Red informática
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Una red de computadoras, también llamada red de ordenadores o red informática, es un conjunto de equipos (computadoras y/o dispositivos) conectados por medio de cables, señales, ondas o cualquier otro método de transporte de datos, que comparten Información (archivos), recursos (CD-ROM, impresoras), servicios (acceso a internet, E-mail, chat, juegos).
Una red de comunicaciones es un conjunto de medios técnicos que permiten la comunicación a distancia entre equipos autónomos (no jerárquica -master/slave-). Normalmente se trata de transmitir datos, audio y vídeo por ondas electromagnéticas a través de diversos medios de transmisión (aire, vacío, cable de cobre, Cable de fibra óptica).
Para simplificar la comunicación entre programas (aplicaciones) de distintos equipos, se definió el modelo OSI por la ISO, el cual especifica 7 distintas capas de abstracción. Con ello, cada capa desarrolla una función específica con un alcance definido.
Sumario
Clasificación de redes
- Por alcance:
- Red de área personal (PAN)
- Red de área local (LAN)
- Red de área de campus (CAN)
- Red de área metropolitana (MAN)
- Red de área amplia (WAN)
- Red de área simple (SPL)
- Red de área de almacenamiento (SAN)
- Por Método de la Conexión:
- Medios guiados: Cable coaxial, cable de par trenzado, Fibra óptica y otros tipos de cables.
- Medios no guiados: radio, infrarrojos, microondas, láser y otras redes inalámbricas.
- Por Topología de red:
- Red en bus
- Red en estrella
- Red en anillo (o doble anillo)
- Red en malla (o totalmente conexa)
- Red en árbol
- Red mixta (cualquier combinación de las anteriores)
- Por la Direccionalidad de los datos (tipos de transmisión)
- Simplex (unidireccionales): un Equipo Terminal de Datos transmite y otro recibe. (p. ej. Streaming)
- Half-Duplex (bidireccionales): sólo un equipo transmite a la vez. También se llama Semi-Duplex (p. ej. una comunicación por equipos de radio, si los equipos no son full dúplex, uno no podría transmitir (hablar) si la otra persona está también transmitiendo (hablando) porque su equipo estaría recibiendo (escuchando) en ese momento).
- Full-Duplex (bidireccionales): ambos pueden transmitir y recibir a la vez una misma información. (p. ej. videoconferencia).
Protocolos de redes
El Protocolo de red o también protocolo de Comunicación es el conjunto de reglas que especifican el intercambio de datos u órdenes durante la Comunicación entre las entidades que forman parte de una red.
- Estándares de redes
- IEEE 802.3, estándar para Ethernet
- IEEE 802.5, estándar para Token Ring
- IEEE 802.11, estándar para Wi-Fi
- IEEE 802.15, estándar para Bluetooth
Algunas tecnologías relacionadas: AppleTalk, ATM, Bluetooth, DECnet, FDDI, Frame Relay, HIPPI, PPP, HDLC, BGAN
Para la disciplina científica y la ingeniería que estudia las redes de ordenadores, una red de ordenadores es el conjunto de ordenadores conectados junto con un sistema de telecomunicaciones con el fin de comunicarse y compartir recursos e información.
Expertos en la materia de discusión del establecimiento de una red dicen que si dos ordenadores están conectados entre sí en forma de medio de comunicaciones constituyen una red. Sin embargo, unos afirman que una red se constituye de tres ordenadores conectados o más.
Por ejemplo, Telecommunications: Glossary of Telecommunication Terms (traducido al español - Telecomunicaciones: glosario de términos de telecomunicación") explica que una red de ordenadores es una red de los nodos de procesamiento de datos que se interconectan con el fin de la comunicación de datos, del término red que se define en el mismo documento como una interconexión de tres entidades o más que se comunican.
Un ordenador conectado a un dispositivo (e.g., conectado a una impresora vía Ethernet, por ejemplo) también puede representar una red de ordenadores, aunque este artículo no trata de dicha configuración.
Este artículo define que se requiere por lo menos dos ordenadores para formar una red. Las mismas funciones básicas de este caso se pueden aplicar a redes más grandes.
Componentes básicos de las redes de ordenadores
El ordenador
La mayoría de los componentes de una red media son los ordenadores individuales, también denominados host; generalmente son sitios de trabajo o servidores.
Tarjetas de red
Para lograr el enlace entre las computadoras y los medios de transmisión (cables de red o medios físicos para redes alámbricas e infrarojos ó radiofrecuencias para redes inalámbricas), es necesaria la intervención de una tarjeta de red o NIC (Network Card Interface) con la cual se puedan enviar y recibir paquetes de datos desde y hacia otras computadoras, empleando un protocolo para su comunicación y convirtiendo esos datos a un formato que pueda ser transmitido por el medio (bits 0's/1's). Cabe señalar que a cada tarjeta de red le es asignado un identificador único por su fabricante, conocido como dirección MAC (Media Access Control), que consta de 48 Bits (6 Bytes). Dicho identificador permite direccionar el tráfico de datos de la red del emisor al receptor adecuados.
