Internet es una red global de redes interconectadas (internetwork, o Internet en su forma abreviada), que colaboran entre sí para intercambiar información sobre la base de estándares comunes. A través de cables telefónicos, cables de fibra óptica, transmisiones inalámbricas y enlaces satelitales, los usuarios de Internet pueden intercambiar información en muchas de formas. Todo a lo que accede en línea se encuentra en algún lugar en la Internet global. Los sitios de medios sociales, juegos multijugador, centros de mensajería que proporcionan correo electrónico — todos los destinos de Internet se conectan a redes locales que envían y reciben información a través de Internet.
Redes locales
Hay redes locales de todo tamaño. Pueden ir desde redes simples, compuestas por dos computadoras, hasta redes que conectan cientos de miles de dispositivos. Las redes instaladas en oficinas pequeñas, hogares y oficinas domésticas se conocen como redes SOHO (Small Office/Home Office). Las redes SOHO le permiten compartir recursos, como impresoras, documentos, imágenes y música, entre unos pocos usuarios locales. En las empresas, es posible utilizar redes grandes para publicitar y vender productos, hacer pedidos de insumos y comunicarse con los clientes. La comunicación a través de una red normalmente es más eficaz y económica que las formas de comunicación tradicionales, como puede ser el correo estándar o las llamadas telefónicas de larga distancia. Las redes permiten una comunicación rápida, por ejemplo, mediante el correo electrónico y la mensajería instantánea, y proporcionan consolidación y acceso a la información almacenada en servidores de red. Las redes empresariales y SOHO con frecuencia proporcionan una conexión compartida a Internet. Internet es considerada la “red de redes” porque literalmente está compuesta por miles de redes locales conectadas entre sí.
Redes domésticas pequeñas: conectan algunas computadoras entre sí y a Internet.
Redes domésticas/de oficinas pequeñas: La red SOHO permite que las computadoras en una oficina hogareña o remota se conecten a una red corporativa o accedan a recursos compartidos centralizados.
Redes Medianas a Grandes: como las que se utilizan en corporaciones y escuelas, pueden tener muchas ubicaciones con cientos o miles de hosts interconectados.
Redes Mundiales: Internet es una red de redes que conecta cientos de millones de computadoras en todo el mundo.
Tecnología de transmisión
Broadcast. Un solo canal de comunicación compartido por todas las máquinas. Un paquete mandado por alguna máquina es recibido por todas las otras.
Point-to-point. Muchas conexiones entre pares individuales de máquinas. Los paquetes de A a B pueden atravesar máquinas intermedias, se necesita el ruteo (routing) para dirigirlos.
Roles de cliente y servidor
Todas las PC conectadas a una red que participan directamente en las comunicaciones de la red se clasifican como hosts. Los hosts pueden enviar y recibir mensajes a través de la red. En las redes modernas, las PC hosts pueden actuar como cliente, servidor o ambos, como se muestra en la figura. El software instalado en la computadora determina cuál es la función que cumple la computadora.
Los servidores son hosts con software instalado que les permite proporcionar información, por ejemplo, correo electrónico o páginas web, a otros hosts de la red. Cada servicio requiere un software de servidor independiente. Por ejemplo, para proporcionar servicios Web a la red, un host necesita un software de servidor Web. Cada destino que visita en línea es ofrecido por un servidor ubicado en alguna parte de una red que está conectada a Internet.
Los clientes son computadoras host que tienen instalado un software que les permite solicitar información al servidor y mostrar la información obtenida. Un ejemplo de software cliente son los navegadores web como Firefox o Chrome.
El servidor de correo electrónico ejecuta el software del servidor de correo electrónico. Los clientes utilizan software de cliente de correo, como Microsoft Outlook, para acceder al correo electrónico en el servidor.
El servidor web ejecuta software de servidor web. Los clientes usan un software de navegador, como Firefox o Chrome para acceder a páginas web en el servidor.
El servidor de archivos almacena archivos en una ubicación central. Los dispositivos cliente acceden a estos archivos con software cliente como el Explorador de Archivos de Windows.
Redes entre pares (P2P)
El software de servidor y el de cliente normalmente se ejecutan en computadoras distintas, pero también es posible que una misma computadora los ejecute a ambos a la vez. En pequeñas empresas y hogares, muchas PC funcionan como servidores y clientes en la red. Este tipo de red se denomina red entre pares (Peer-to-Peer). La red P2P más simple consta de dos computadoras conectadas directamente mediante una conexión por cable o inalámbrica. Ambas computadoras pueden utilizar esta red simple para intercambiar datos y servicios entre sí; para ello, actuarán como cliente o servidor según sea necesario.
