitales) o datos digitales o binarios modulados mediante un modem. La señal analógica se
debilita con la señal por lo que el sistema requiere de amplificadores que inyectan energía a la señal, sin embargo también
amplifican el ruido.
Señal análoga  CODEC  Señal Digital
Digital: Es dependiente del contenido de la señal. Pueden transmitir a distancias cortas. Para transmitir a distancias
mayores usan repetidores.
Dato Digital  Transmisor Digital Señal Digital
- Modulación y Codificación de Datos
La información debe transformarce a señales antes de transmitirse por un medio de comunicación, esta depende del
formato original y del formato usado por el hardaware encargado de la trasmitir la señal. Se puede usar una señal analógica
para extraer transportar datos digitales a través de un Modem o una señal digital para transmitir datos analógicos (CDRom
de música)
Los computadores usan 3 tecnologías para transmitir Bits:
- Voltajes en cables de cobre.
- Impulsos de luz a través de fibra óptica
- Ondas electromagnéticas moduladas y radiadas.

- Métodos de Conversión de Señales
Datos Digitales en Señales Digitales: También conocida como Codificación. Los datos son almacenados en formato binario y
transformados a señales digitales (algo real o físico: voltajes, impulsos de luz u ondas electromagnéticas).
Tipos de codificación:
- Unipolar: Usa un único valor de nivel. Usa una señal alta y una baja.
- Polar: Usa dos niveles de amplitud, positivo y negativo.
- Bipolar: Usa tres niveles de amplitud; positivo, negativo y cero.
Datos Digitales en Señal Analógica: Conocida como Modulación. Consiste en usar los datos digitales para manipular una
onda. Por ejemplo; para enviar los datos que salen de una computadora (digitales) a través de la red de telefonía
convencional (analógica). Se define una señal sinusoidal (portadora) que en función de los valores que adopten las
secuencias de datos, se transforma alguno de los parámetros que la definen. De pendiendo del parámetro que se modifique
tenemos modulación de Amplitud (voltios), Frecuencia (hertzios) y fase (grados).
Datos analógicos en Señales Digitales: También conocida como Digitalización.
Por ejemplo, transformar la voz o la música en señales digitales para reducir el ruido, el CD Rom de música, o el DVD de
Video. La técnica más sencilla es la modulación por codificación de impulsos (PCM, Pulse Code Modulation), que implica un
muestreo periódico de los datos analógicos y una cubanización de la muestra.
Datos analógicos en señales analógicas: Conocida como modulación. Por ejemplo, para enviar datos análogos, la música a
través de una emisora de radio (analógica) hay que transformar esta a una señal análoga por que esta no es apta para su
transmisión a larga distancia a través del aire.
La modulación significa tomar una onda y cambiarla, o modularla, para que transporte información. Las técnicas básicas
son la modulación de Amplitud (voltios), Frecuencia (hertzios) y fase (grados).

II Redes de Ordenadores
- Red de Computadores
Ventajas:
- La optimización de recursos
- Rendimiento laboral al ser las comunicaciones mas rápidas
- Uso de métodos de comunicación avanzados
- Envío y recepción de datos entre diferentes sitios o sucursales
Desventajas:
- Mayor probabilidad de pérdida de información
- Riegos de seguridad con información de tipo confidencial
- Es difícil controlar la propiedad intelectual
- La ley suele estar retrasada sobre el uso de las redes.
- Internet (Inter Redes)
Tomado de http://www.jorgesanchez.net/internet/transpar.html
Es el conjunto de redes de todo el mundo intercomunicadas entre sí, usa como el
protocolo el conjunto de reglas TCP/IP
Se basa en el modelo cliente servidor.

III Redes de Ordenadores
- Direcciones
Todos los computadores conectados a Internet se identifican mediante la Dirección IP, la cual consta de 32 Bits. Se
divide en cuatro números que van 0 al 255,
Ejemplo: 123.30.112.14
Para facilitar la recordación de la dirección se optó por el uso de Nombres de Dominio siguiendo el siguiente
formato:
Nombre-recurso.segundo-nivel.primer-nivel
- Primer-nivel: País o tipo de organización al que pertenece el anfitrión (co, com, fr, uk, edu, gov, mil, net, org).
- Segundo-nivel: Nombre de la organización que posee o administra la red en la que está conectado el anfitrión.
(unadvirtual.org)
- Nombre-recurso: Identifica el recurso en concreto de la red (suele ser el nombre de un determinado grupo de servidores
de la red)
El protocolo TCP/IP tiene que usar direcciónes IP,
lo que obliga a utilizar servidores DNS (Domain
Name Service) para traducir los nombres de
dominio a direcciones IP
Imagen tomada de Servidor DNS con BIND
http://compartitela.blogspot.com/2012/05/v-behaviorurldefaultvmlo.
html

III Redes de Ordenadores
- Protocolos de Internet
Niveles:
- Aplicación: Traducen información del usuario al ordenador y
viceversa (HTTP, FTP, TELNET, entre otros)
- Transporte: Divide el mensaje en paquetes y les asigna un
orden (TCP, UDP)
- Red: Asigna a cada paquete la dirección de envío y el tiempo
de vida (IP)
- FísicaSe encarga de transmitir en si el paquete (LAN, PPP, SLIP)
Puertos:
Todos los paquetes que viajan
por Internet hacen referencia
a un servicio concreto.
Normalmente los anfitriones
de Internet sólo atienden
ciertos servicios Para acertar
con los servidores, cada
paquete contiene un número
que indica el tipo de servicio.
A este número se le llama
número de puerto.

Bibliografía
Barceló Ordinas, J. M. (2004). OPENLIBRA. Software Libre. Redes de Computadores(marzo 2004). Barcelona: Fundació per a
la Universitat Oberta de Catalunya. Recuperado el 25 de 09 de 2014, de http://www.etnassoft.com/biblioteca/redes-de-computadores/
(Pag 19 – 36)
Fernandez Barcell, M. (2009). Apuntes Tema VII. Recuperado el 25 de 09 de 2014,
de http://www.mfbarcell.es/redes_de_datos/tema_07/tema07_senales.pdf
Sanchez, J. (s.f.). Introducción a Internet y las redes de ordenadores. Stanford, California. Recuperado el 25 de 09 de
2014, de http://www.jorgesanchez.net/internet/transpar.html

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