Redes y la comunicación de datos: conceptos de mensaje, emisor y receptor; codificación, descodificación, transductor y canal.

 

 Una red es un conjunto de ordenadores que cumplen las siguientes características: 

  • Se encuentran interconectados mediante algún medio de transmisión y pueden intercambiar y compartir información. 
  • Son autónomos, es decir, tienen cierta potencia de cálculo (pueden realizar procesado de datos) y no son controlados por otros computadores centrales. 

En la primera época de la Informática existían grandes ordenadores centrales y los usuarios accedían a ellos a través de terminales formados únicamente por monitor y teclado. Esta estructura no es una red porque los terminales son tontos, es decir, no realizan ningún tipo de cálculo y se limitan a enviar y recibir datos. 

La red más simple consiste en la conexión de dos ordenadores, permitiendo compartir ficheros, impresoras y recursos en general. A partir de aquí, la complejidad puede aumentar hasta conectar miles de ordenadores a lo largo del mundo (Internet). La complejidad de una red y su tamaño depende de las necesidades que está cubra. La forma de conectar ordenadores es variable, y puede ser básicamente, mediante cable o a través de ondas.

 

VENTAJAS DE LAS REDES
 
Las redes de ordenadores proporcionan a las empresas una serie de beneficios que justifican su despliegue:

  • Compartir programas y archivos. Los programas y sus archivos de datos se almacenan en el servidor de archivos, de forma que puedan acceder a ellos muchos usuarios de la red. Al comprar los programas, solo necesita adquirir licencias para el número de usuarios que van a utilizar la aplicación simultáneamente. Cuando una persona deja de usar el programa, la licencia queda disponible para otro usuario. 
  • Compartir los recursos de la red. Entre los recursos de la red se encuentran las impresoras, los dispositivos de almacenamiento, etc. Es fácil justificar el coste de la adquisición de impresoras de calidad o dispositivos de almacenamiento masivo cuando un gran número de usuarios puede acceder simultáneamente a ellos. 
  • Compartir bases de datos. Las redes son plataformas ideales para aplicaciones de bases de datos y para compartir la información. Cuando se implementan funciones de bloqueo de registros, varios usuarios pueden acceder simultáneamente a archivos de bases de datos. El bloqueo de registros asegura que los usuarios no podrán editar a la vez un mismo registro, o sobrescribir las modificaciones realizadas por otra persona. 
  • Disminución del coste de los equipos para los puestos de trabajo. Las redes ofrecen la posibilidad de conectar puestos de trabajo de bajo coste que accedan a los recursos compartidos en servidores de altas prestaciones o compartan impresoras sofisticadas y otros periféricos. 
  • Gestión centralizada. Lo que antes eran servidores departamentales pueden concentrarse en un único lugar, donde resulta mucho más fácil realizar las actualizaciones del hardware, las copias de seguridad del software y el mantenimiento y protección del sistema. 
  • Seguridad. Las redes implementan mecanismos sofisticados de seguridad. Sólo las personas autorizadas pueden acceder a la red, pudiéndose restringir tanto la ejecución de determinadas aplicaciones como el acceso en un horario específico o desde ciertos equipos. 
  • lnterconectividad. Las redes modernas son vistas como plataformas a las que se puede conectar cualquier tipo de ordenador, independientemente del sistema operativo, y dar acceso al sistema a prácticamente cualquier usuario. La mayoría de los sistemas de red soportan protocolos estándar de interconexión de redes como TCP/IP, de modo que interconectan redes más allá de las redes departamentales. El soporte del protocolo TCP/IP implica que el sistema operativo puede interactuar con cualquier otro sistema operativo cliente o servidor, incluyendo sistemas UNIX, servidores y clientes Windows, etc. 
  • Mejoras en la organización de la empresa. Los usuarios que trabajan en un departamento concreto no necesitan estar ahora en una misma localización física. Sus oficinas pueden estar situadas en lugares donde sean más útiles para la impresa. La red los une al resto de compañeros de departamento. Esta forma de organización es de especial interés en proyectos especiales donde las personas de distintos departamentos necesitan trabajar en estrecha colaboración.
 
COMPONENTES DE LAS REDES:
 
Una red está formada tanto por componentes hardware como software. 

Entre los componentes hardware de una red están: 
  • Las tarjetas de comunicaciones que se deben instalar en todo ordenador para soportar la conexión a la red. 
  • Los cables de conexión entre los diferentes equipos de la red, como servidores y estaciones de trabajo. 
  • Los dispositivos de interconexión que conectan entre sí los diferentes equipos de la red. 
  • Los servidores, que serán aquellos equipos que ofrecen servicios a los demás equipos conectados a la red. 
  • Las estaciones de trabajo, es decir, cada uno de los ordenadores conectados a los servidores. 
  • Los recursos compartidos hardware, éstos serán los periféricos interconectados en red a disposición de los usuarios: impresoras, unidades de almacenamiento, plotters o trazadores gráficos, etc. 