También se pueden conectar varias PC para crear una red P2P más grande, pero esto requiere un dispositivo de red, como un router, para interconectar las computadoras. La principal desventaja de un entorno P2P es que el rendimiento de un host puede verse afectado si éste actúa como cliente y servidor a la vez. En empresas más grandes, en las que el tráfico de red puede ser intenso, con frecuencia es necesario tener servidores dedicados para poder responder a la gran cantidad de solicitudes de servicio.
Las ventajas de las redes entre pares:
- Fácil de configurar
- Menos complejo
- Menor costo porque es posible que no se necesiten dispositivos de red ni servidores dedicados.
- Se pueden utilizar para tareas sencillas como transferir archivos y compartir impresoras
Las desventajas de las redes entre pares:
- La administración no está centralizada
- No son tan seguras
- No son escalables
- Todos los dispositivos pueden funcionar como clientes y como servidores, lo que puede lentificar el rendimiento
Aplicaciones entre pares
Una aplicación P2P permite que un dispositivo funcione como cliente y como servidor dentro de la misma comunicación. En este modelo, cada cliente es un servidor y cada servidor es un cliente. Las aplicaciones P2P requieren que cada terminal proporcione una interfaz de usuario y ejecute un servicio en segundo plano. Algunas aplicaciones P2P utilizan un sistema híbrido donde se descentraliza el intercambio de recursos, pero los índices que apuntan a las ubicaciones de los recursos están almacenados en un directorio centralizado. En un sistema híbrido, cada punto accede a un servidor de índice para obtener la ubicación de un recurso almacenado en otro punto.
Ambos clientes pueden enviar y recibir mensajes simultáneamente.
Múltiples Roles en la Red
Una computadora con software de servidor puede proporcionar servicios simultáneamente a uno o muchos clientes. Además, una única PC puede ejecutar varios tipos de software de servidor. En un negocio doméstico o pequeño, puede ser necesario que una PC funcione como servidor de archivos, servidor web y servidor de correo electrónico. Una única PC también puede ejecutar varios tipos de software de cliente. Debe haber un software de cliente para cada servicio requerido. Si un host tiene varios clientes instalados, puede conectarse a varios servidores de manera simultánea. Por ejemplo, un usuario puede consultar el correo electrónico y ver una página web mientras envía mensajes instantáneos y escucha la radio por Internet.
Conceptos y tipos de redes
Una parte esencial a la hora de armar una red, es la correcta elección del hardware que se utilizará, así como el tipo y la topología de red que se desea implementar. Existen diferentes tipos de redes, según su amplitud de cobertura. Cada una posee diferentes características y utiliza distintos componentes para su implementación.
PAN: 1 m – 10m
Significa Personal Área Network. Son redes de uso personal o pequeñas. Ejemplos puede ser la conexión entre el celular y los auriculares bluetooth
LAN: 10 m a 1 km
Significa Local Área Network. Son redes de área local y se caracteriza por no ser tan grande como una red de área metropolitana. Además, es una red que está en un solo espacio que no conecta puntos muy lejos. Pueden compartir datos, aplicaciones y recursos (por ejemplo impresoras). Las computadoras de una red de área local. Están separadas por distancias de hasta unos pocos kilómetros, y suelen usarse en oficinas o campus universitarios. Una LAN suele estar formada por un grupo de computadoras, pero también puede incluir impresoras o dispositivos de almacenamiento de datos como unidades de disco duro. Las conexiones que unen las LAN con recursos externos, como otra LAN o una base de datos remota, se denominan puentes, enrutadores y puertas de redes (Gateway). Las redes locales actuales pueden extenderse más allá de los límites del propio lugar de trabajo.
MAN: 10 km
Significa Metropolitan Area Network. Estas redes abarcan toda una ciudad o espacio entre locales. La red MAN (red de área metropolitana) se utiliza para interconectar diferentes edificios o complejos que se encuentren dentro de un radio aceptable.
WAN: 100 km+
Significa Wide Area Network. Red de área amplia (países o zonas similarmente amplias) Las redes WAN son posibles gracias al extenso cableado de líneas telefónicas, torres de retransmisión de microondas y satélites que abarcan todo el mundo. Consisten en una colección de hosts (máquinas) o LANs de hosts conectados por una subred. La subred consiste en las líneas de transmisión y los ruteadores, que son computadores dedicados a cambiar de ruta. Se mandan los paquetes de un ruteador a otro. Se dice que la red es packet-switched (paquetes ruteados) o store-and-forward (guardar y reenviar).
