9. Comunicacion y Redes

Comunicación de Datos y Redes Informáticas

Objetivos
Explicar los conceptos relacionados con la
comunicación de datos y las redes
informáticas.

Identificar los elementos necesarios para
lograr la comunicación de datos.

Describir los componentes de las redes
informáticas.

Clasificar las redes según diversos criterios.


ELEMENTOS INVOLUCRADOS

Hardware

Dispositivos electrónicos interconectados que
se usan para la entrada, procesamiento y
salida de datos/información.

Datos

Elementos de información.
Símbolos que representan hechos, valores o
situaciones.


Dispositivos de entrada/salida

Dispositivos electrónicos que
proporcionan funciones tanto de entrada,
como de salida de datos.

Protocolo TCP/IP

Es el conjunto de normas y
procedimientos para la sincronización y el
formato de los datos en Internet.


Definiciones: Redes

Una red es un
arreglo o
configuración
de nodos,
conectados
mediante
canales de
comunicación.


Definiciones: Redes informáticas
Son redes en las que:

Cada nodo es una estación que envía y/o
recibe datos (ordenadores o dispositivos), es
decir, los nodos son elementos de hardware.

Los canales de comunicación son los medios
que transportan datos, de un dispositivo
emisor a otro receptor.

Se requiere software especializado para
manejar la comunicación de datos.



Ejemplo:

Medio

Ordenador
Dispositivo


Funciones

Establecer, conducir y finalizar la comunicación de
datos entre dos o más nodos.

Beneficios

Acceso simultáneo a programas e información.
Equipos periféricos compartidos (impresoras,
escáner, etc.)
Comunicación personal más eficiente (correo
electrónico, foros, etc.)
Procesos de respaldo más efectivos.


Definiciones: Comunicación de datos
Transferencia de datos de un nodo a otro, a
través de canales de comunicación.

La comunicación de datos se basa en los
dispositivos de entrada/salida del ordenador.


Elementos para la comunicación de datos

Ente emisor (nodo).
Ente receptor (nodo).
Medios o canales de comunicación.
Protocolos de comunicación.
Mensaje.
Dispositivos de comunicación.
Operador.


Entes emisores y/o receptores
Son los ordenadores o dispositivos periféricos que
envían y/o reciben datos. Son los nodos de la red.

Para poder comunicarse, cada nodo debe tener
instalada una tarjeta NIC (Network Interface Card),
comúnmente llamada “tarjeta de red”.

Al comprar una tarjeta de red,
es necesario considerar las
características del equipo en
que se va a instalar y de la red
a la que se va a conectar.


Medios o canales de comunicación
Un canal puede ser un medio físico (cable) o un
medio inalámbrico (frecuencia de radio específica).

La selección de un canal depende de:

Condiciones de la instalación.

Volumen de bits transportados por unidad de
tiempo.

Distancia que pueden recorrer los datos sin sufrir
atenuación.

Costos.


Medios físicos: Cable trenzado de cobre

Se compone de 2 o más pares de
“hilos” trenzados, aislados entre sí.

En cada par, un hilo transporta la
señal y el otro es la “tierra”.

Existen 2 tipos:

Blindados (STP=Shield Twisted Pair).

No blindados (UTP=Unshield Twisted
Pair).

Ejemplos: Cables telefónicos.


Medios físicos: Cable coaxial

Se compone de un núcleo
interno de cobre rodeado de
aislamiento plástico, luego
un blindaje o malla de cobre
y en la parte más externa,
otra cubierta plástica.

El blindaje o malla de cobre
evita interferencias
eléctricas.

Ejemplos: Antena de Televisión


Medios físicos: Cable de Fibra Óptica

Compuesto por un núcleo de
fibra de vidrio, rodeado de
malla sintética y
recubrimientos internos y
externos.

Los datos se transportan a
través de pulsos de luz a lo
largo de la fibra de vidrio.

Ejemplo: Troncal de distribución (Backbone) para señal de
TV por cable.