En cuanto a los componentes software de una red cabe destacar:
  • Los programas controladores tanto de tarjetas de comunicaciones como de los equipos periféricos. 
  • Los sistemas operativos de red (NOS) que la gestionan como un conjunto. 
  • Los recursos compartidos software, es decir, el conjunto de aplicaciones y ficheros a disposición de los diferentes usuarios.

 

TIPOS DE REDES

Existen multitud de redes, cada una de ellas con unas características específicas que las hacen diferentes al resto.  Podemos clasificar las redes en diferentes tipos, atendiendo a distintos criterios.   Las clasificaciones que se ofrecen aquí son las más comunes.

  • según el criterio de  la titularidad de la red pueden ser: privadas y públicas.
  • según el criterio de la  topología de la red pueden ser: Malla, Estrella, Bus, Árbol, anillo, doble anillo y mixta.
  • según el criterio de transferencia de la información pueden ser: commutadas (punto a punto) y de difusión (multipunto).
  • según el criterio de localización geográfica pueden ser: PAN, WAN, CAN, MAN y WAN.

 

 REDES SEGÚN MÉTODO DE TRANSMISIÓN

Esta clasificación tiene en cuenta la técnica empleada para transferir la información desde el origen al destino.

Redes de difusión (multipunto): En este caso, un equipo o nodo envía la información a todos los nodos y es el destinatario el encargado de seleccionar y captar esa información. Esta forma de transmisión está condicionada por la topología de la red, ya que se caracteriza por disponer de un único camino o vía de comunicación que debe ser compartido por todos los nodos o equipos. Esto quiere decir que la red debe tener una topología en bus o anillo, o debe estar basada en enlaces por ondas de radio.  Este es el tipo de transmisión utilizado en redes de área local.

Redes conmutadas (punto a punto): En este tipo de redes, un equipo origen (emisor) selecciona un equipo con el que quiere conectarse (receptor) y la red es la encargada de habilitar una vía de conexión entre los dos equipos. Normalmente pueden seleccionarse varios caminos candidatos para esa vía de comunicación que puede o no dedicarse exclusivamente a la misma. Existen tres métodos para el establecimiento de la conexión y la transmisión de la información: 
 
Conmutación de circuitos: En este tipo de comunicación, se establece un camino único dedicado. La ruta que sigue la información se mantiene durante todo el proceso de comunicación, aunque existan algunos tramos de esa ruta que se compartan con otras rutas diferentes. La información se envía integra desde el origen al destino, y viceversa, mediante una línea de transmisión bidireccional. Una vez finalizada la comunicación, es necesario liberar la conexión. En general, se seguirán los siguientes pasos: 
                      1. Establecimiento de la conexión. 
                      2. Transferencia de la información 
                      3. Liberación de la conexión. 
Este método es el empleado en una llamada telefónica normal. Por ejemplo, se supone que se desea comunicar los equipos A y E. Inicialmente, se establece la conexión entre los dos ordenadores. La ruta que seguirá la información para llegar desde el equipo A hasta el E pasará por los nodos 1, 2 y 4. Una vez fijada la ruta se enviarán los datos. Cuando se finalice la transferencia de los datos, se liberará la conexión.
 
 
Conmutación de paquetes: En este caso de conmutación, el mensaje que se quiere enviar se divide en fragmentos, denominado paquetes, cada uno de los cuales es enviado a la red y circula por ésta hasta que llega a su destino.  Cada paquete se encamina de manera independiente de los demás; es decir, cada fragmento puede seguir una ruta diferente. Cada paquete tendrá que incluir, a parte de la información a transmitir, las direcciones que identifican al origen y al destino. En este caso, la red no puede controlar el camino seguido por los paquetes, ni asegurar el orden de llegada a destino. Por tanto, el receptor debe ser capaz de reordenar los paquetes. Este tipo de comunicación es la utilizada en Internet.
 
 
 
 
Conmutación de mensajes: La información que envía el emisor se aloja en un único mensaje con la dirección de destino. El emisor debe enviar primero el mensaje a un nodo intermedio que lo almacena en una cola con otros mensajes que haya recibido. Cuando llega su turno y haya un camino libre, reenviará el mensaje a otro nodo y este nuevo nodo lo enviará a su vez a otro y así las veces que sean necesarias hasta llegar a su destino. El mensaje deberá ser almacenado por completo, y de forma temporal en los nodos intermedios, por lo que estos nodos deben tener una gran capacidad de almacenamiento. Este tipo de conmutación es utilizado en los sistemas telegráficos.
 