Internet:
Una internet es una red de redes vinculadas por gateways, que son computadores que pueden traducir entre formatos incompatibles. La Internet es un ejemplo de una internet.
Problemas en el diseño de los niveles
Un mecanismo para identificar los remitentes y los recibidores. Transferencia de datos:
- Simplex. Solamente en un sentido.
- Half-duplex. En ambos, pero uno a la vez.
- Full-duplex. En ambos a la vez.
- Control de errores y detección de recepción.
- Orden de mensajes.
- Velocidades distintas de transmisión y recepción.
- Ruteo.
Servicios: Cada nivel provee un servicio al nivel superior. Hay dos tipos de servicios:
- Servicio orientado a la conexión. Como el sistema telefónico. La conexión es como un tubo, y los mensajes llegan en el orden en que fueron mandados.
- Servicio sin conexión. Como el sistema de correo. Cada mensaje trae la dirección completa del destino, y el ruteo de cada uno es independiente.
Se caracterizan los servicios por la calidad de servicio.
Compara la transferencia de archivos con la comunicación de voz (ambas orientadas a la conexión). Para e-mail un servicio sin conexión y no confiable es suficiente, esto se llama servicio de datagrama. Para dar confianza los servicios de datagrama con acuses de recibo son posibles. Cada servicio define un conjunto de primitivas (tales como “solicitar” o “acusar recibo”). El protocolo es el conjunto de reglas que controlan el formato y significado de los paquetes intercambiados por entidades de par. Se usan los protocolos para implementar los servicios.
Tipos de Topologías
Indican la forma en que se interconectan los dispositivos de red. Cada una cuenta con ventajas y desventajas, por lo que hay que tener cuidado y saber cuál implementar.
Topología Mesh (malla), todos los dispositivos poseen conexiones directas hacia el resto y los enlaces entre sí, son punto a punto (comienzan en un equipo y terminan en otro). Disponemos de la topología full Mesh (malla completa), en la cual están todos conectados entre sí. Partial Mesh (malla parcial) en la que no todos están conectados entre sí. La Topología en Malla se usa cuando no puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones, para esto cada equipo tiene sus propias conexiones hacia los demás equipos, debido a esto, considerando “n” como número de nodos en la red, en una Topología en Malla se necesitan n(n-1)/2 medios de conexión y cada nodo debe estar implementado con n-1 puertos de entrada salida.
Ventajas:
- Es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos.
- Es extremadamente fiable ya que Si falla un cable el otro se hará cargo del tráfico.
- Cada servidor tiene sus propias comunicaciones con todos los demás servidores.
- No requiere un nodo o servidor central lo que reduce el mantenimiento.
- Si un nodo desaparece o falla no afecta en absoluto a los demás nodos.
Desventajas:
- Esta red es costosa, compleja y sumamente impráctica de instalar de forma cableada.
- De difícil y compleja escalabilidad
- Su tamaño se ve muy limitado por el tipo de medio con el cual se construya.
Topología Anillo: topología donde las estaciones se conectan formando un anillo, cada estación está conectada a la siguiente y la última conectada a la primera, cada estación tiene un receptor y un transmisor que hace la función de repetidor, pasando la señal (TOKEN) a la siguiente estación. En una red con Topología en Anillo cada equipo tiene una línea de conexión punto a punto solo con los equipos adyacentes a este, la señal pasa a lo largo del anillo en una dirección o de dispositivo a dispositivo hasta encontrar el equipo de destino. Las desventajas de este tipo de topología es la unidireccionalidad del tráfico, además sin una estación por cualquier desperfecto se encuentra inactiva inhabilitaría toda la red.
Topología Doble Anillo: Esta topología permite que los datos se envíen en ambas direcciones aunque se utiliza un solo anillo a la vez. Esto crea redundancia, o tolerancia a fallos, lo cual significa que en caso de un fallo en el anillo, los datos podrán transmitirse por el otro anillo.
Topología Red estrella: en una topología estrella, todos y cada uno de los nodos de la red se conectan a un concentrador. A diferencia de las redes con topología en bus la redes con topología en estrella son mucho más fiables ya que si un nodo se avería no afectara a la red ya que el de distribuir la comunicación en la red es el switch, claro, si el switch se avería imposibilitaría la comunicación entre los equipos de la red. Para implementar este tipo de redes se usará como medio de transmisión par trenzado (UTP o STP). Lógicamente una red con Topología de Estrella es más cara en comparación con una red con Topología en Bus, ya que se necesita hardware adicional (switch).