Medios inalámbricos: Microondas
Transmisión a través de
ondas de radio de alta
frecuencia (En el rango de 1
a 30 GigaHertz) para
comunicaciones de banda
ancha.
Transmisor
Requiere una estación
repetidora cada 20 millas
debido a la curvatura de la
tierra.

Puede ser utilizada para
comunicaciones satelitales.
Receptor


Medios inalámbricos: Satélites

Dispositivo en órbita, que
actúa como estación
retransmisora.

El satélite recibe señales
enviadas desde una
estación en tierra, las
amplifica y retransmite en
diferente frecuencia a otra
estación en tierra.


Medios inalámbricos: Infrarrojos
Usa LEDs y fotodiodos para
transmitir datos entre
ordenadores.

La señal se recoge a través
de pequeños receptores en
línea recta con el emisor o a
través del reflejo en paredes
o techos.

Se usan para soluciones de
corta distancia, ya que las
condiciones atmosféricas Ejemplo: Control remoto de
interfieren con la señal. la TV.

Comunicación de Datos y Redes de Computadoras

Definiciones: Ancho de banda
Es la capacidad de transmisión de un canal de
comunicación.

La unidad de medida es bits por segundo (bps) y
sus múltiplos (Kbps, Mbps, Gbps)

También se expresa frecuentemente en Bytes por
segundo y sus múltiplos (KBps, MBps, GBps)

A mayor ancho de banda, mayor cantidad de
información se transmite por unidad de tiempo y
como consecuencia, el proceso de comunicación
de datos es más rápido.


Protocolo de comunicación
Es un conjunto de reglas, normas y procedimientos que
garantizan la integridad y correcta secuencia de los
datos transmitidos.

Asegura que todos los nodos de una red informática,
emiten y reciben datos organizados en la misma forma.

Es similar a la gramática de un idioma: asegura que lo
que se comunica es comprensible y que se pueden
identificar los errores.

Ejemplo: Protocolo TCP/IP. Todo par de computadoras
conectadas a Internet, deben seguir las normas del
protocolo TCP/IP, para intercambiar datos.


Funciones del protocolo de comunicación

Entre otras:

Establecer que un nodo está listo para comunicarse.

Verificar y recuperar errores.

Numerar los mensajes, para comprobar que llegan en
la secuencia correcta.

Controlar el destino de los mensajes.

Decidir qué elemento emitir y cuál recibir.


Mensaje
Es el conjunto de datos que se envían y reciben.

En una red, el mensaje se transmite a través de
“paquetes”.

Un paquete es una agrupación lógica de información
que incluye la información de control y (generalmente)
los datos del usuario. El esquema lógico de agrupación
obedece a un protocolo de comunicación.

Ejemplo: Estructura de un paquete.

Indicador Dirección Control Datos de usuario FCS Indicador
de inicio de fin

FCS = Frame Check Sequence = Secuencia de comprobación de estructura


Dispositivos de comunicación
Equipos electrónicos especialmente diseñados para
posibilitar, facilitar o mejorar la conexión a redes
informáticas.

Hacen uso de diversas tecnologías y se incorporan a las
redes informáticas con diferentes objetivos.

Algunos de ellos son:

MODEM
HUB
Switch
Router
Bridge
Gateway


Dispositivos de comunicación: MODEM

Convierte la información digital en analógica (modula)
y viceversa (demodula). Su nombre es un acrónimo de
MOdulador-DEModulador.

Su principal beneficio es que permite la comunicación
de datos, entre equipos que procesan información
digital, a través de medios que transmiten señales
analógicas (líneas telefónicas, aire, etc.)

Puede estar incorporado en el equipo (MODEM interno)
o conectado al equipo (MODEM externo).

Es un dispositivo de entrada y de salida, puesto que se
usa para enviar datos y también para recibirlos.


Tipos de señal: Analógica
Se caracteriza por ser una señal continua. Se representa
gráficamente como una ola.

Puede ser transmitida por medios físicos o inalámbricos.

