Tipos de Redes.
Hay varios criterios por los que se pueden clasificar las redes de ordenadores, según su tecnología, su tamaño, su topología... En este apartado vamos a centrarnos en dos aspectos considerados como fundamentales y que permiten determinar exactamente la situación actual de las redes de ordenadores.
5.1. Por su tecnología de transmisión.
Básicamente hay dos tipos de tecnologías de transmisión: redes broadcast o de difusión
y redes punto a punto.
a) Redes de difusión.
En las redes broadcast hay un único canal de comunicación, compartido por todos los ordenadores de la red. Los ordenadores envían mensajes cortos, denominados tramas, que llegan al resto de los ordenadores de la red (con las salvedades que estudiaremos en el capítulo (2). Sin embargo, esto no quiere decir que todos los mensajes tengan como destinatarios, siempre, la totalidad de los ordenadores de la red.
Los protocolos que se utilizan en estas redes deben permitir determinar cuándo un mensaje se envía a todos los computadores o cuándo lo hacen únicamente a uno, del mismo modo, deben preocuparse de controlar que no se produzcan colisiones.
En la trama, aparte de la información propiamente dicha, hay un campo que indica el origen y el destino de dicha información. Pudiendo determinarse si el mensaje se envía a todos, a uno, o varios ordenadores en concreto.
Nota:
Es importante entender que las redes de difusión se caracterizan por tener a todos los equipos compartiendo el mismo medio por lo que se deben establecer mecanismos que controlen el acceso de los ordenadores.
Este medio compartido permite el envío de mensajes de Broadcast (en inglés esté término se emplea cuando se transmite algo en todas direcciones o se mira alrededor, se dispersan las semillas en la siembra, etc.) de ahí que a las redes de difusión.
Cuando el mensaje se dirige teniendo como remitentes al resto de los equipos de la red estamos enviando un mensaje de Broadcast. En el caso de que un host realice esta operación, todos los ordenadores reciben el mensaje y lo procesan. Sin embargo, si el mensaje no es de Broadcast, al ser un medio compartido y, dependiendo del dispositivo de interconexión, puede que todos los equipos lo reciban, pero, en este caso, si la trama no iba dirigida a él, la ignora.
Nota faltante:
En una red se producen mensajes de broadcast en situaciones muy diversas, por ejemplo cuando un ordenador se conecta a una red envía un mensaje de este tipo en busca de un servidor que le pueda asignar una dirección IP, también, cuando desconoce una dirección MAC (dirección de la tarjeta de red del host de destino) de un equipo, envía otro mensaje de Broadcast al resto de los host de su red para que alguno le pueda proporcionar esta información.
En definitiva, al tratarse de un medio compartido, todos los equipos reciben los mensajes enviados por el resto, sin embargo, estos mensajes pueden estar, efectivamente, dirigidos a todos (mensaje de Broadcast) o sólo a uno de ellos, en cuyo caso el resto de los equipos ignoraría la trama recibida.
Analogíoas.
La diferencia entre los mensajes de Unicast, Multicast y Broadcast lo podríamos representar con la siguiente analogía: Nos encontramos en un centro comercial y por megafonía solicitan la presencia del propietario de un vehículo que lo ha dejado mal aparcado. Todo el mundo lo escucha, pero sólo debe responder una persona. Ahora llega la hora de cierre de los comercios, en el centro comercial hay tanto comercios como restaurantes, a través de la megafonía se pide a los comerciantes que cierren sus negocios, este mensaje se dirige a algunas de las personas del centro comercial, pero no a todas, sin embargo, el mensaje es oído por todos.
Por último, se da un aviso de evacuación porque se ha producido un incendio en uno de los restaurantes. Todas las personas abandonan el centro.