Ventajas:
- Gran facilidad de instalación.
- Posibilidad de desconectar elementos de red sin causar problemas.
- Facilidad para la detección de fallos y su reparación.
Desventajas:
- Requiere más cable que la topología de bus.
- Un fallo en el concentrador provoca el aislamiento de todos los nodos a él conectados.
- Se han de comprar hubs o concentradores.
TOPOLOGÍA DE ESTRELLA EXTENDIDA
La Topología en Estrella Extendida es desarrollada a partir de la topología en Estrella. Esta topología conecta estrellas individuales conectando los switches como se muestra en la figura, esto permite extender el tamaño de la red.
Topología Red Bus: consiste en un cable con un terminador en cada extremo del que se “cuelgan” todos los elementos de una red. Todos los Nodos de la Red están unidos a este cable. En este tipo de redes todos los equipos están conectados por un solo cable (Bus) como se muestra en la figura. Para implementar este tipo de redes se usará como medio de transmisión cable coaxial. La Topología en Bus es la forma más sencilla y barata de implementar una red sin embargo, esta topología es poco fiable, ya que si una de las conexiones es defectuosa afectara a toda la red.
VENTAJAS:
- Mayor estabilidad
- Mayor velocidad
- De fácil reparación
- Es fácil conectar nuevos nodos a la red.
- Requiere menos cable que una topología estrella.
DESVENTAJAS:
- Si el nodo central falla, toda la red deja de transmitir.
- Limitada con la capacidad del nodo central
- Si un nodo falla todo ese segmento también cae.
- Se requieren terminadores.
- Es difícil detectar el origen de un problema cuando toda la red “cae”.
- No se debe utilizar como única solución en un gran edificio.
Topología árbol (tree): hay equipos que se conectan a un concentrador primario y otros se conectan a uno secundario. También conocida como topología jerárquica se desarrolla de forma similar a la topología en Estrella extendida, pero en lugar de conectar todos los switches entre sí, el sistema se conecta un equipo que contrala el tráfico de la red.
Ventajas:
- Es altamente escalable
- Si un nodo falla el resto no se ve afectado
- Fácil mantenimiento
- Fácil identificación de fallas.
Desventajas:
- Se requiere mucho cable
- Si se cae el segmento principal toda la red cae.
- Si se cae un nodo todo ese segmento también cae.
TOPOLOGÍAS HÍBRIDAS
Una Topología Híbrida se refiere a la red que combina las distintas topologías de red conocidas para formar una topología mayor como podemos visualizar en el gráfico.
Servicios del ISP
Un Proveedor de Servicios de Internet (ISP) constituye el eslabón entre la red doméstica y la Internet. Un ISP puede ser el proveedor de cable local, un proveedor de servicio de telefonía fija, la red celular que brinda su servicio de teléfono inteligente o un proveedor independiente que alquila ancho de banda en la infraestructura de red física de otra empresa. Muchos ISP también ofrecen servicios adicionales a sus suscriptores, tal como se indica en la ilustración. Estos servicios pueden incluir cuentas de correo electrónico, almacenamiento en red y hosting de sitios web, además de servicios automatizados de copia de respaldo o seguridad. Los ISP son fundamentales para las comunicaciones a través de la red global de Internet. Cada ISP se conecta a otros ISP para formar una red de enlaces que interconectan usuarios en todo el mundo.
Los ISP están conectados de una manera jerárquica que garantiza que el tráfico de Internet generalmente tome el camino más corto desde el origen hasta el destino. La red troncal de Internet es como una súper autopista de la información que proporciona enlaces de datos de alta velocidad para conectar las diversas redes de proveedores de servicios en las principales áreas metropolitanas de todo el mundo. El medio principal que conecta la red troncal de Internet es el cable de fibra óptica. Generalmente, este cable se instala bajo tierra para conectar ciudades dentro de un continente. Los cables de fibra óptica también se tienden bajo el mar para conectar continentes, países y ciudades.
Conexiones de ISP
La interconexión de los ISP que conforman la red troncal de Internet es una red compleja de cables de fibra óptica con conmutadores y enrutadores de red costosos que dirigen el flujo de información entre los hosts de origen y de destino. Los usuarios domésticos promedio no conocen la infraestructura fuera de su red. Para un usuario doméstico, la conexión al ISP es un proceso bastante simple. La parte superior de la figura muestra la opción de conexión a un ISP más simple. Es un módem que proporciona una conexión directa entre una computadora y el ISP.