Se utiliza en sistemas como telefonía, radio y televisión.
Un
ciclo
+

Amplitud
0

-


Tipos de señal: Digital
Se caracteriza por ser una señal discreta: solo toma los
valores 1 y 0.
Es una señal que puede ser transmitida sólo a través de
medios físicos.
Es la utilizada entre sistemas de ordenadores.
Datos 1 0 1 0 1 0

Señal


Dispositivos de comunicación: MODEM
¿Cómo funciona?


Dispositivos de comunicación: HUB
También llamado concentrador,
está diseñado para la interconexión
de múltiples equipos.

Su tecnología permite transmitir a
una velocidad fija.

Ejemplo:

Si se conectan 10 ordenadores que
se comunican a 10 Mbps, a un HUB
con capacidad de 10 Mbps, sólo un
ordenador podrá comunicarse en
cada momento.

HUBS
ES UN DISPOSITIVO QUE
CENTRALIZA LA
CONEXION DE LOS
CABLES PROCEDENTES
DE LAS ESTACIONES DE
TRABAJO.
EL TERMINO DE HUB O
CONCENTRADOR
DESCRIBE LA MANERA
QUE LAS ESTACIONES DE
CABLEADO DE CADA PC
EN UNA RED SE
CENTRALIZAN Y
CONECTAN EN UN UNICO
DISPOSITIVO.

FUNCIONES
LA CAPACIDAD DEL HUB DETERMINARA LA DISPONIBILIDAD
DE LA RED, EL NIVEL DE CONTROL Y LA ADMINISTRACION DE
LA MISMA.
EL DISEÑO DE LOS HUBS PUEDEN HACER QUE EL
CRECIMIENTO O LA MIGRACION SEAN SENCILLOS O CON
DIFICULTAD.


Dispositivos de comunicación: Switch
Al igual que el HUB, está diseñado para la interconexión
de múltiples equipos.

Sin embargo, su tecnología permite distribuir la
velocidad de transmisión.

Ejemplo:

Si se conectan 10 ordenadores que
se comunican a 10 Mbps, a un
Switch con capacidad de 10 Mbps,
todos podrán comunicarse
simultáneamente.

SWITCH
ES UN DISPOSITIVO
DISEÑADO PARA RESOLVER
PROBLEMAS DEL
RENDIMIENTO DE UNA RED.

ACELERA LA SALIDA DE
PAQUETES.

TAMBIEN CONOCIDO COMO
HUB INTELIGENTE.

CARACTERÍSTICA FUNDAMENTAL

DISTRIBUCIÓN
APROPIADA DE
ANCHO DE BANDA
EN LA RED.

VENTAJAS
VERSÁTIL.

INTERCONEXIÓN DE
REDES.
Ejemplo: Un switch puede
dedicar puertos servidores
y los demás puertos para
concentradores


Dispositivos de comunicación: Router
Está diseñado para conectar múltiples equipos o redes.

Su principal característica es que incluye funciones para
manejo de seguridad y acceso, administración y
estadísticas.

Ejemplo: Router de ABA (Conexión dedicada a Internet
de CANTV)

Dispositivos de comunicación: Bridge

También llamado “Router no inteligente”, está diseñado
para conectar redes entre sí.

ROUTERS
SON ENCAMINADORES QUE
DETERMINAN LA RUTA HACIA EL
DESTINO, QUE SE EMPLEAN EN
REDES LAN Y WAN.

PARA ELLO UTILIZA DATAGRAMAS
IP DE DONDE OBTIENE LAS
DIRECCIONES DE RED Y ENCAMINA
LOS DATAGRAMAS BASÁNDOSE EN
UNA TABLA DE RUTEO.

ESTA DEBE SER ACTUALIZADA
PERIÓDICAMENTE, PARA ELLO
UTILIZAN PROTOCOLOS DE
ENRUTADO Y DIÁLOGO ENTRE
ROUTERS.

CARACTERÍSTICAS

ENVÍA Y RECIBE
DATAGRAMAS IP.
CONTIENE
PROTOCOLOS DE
INTERNET.
TRADUCE DIRECCIÓN
IP DESTINO A UNA
DIRECCIÓN DE RED.
FRAGMENTAR
DATAGRAMAS.