En este tipo de redes, el problema principal, es la asignación del canal, ya que éste es único, y debe ser compartido por todos los ordenadores. Para solucionar esto, se han creado múltiples protocolos, que pertenecen al nivel MAC (Control de Acceso al Medio). Hay dos métodos:
Asignación estática: usa la multiplexación, para dividir el ancho de banda del canal entre los ordenadores que lo usan. Es decir, si un canal posee 100 Mb de ancho de banda y disponemos de diez host conectados al medio, éste es dividido en diez partes de 10 Mb, reservando una de ellas para cada uno de los host. Este sistema de asignación permite que cada ordenador no dependa del resto para comunicar aunque, si sólo necesita enviar datos uno de ellos, los otros 90 Mb están desaprovechados. Su mayor ventaja es que se evitan
las interferencias y colisiones.
Para pensar:
Si en una localidad cada coche pudiera circular únicamente por una serie de calles, nunca encontraría atascos ni otros vehículos que obstruyeran sus vías, pero tal vez, las carreteras estarían infrautilizadas.
Asignación dinámica: que permite gestionar la utilización de un único medio en función de las necesidades de comunicación de los equipos en cada momento; reparte el ancho de banda más eficazmente. En este tipo de asignación se parte de los siguientes supuestos:
• Existe un número de equipos indefinido.
• Sólo se dispone de un canal de comunicación.
• Si se envían dos mensajes a la vez (tramas) se produce una colisión.
• Cualquier equipo puede comunicar en cualquier momento o se debe ajustar a
unos intervalos determinados.
• Los host pueden observar la red y comprobar si el canal está ocupado.
También se puede establecer un sistema en que esto no sea necesario. En función de estos supuestos se han creado distintos protocolos de acceso al medio, en redes Ethernet uno de los protocolos más usados, es CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). El ordenador que quiere transmitir, examina si el canal lo está usando otro, en este caso espera para transmitir. Si hubiera un choque, la transmisión se detendría. El conjunto de normas IEEE 802.3, siguen este protocolo.
Analogía:
Imaginemos que nos encontramos en un cruce de calles y nos queremos incorporar. Podemos tener un ceda el paso o un semáforo; en el primer caso, miramos para comprobar si no hay tráfico y, en ese caso, nos incorporamos. Si lo que nos encontramos es un semáforo, en esta situación deberemos esperar a que nos de paso. Ambos son dos sistemas de control de acceso al medio.
b) Redes punto a punto.
La otra tecnología, son las redes punto a punto. En este caso, las conexiones son punto a punto, entre pares de ordenadores. Se establece una comunicación directa entre los dos ordenadores.
Hasta que un mensaje llega a su destino, puede pasar por varios nodos intermedios. Dado que normalmente, existe más de un camino posible, hay algoritmos de encaminamiento (routing), que lo gobiernan.
Este tipo de redes, usa dos tecnologías diferentes:
• Conmutación de circuitos: en las que se establece un “circuito” entre los dos puntos, mientras dura la conexión.
• Conmutación de paquetes: en las que el mensaje se divide en partes, denominadas paquetes, que se envían independientemente unos de otros, incluso desordenados y por distintos caminos, hasta su destino, donde se debe reordenar y recomponer el mensaje.
c) Diferencias entre las dos tecnologías.
Generalmente, las redes de área local (LAN), suelen usar la tecnología broadcast, mientras que las redes más extensas (WAN), suelen usar la tecnología punto a punto. Las diferencias fundamentales entre las redes que usan tecnología broadcast y punto a punto son:
Broadcast Punto a punto
Fundamentalmente empleada en redes
locales (LAN)
Fundamentalmente empleada en redes de
largo alcance (WAN)
El software es más simple puesto que no
necesita emplear algoritmos de routing y el control
de errores es de extremo a extremo.
Los algoritmos de routing pueden llegar a ser
muy complejos. Se necesitan dos niveles de
control de errores: entre nodos intermedios y entre
extremos.
Para que la estación reciba el mensaje, debe
reconocer su dirección en el campo de destino.
La información se recibe. Una vez leído el
mensaje se procesa si va dirigido a la estación, o
se reenvía si tiene un destino diferente.