 

REDES SEGÚN TOPOLOGÍA DE RED

La topología de la red está definida por la forma en que se interconectan los diferentes equipos de trabajo con uno o varios servidores en una red.  Existen varias topologías básicas de redes, cada una de ellas con sus ventajas e inconvenientes. A continuación se describe cada una de ellas indicando sus características, ventajas e inconvenientes.

Topología en bus: Esta topología une a todos los equipos por un único medio de comunicación (bus), que recorre todas las estaciones que forman la red. Todas las estaciones se encuentran conectadas directamente a través de interfaces físicas llamadas tomas de conexión a un medio de transmisión lineal o bus. Se permite la transmisión bidireccional o full-duplex y ésta circula en todas direcciones a lo largo del bus, pudiendo cada equipo recibir o transmitir. Hay terminales a cada extremo del bus para que las señales no "reboten" y vuelvan al bus.  En esta topología, todas las estaciones disponen al mismo tiempo de la información, pero sólo la estación a la que va destinada la recibe. Por lo que hay disponer de un mecanismo para el identificación de la estación destino de los datos. Además, ya que todas las estaciones pueden transmitir a la vez, hay que implantar un mecanismo que evite que los datos de diferentes comunicaciones interfieran entre si.  Esta topología es la más fácil de instalar, siendo también de las más económicas. Si se quiere añadir una nueva estación, basta con unirla al bus.  Como inconvenientes, en caso de fallo del medio de comunicación (el cable que forma el bus y que une todos los equipos), el diagnóstico resulta muy difícil, ya que todas las estaciones se desconectan al mismo tiempo.

Topología en anillo: En esta topología todas las estaciones están conectadas formando un anillo.  La red consta de una serie de repetidores (simples mecanismos que reciben y retransmiten información sin almacenarla) conectados unos a otros en forma circular (anillo). Cada estación está conectada a un repetidor, que es el que pasa información de la red a la estación y de la estación a la red. Los datos circulan en el anillo en una sola dirección. Cuando la información llega a un repetidor,  éste tiene la capacidad suficiente como para reenviarla a su estación (si él es el destinatario de dicha información) o dejarla pasar. Cuando la información llega a la estación origen, es eliminada de la red.  Debe de haber una cooperación entre las estaciones para no solapar la información de varias estaciones a la vez.  Si se conectan al anillo gran número de estaciones, puede que el retardo del flujo sea excesivo para aplicaciones en tiempo real.  Al igual que en la topología de bus, si se presenta un fallo en el medio de comunicación, se bloquea la red totalmente. Las averías en las estaciones se resuelven montando un sistema que permita puentear el equipo averiado para poder cerrar el anillo, y permitir que la red siga funcionando.

Topología en estrella: En esta topología todas las estaciones están unidas a un nodo central, que realiza funciones de conmutación. Desde el nodo central sale el cableado para cada estación. Los equipos se comunican unos con otros a través del nodo central. Hay dos formas de funcionamiento de este nodo: 1. El nodo central es un mero repetidor de la información que le llega (cuando le llega información desde cualquier estación, la retransmite a todas las demás), en cuyo caso,  la red funciona igual que un bus; 2. El nodo central tras almacenar y analizar la información que le llega,  la reenvía hacia su destino (para ello necesita conocer datos del destino).  Esta topología tiene la ventaja de ser segura en cuanto a averías de estaciones o del cable, ya  que si se avería una estación, las demás pueden seguir funcionando normalmente, y una avería del cable no rompe todo el segmento de la red, sólo el que enlaza con ese equipo.  Es muy flexible, ya que se puede disminuir o aumentar el número de equipos con gran facilidad.  Es muy sencillo diagnosticar problemas de conexión, ya que cada estación de trabajo dispone de un cable que le une con el nodo central. Si una estación deja de funcionar, enseguida se puede acotar el área donde puede estar el fallo.  Entre los inconvenientes está que para conectar cada estación se necesita gran cantidad de  cable. Además, si se avería el nodo central, la avería es crítica, ya que puede colapsar la red. También,  si hay un gran número de conexiones, se puede perder el control del cableado en el nodo central. Por  último, no permite transmitir grandes flujos de información porque puede colapsarse el nodo central.

Topología en árbol: La topología en árbol es similar a la de bus pero se permiten ramificaciones a partir de un punto llamado raíz, aunque no se permiten bucles. Este tipo de topología permite establecer una jerarquía clasificando las estaciones en grupos según el controlador al que están conectadas. Mantiene características similares a la topología de estrella, pero reduce la longitud de los medios de comunicación (cables, repetidores, ... ) aumentando el número de nodos. Un fallo en un nodo deja incomunicados solamente al conjuntos de nodos conectados al mismo medio de transmisión (bus).  Se adapta bien a redes conectadas a grandes distancias. No son frecuentes en redes de área local.