FUNCIONES
EMPLEA EL PROTOCOLO DE INFORMACIÓN DE
ENCAMINAMIENTO, CALCULA LA DISTANCIA
ENTRE EL ENCAMINADOR Y LA ESTACIÓN DE UN
PAQUETE.
ALMACENA INFORMACIÓN SOBRE REDES Y RUTAS
ENTRE REDES.
ENRUTAN DATAGRAMAS QUE RECIBAN
INFORMACIÓN.
ENCAPSULAR Y DESENCAPSULAR DATAGRAMAS
IP.


Dispositivos de comunicación:
Gateway o compuerta
Está diseñado para interconectar redes que utilizan
diferentes protocolos.


Clasificación de las redes informáticas

Las redes informáticas se clasifican de acuerdo a
diversos criterios.

Algunos de ellos son:

Extensión geográfica.

Topología.

Relaciones lógicas.


Clasificación de las redes informáticas:
Según su extensión geográfica

Redes LAN (Local Area Network)

Redes informáticas cuyos nodos están físicamente
ubicados dentro de extensiones geográficas pequeñas.

Ejemplos: La red informática de una oficina, de un piso o
de un edificio.

Pueden utilizar medios físicos o inalámbricos.

Suelen incluir dispositivos de comunicación tales como:
HUB, Switch y Routers.



Redes WAN (Wide Area Network)

Redes informáticas cuyos nodos están físicamente
ubicados dentro de extensiones geográficas grandes.

Ejemplos: Una red informática con nodos distribuidos en
un país o en el mundo.

Pueden utilizar medios físicos o inalámbricos.

Pueden estar formadas por redes LAN interconectadas a
través de dispositivos tales como: MODEM, Router,
Gateway y Bridge.



Otras redes

Recientemente se han popularizado otros tipos de redes
informáticas, tales como:

Redes MAN: Metropolitan Area Network, para redes
ubicadas en extensiones que abarcan una ciudad.

Redes HAN: Home Area Network, para redes que abarcan
los equipos existentes en una casa.

Redes PAN: Personal Area Network, para redes que
abarcan los equipos de una persona.


Según su topología

Topología

La palabra topología literalmente significa "estudio de los
mapas".

La topología es objeto de estudio en las matemáticas,
donde los "mapas" están conformados por nodos
(puntos) y enlaces (líneas).

En redes informáticas, cada nodo es un equipo y cada
enlace es un medio de comunicación.



Redes con topología de bus

Todos los nodos están
conectados a un mismo
cable.

Ejemplo: Ethernet.



Redes con topología de malla completa

Cada nodo se enlaza
directamente con todos
los demás nodos de la
red.

Ventaja: Conexión
redundante.



Redes con topología celular

La topología celular está
compuesta por áreas circulares o
hexagonales, cada una de las
cuales tiene un nodo individual
en el centro. El área geográfica
se dividide en regiones (celdas).
Se utiliza para la tecnología
inalámbrica, puesto que no hay
enlaces físicos, solamente ondas
electromagnéticas.



Otras topologías


Según las relaciones lógicas entre sus nodos

Redes Cliente-Servidor

Está conformada por un ordenador central o servidor y
un conjunto de ordenadores cliente.

Una parte de cada aplicación está en el servidor
(software server) y la otra parte está en cada ordenador
cliente (software client o workstation).

La distribución del trabajo de procesar y almacenar,
sigue un lógica jerárquica.



Redes Cliente-Servidor

Los servidores se clasifican de acuerdo a su uso.

Algunos ejemplos son:

Servidor de archivos.
Servidor de correo electrónico.
Servidor de Web.
Servidor de aplicaciones.
Servidor de impresión.



Redes de igual a igual

Todos los nodos de la red tienen relaciones
equivalentes y tipos similares de software.

Normalmente cada nodo tiene acceso, por lo
menos, a algunos de los recursos en todos los
demás nodos.

La relación no es jerárquica.

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