Un único medio de transmisión debe soportar
todos los mensajes de la red, por lo que son
necesarias líneas de alta velocidad (>1 Mbps)
Varias líneas de comunicación pueden
funcionar en paralelo, por lo que pueden usarse
líneas de baja velocidad (2-50 kbps)
Los principales retrasos son debidos a las
esperas para ganar el acceso al medio.
Los principales retardos son debidos a la
retransmisión del mensaje entre varios nodos
intermedios.
El medio de transmisión puede ser totalmente
pasivo y por ello más fiable.
El medio de transmisión incluye nodos
intermedios por lo que es menos fiable.
Se necesitaría duplicar las líneas en caso de
que se quiera asegurar la funcionalidad ante fallos.
La redundancia es inherente siempre que el
número de conexiones de cada nodo sea mayor
de dos.
Los costes de cableado de la red son
menores. Sólo es necesario una tarjeta de
interface por estación.
Los costes de cableado son superiores, y la
estación requiere al menos dos tarjetas de
interfaces.
Fuente: FACYT (Redes de computadores)
5.2. Por su tamaño.
Por su tamaño pueden dividirse en:
a) Redes de área local (LAN: Local area network).
Son redes privadas con un medio físico de comunicación propio. Se consideran
restringidas a un área geográfica determinada: centro docente, empresa, etc. aunque
puedan extenderse en varios edificios empleando distintos mecanismos y medios de
interconexión. En las redes de área local, la longitud máxima de los cables, que unen
las diferentes ordenadores, puede ir desde 100 metros, con cable de par trenzado,
hasta algunos kilómetros en segmentos unidos por fibra óptica. La velocidad de
transmisión típica va desde los 10 Megabit/s hasta 1 Gigabit/s en la actualidad.
b) Redes metropolitanas (MAN: Metropolitan area network).
Este tipo de redes es similar en su estructura y funcionamiento a las LAN, si bien
ocupan una mayor extensión geográfica y pueden ser públicas o privadas. Disponen de
una serie de estándares específicos que las diferencian de las redes LAN y WAN. Uno
de estos estándares es conocido como DQDB (Bus Dual de Cola Distribuida) y está
adaptado a las características de las redes MAN, que no necesitan elementos de
conmutación y dirigen la información empleando dos cables unidireccionales, es decir,
un bus doble en el que cada uno de los cables opera en direcciones opuestas.
En este tipo de redes no se pueden producir colisiones ya que no es un medio
Ethernet, sino que se procuran métodos para el control de acceso al medio, los
generadores de tramas emiten de forma regular una estructura de trama que permite la
sincronización de los equipos a la hora de transmitir, ya que podrán acceder al medio
cuando un contandor interno (sincronizado por la trama enviada por el generador) se
ponga a cero.
Cada nodo recibe la información por un bus de los nodos posteriores y envía por el
otro, de manera que puede estar emitiendo y recibiendo información de forma
simultánea.
c) Redes de área extensa (WAN: wide area network).
Consisten en ordenadores y redes de área local y metropolitanas, unidas a través
de grandes distancias, conectando equipos y redes a escala nacional o internacional.
La comunicación se consigue mediante routers (encaminadores) y en algunos casos
gateways (llamados también convertidores de protocolos o pasarelas).
Sus características son:
• Velocidades de transmisión lentas comparadas con redes de área local.
• Alta tasa de errores, necesitando sistemas de detección y recuperación
de errores.
• Posibilidad de reconfiguración de las redes debido a su menor fiabilidad.
• Técnicas de almacenamiento y reenvío (Store and Fordward) en los
nodos de comunicación.
Están compuestas por un conjunto de nodos interconectados donde los datos son
encaminados a través de los mismos desde un emisor hasta el receptor. La
comunicación entre los nodos se puede establecer mediante tres sistemas de
conmutación:
• Conmutación de circuitos: Se establece una comunicación dedicada
entre los nodos. El camino queda fijado durante toda la llamada se
transmitan o no datos. El circuito de llamada se establece de manera
similar a una llamada telefónica y se comporta como un circuito
dedicado, aunque solo mientras dura la conexión.