Topología en malla: En esta topología todas las estaciones están conectadas entre sí. Su ventaja fundamental es que es muy fiable frente a fallos, ya que si un nodo falla, sólo él queda aislado. Si una ruta entre dos nodos falla, siempre se puede encontrar un camino alternativo entre dos equipos.  Aunque depende del número de equipos que forman la red, el coste de instalación de esta topología es elevado ya que se necesitan cables para conectar todos los nodos entre sí. 
Admite tráficos elevados de información con retardos pequeños.

Topología irregular o mixta: Cada nodo debe estar conectado, como mínimo, por un enlace, pero no existen más restricciones. Esta topología es la más utilizada en redes que ocupan zonas geográficas amplias. Esta topología permite la búsqueda de rutas alternativas cuando falla alguno de los enlaces.

 

REDES SEGÚN LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA

 La localización geográfica de la red es un factor a tener en cuenta a la hora de diseñarla y montarla. 

  • PAN. Personal Area Network.:  Una red de área personal es una red que se extiende pocos metros.  Suelen ser inalambricas y de baja velocidad.  
  • LAN. Red de área local (LAN “Local Area Network”): Estas redes están formados por uno o varios segmentos de red conectados mediante dispositivos especiales. Son utilizadas por pequeñas y medianas empresas. Su cobertura suele abarcar como máximo un edificio. El medio de transmisión que se utiliza de forma general es el cable, aunque la transmisión también puede ser inalámbrica (WiFi). Es común que la red LAN sea propiedad de la misma entidad propietaria de los dispositivos conectados a la red, por lo que el gasto en adquisición de materiales y mantenimiento de dicha red suele ser elevado. La velocidad de transmisión es mayor en una LAN que en una red de área extensa WAN. 
  • CAN. Red de campus: Una red de campus se extiende a otros edificios dentro del mismo campus o polígono industrial. Habitualmente, las redes de cada edificio se conectan a un tendido de cable principal. Normalmente, la empresa es propietaria del terreno por el que se tiende la línea de comunicación y tiene libertad para poner tantos cables como sean necesarios sin solicitar permisos especiales. 
  • MAN. Red de área metropolitana (MAN “Metropolitan Area Network”): Generalmente, una MAN se extienda dentro de una misma ciudad y se haya sujeta a regulaciones locales. Puede constar de varios recursos públicos o privados, como el sistema de telefonía local, sistemas de microondas locales o cables enterrados de fibra óptica. Usualmente, una empresa local construye y mantiene la red, y la pone a disposición del público. Las redes locales se pueden conectar a la MAN y utilizarla para transferir información entre redes de otras ubicaciones de la empresa dentro del área metropolitana. 
  • WAN Red de área extensa (WAN “World Area Network”): Estas redes permiten unir redes a través de varias ciudades, regiones, países. Son utilizadas por grandes empresas que tienen diseminada su organización a lo largo del mundo. En redes WAN la propiedad no suele ser de la empresa propietaria de los dispositivos conectados, o al menos, una fracción significativa de los recursos de la red son ajenos. Los enlaces WAN son ofrecidos por empresas de telecomunicaciones que utilizan enlaces de líneas telefónicas estándar, líneas telefónicas modificadas para ofrecer un servicio más rápido, fibra óptica, microondas o vía satélite.

 

REDES SEGÚN LA TITULARIDAD DE LA RED

 Esta clasificación atiende a la propiedad de la red, por lo que se puede hacer una división en dos tipos de redes:

  • Redes dedicadas o privadas: Una red dedicada es aquella en la que sus líneas de comunicación son diseñadas e instaladas por el usuario o administrador, o bien, alquiladas a las compañías de comunicaciones que ofrecen este tipo de servicio, y siempre para su uso exclusivo. Un ejemplo de este tipo de red puede ser la red local del aula de informática de un instituto. 
  • Redes compartidas o públicas: Las redes compartidas son aquellas en las que las líneas de comunicación soportan información de diferentes usuarios. Se trata en todos los casos de redes de servicio público ofertadas por las compañías de telecomunicaciones bajo cuotas de alquiler en función de la utilización o bajo tarifas por tiempo. Pertenecen a este grupo las redes telefónicas conmutadas y las redes especiales para transmisión de datos. Ejemplos de este tipo de redes son: la red de telefonía fija, la red de telefonía móvil, las redes de fibra óptica, etc.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuentes y enlaces de interés:
- redes locales                         - ediciones eni
- Riunet Proyecto                     - ipv6.mx
- tlm.unavarra.es                     - ipv6.br
- consulintel_ipv6_spain           - Planificacion course
- mikroways.net                      - Protocolo redes
- Site RedesLocales