Sin embargo, esta opción no debería utilizarse porque su computadora no está protegida en Internet. Como se muestra en la parte inferior de la figura, necesita un enrutador para conectar con seguridad una computadora a un ISP. Esta es la opción de conexión más común. Consiste en utilizar un enrutador integrado inalámbrico para conectarse al ISP. El enrutador incluye un conmutador para conectar hosts cableados y un AP inalámbrico para conectar hosts inalámbricos. El enrutador también proporciona información de direccionamiento IP del cliente y seguridad para los hosts internos.
Conexiones de Cable y DSL
La mayoría de los usuarios de redes domésticas no se conectan a sus proveedores de servicios con cables de fibra óptica. En la figura se ilustran opciones de conexión comunes para oficinas pequeñas y usuarios residenciales. Los dos métodos más comunes son los siguientes:
Cable – Por lo general, es un servicio ofrecido por proveedores de servicios de televisión por cable. La señal de datos de Internet se transmite a través del mismo cable coaxial que transporta la señal de televisión por cable. Esta opción proporciona una conexión a Internet siempre activa y de un ancho de banda elevado. Se utiliza un módem por cable especial que separa la señal de datos de Internet de las otras señales que transporta el cable y proporciona una conexión Ethernet a un equipo host o a una LAN.
DSL – La Línea de Suscriptor Digital proporciona una conexión a Internet siempre activa y de un ancho de banda elevado. Requiere un módem de alta velocidad especial que separa la señal DSL de la señal telefónica y proporciona una conexión Ethernet a un equipo host o a una LAN. La señal DSL se transmite a través de una línea telefónica, que está dividida en tres canales. Uno de los canales se utiliza para llamadas telefónicas de voz. Este canal permite que una persona reciba llamadas telefónicas sin desconectarse de Internet.
El segundo es un canal de descarga más rápido y se utiliza para recibir información de Internet. El tercer canal se utiliza para enviar o subir información. Por lo general, este canal es un poco más lento que el canal de descarga. La calidad y velocidad de la conexión DSL depende principalmente de la calidad de la línea telefónica y de la distancia desde la oficina central de su compañía telefónica. Cuanto más lejos esté de la oficina central, más lenta será la conexión.
Opciones de Conectividad Adicionales
Otras opciones de conexión a un ISP para usuarios domésticos incluyen las siguientes:
Red celular: El acceso a Internet celular utiliza una red de telefonía celular para conectarse. En cualquier lugar donde tenga cobertura de telefonía móvil, puede tener acceso a Internet. El rendimiento se verá limitado por las capacidades del teléfono y la torre celular a la que se conecte. La disponibilidad del acceso a Internet por redes celulares es una gran ventaja para gente que vive en áreas sin acceso a otro tipo de conectividad a Internet, o para personas que van siempre de un lado a otro. La desventaja de la conectividad celular es que la empresa que presta el servicio suele medir el uso del ancho de banda de la conexión y puede cobrar tarifas adicionales por el ancho de banda que supere el plan de datos contratado.
Satélite: El servicio satelital es una buena opción para hogares u oficinas que no tienen acceso a DSL o cable. Las antenas parabólicas (ver la figura) requieren una línea de visión despejada hasta el satélite, por lo que podrían no ser adecuadas para zonas muy boscosas o lugares que posean algún otro tipo de obstrucción aérea. Las velocidades varían según el contrato, pero suelen ser buenas. Los costos de equipos e instalación pueden ser elevados (consulte con el proveedor para conocer las ofertas especiales) y luego se paga una tarifa mensual módica. Al igual que en el caso del acceso por redes celulares, la disponibilidad del acceso satelital a Internet es una gran ventaja para áreas que no tienen acceso a otro tipo de conectividad a Internet.
Teléfono de marcación: Una opción económica que utiliza cualquier línea telefónica y un módem. Para conectarse al ISP, el usuario llama al número telefónico de acceso del ISP. El bajo ancho de banda proporcionado por una conexión de módem de acceso telefónico generalmente no es suficiente para una gran transferencia de datos, aunque es útil para el acceso móvil mientras viaja.
La opción de conexión de módem de acceso telefónico solo se debe considerar cuando no haya opciones de conexión más veloces disponibles. En áreas metropolitanas, muchos departamentos y oficinas pequeñas se conecten directamente mediante cables de fibra óptica. Esto permite que los proveedores de servicios de Internet proporcionen velocidades de ancho de banda más elevadas y admitan más servicios, como internet, teléfono y TV. Las opciones de conexión varían según la ubicación geográfica y la disponibilidad del proveedor de servicios.