Nota:
La conmutación de circuitos es la técnica que emplean las líneas telefónicas. Cada
teléfono está conectado a una centralita, que al recibir la solicitud de llamada hacia
un número de teléfono, abre una línea hacia ese número o hacia otra centralita,
hasta que se consigue que exista un circuito real de comunicación entre ambos
teléfonos. Es decir, la petición de llamada y la conversación ocupan una línea que
puede circular por todo el globo, conectando una a una las líneas que unen ambos
teléfonos. De ahí que, cuando llame alguien a nuestro teléfono y estemos
hablando, no puede acceder a la línea, ya que está ocupada.
Este sistema sería similar a lo que sucede cuando se desplaza un alto cargo en un
vehículo oficial de un lugar a otro. Se establece una ruta entre su domicilio y el lugar al
que se desplaza, la policía bloquea todos los accesos a esa ruta y el vehículo oficial
realiza el traslado sin que llegue a coincidir con ningún otro vehículo. Una vez que ha
finalizado el desplazamiento se vuelven a abrir las carreteras.
• Conmutación de mensajes: El emisor añade al mensaje la dirección de
destino pasando de un nodo al siguiente sin establecer un circuito físico
entre los nodos que se comunican.
• Conmutación de paquetes: Consigue mejor rendimiento que las
anteriores. La información se divide en paquetes -grupos de bits- que
tienen una parte destinada a los datos propiamente dichos y otra a las
señales de control como son el origen y el destino, los mecanismos de
recuperación de errores, etc. Tienen una longitud máxima permitida y si
se excede pueden ser divididos en paquetes mas pequeños. Se
retransmiten nodo a nodo y se certifica sin están libres de errores antes
de reenviarlos al nodo siguiente.
Nota:
En una red WAN pueden darse distintos tipos de tecnologías, lo que supone
que, en algunos casos, una trama de datos deba dividirse todavía más, en
función del paso de una red a otra. Una vez que se ha producido esta
división, los paquetes no se vuelven a unir hasta el host de destino.
INTERNET
Internet es una red de redes, aún más, es “la red de redes”.
Conecta multitud de redes, de distinta índole, tamaño, características,
etc., distribuidas por todo el mundo. Las redes pueden ser
públicas: institucionales, educativas, o privadas: empresariales, de
ocio, etc. La conexión es posible entre redes de distintas
plataformas y ambientes.
Esta conexión, entre redes tan distintas, es posible porque
todas utilizan el mismo protocolo de comunicación, el TCP/IP. En
realidad son dos protocolos, TCP (Transmisión Control Protocol) e
IP (Internet Protocol).
Los ordenadores se suelen comunicar usando la tecnología punto a punto, por
medio de paquetes, que contienen, por un lado, la dirección del origen y el destino, y
por otro, los datos a transmitir. Todo este proceso, está regido por una serie de normas
incluidas en los protocolos TCP/IP.
Cada ordenador está identificado inequívocamente por su dirección IP. Está
constituida por cuatro números separados por puntos, de la forma 172.244.232.16
(cuatro octetos binarios). Las tramas de datos circulan por las distintas redes dirigidas
por los enrutadores, hasta que llegan a la dirección de destino.
Además de la dirección IP, también puede identificarse un ordenador por su
nombre de dominio. Estos tienen una estructura jerárquica. Son una serie de letras
separadas por puntos, de la forma cnice.mecd.es Esta forma es más fácil de recordar,
ya que cada palabra entre puntos puede tener un significado.
Entre la dirección IP y el nombre de dominio hay una relación biunívoca. De esta
forma siempre que se da el nombre de un ordenador, en realidad se da su dirección IP.
Nota:
Cuando al configurar una conexión a la red en un equipo introducimos el DNS
primario y secundario, lo que estamos haciendo es indicarle a nuestro ordenador
dónde debe pedir información para que las direcciones de Internet que escribimos en
formato texto sean traducidas a direcciones IP. En definitiva, un DNS es un
ordenador al que identificamos con su dirección de internet (dirección IP) que
contiene una base de datos donde se asocian las direcciones IP con sus
correspondientes nombres de dominio.