El trabajo del adaptador de red es el de convertir las señales eléctricas que viajan por el cable (ej: Red Ethernet) o las ondas de radio (ej: Red Wifi) en una señal que pueda interpretar el ordenador.
Estos adaptadores son unas tarjetas PCI que se conectan en las ranuras de expansión del ordenador. En el caso de ordenadores portátiles, estas tarjetas vienen en formato PCMCIA. En algunos ordenadores modernos, tanto de sobremesa como portátiles, estas tarjetas ya vienen integradas en la placa base.
Adaptador de red es el nombre genérico que reciben los dispositivos encargados de realizar dicha conversión. Esto significa que estos adaptadores pueden ser tanto Ethernet, como Wireless, así como de otros tipos como fibra óptica, Coaxial, etc. También las velocidades disponibles varían según el tipo de adaptador; éstas pueden ser, en Ethernet, de 10, 100 ó 1000 Mbps, y en los inalámbricos de 11 ó 55 Mbps.
Tipos de sitios de trabajo
Hay muchos tipos de sitios de trabajo que se pueden incorporar en una red particular, algo de la cual tiene exhibiciones high-end, sistemas con varios CPU, las grandes cantidades de RAM, las grandes cantidades de espacio de almacenamiento en Disco duro, u otros componentes requeridos para las tareas de proceso de datos especiales, los gráficos, u otros usos intensivos del recurso. (Véase también la computadora de red).
Tipos de servidores
En las siguientes listas hay algunos tipos comunes de servidores y sus propósitos.
- Servidor de archivos: almacena varios tipos de archivo y los distribuye a otros clientes en la red.
- Servidor de impresiones: controla una o más impresoras y acepta trabajos de impresión de otros clientes de la red, poniendo en cola los trabajos de impresión (aunque también puede cambiar la prioridad de las diferentes impresiones), y realizando la mayoría o todas las otras funciones que en un sitio de trabajo se realizaría para lograr una tarea de impresión si la impresora fuera conectada directamente con el puerto de impresora del sitio de trabajo.
- Servidor de correo: almacena, envía, recibe, enruta y realiza otras operaciones relacionadas con e-mail para los clientes de la red.
- Servidor de fax: almacena, envía, recibe, enruta y realiza otras funciones necesarias para la transmisión, la recepción y la distribución apropiadas de los Fax.
- Servidor de la telefonía: realiza funciones relacionadas con la telefonía, como es la de Contestador automático, realizando las funciones de un Sistema interactivo para la respuesta de la voz, almacenando los mensajes de voz, encaminando las llamadas y controlando también la red o el Internet; p. ej., la entrada excesiva del IP de la voz (VoIP).
- Servidor proxy: realiza un cierto tipo de funciones a nombre de otros clientes en la red para aumentar el funcionamiento de ciertas operaciones (p. ej., prefetching y depositar documentos u otros datos que se soliciten muy frecuentemente). También sirve seguridad; esto es, tiene un Firewall (cortafuegos). Permite administrar el acceso a internet en una red de computadoras permitiendo o negando el acceso a diferentes sitios web.
- Servidor del acceso remoto (RAS): controla las líneas de Módem de los monitores u otros canales de comunicación de la red para que las peticiones conecten con la red de una posición remota, responden llamadas telefónicas entrantes o reconocen la petición de la red y realizan los chequeos necesarios de seguridad y otros procedimientos necesarios para registrar a un usuario en la red.
- Servidor de uso: realiza la parte Lógica de la informática o del negocio de un uso del cliente, aceptando las instrucciones para que se realicen las operaciones de un sitio de trabajo y sirviendo los resultados a su vez al sitio de trabajo, mientras que el sitio de trabajo realiza el Interfaz operador o la porción del GUI del proceso (es decir, la lógica de la presentación) que se requiere para trabajar correctamente.
- Servidor web: almacena Documentos HTML, imágenes, Archivos de texto, escrituras, y demás material Web compuesto por datos (conocidos colectivamente como contenido), y distribuye este contenido a clientes que la piden en la red.
- Servidor de reserva: tiene el Software de reserva de la red instalado y tiene cantidades grandes de almacenamiento de la red en discos duros u otras formas del almacenamiento (cinta) disponibles para que se utilice con el fin de asegurarse de que la pérdida de un servidor principal no afecte a la red. Esta técnica también es denominada clustering.
- Impresoras: muchas impresoras son capaces de actuar como parte de una red de ordenadores sin ningún otro dispositivo, tal como un "print server", a actuar como intermediario entre la impresora y el dispositivo que está solicitando un trabajo de impresión de ser terminado.
- Terminal: muchas redes utilizan este tipo de equipo en lugar de puestos de trabajo para la entrada de datos. En estos sólo se exhiben datos o se introducen. Este tipo de terminales, trabajan contra un servidor, que es quien realmente procesa los datos y envía pantallas de datos a los terminales.
- Otros dispositivos: hay muchos otros tipos de dispositivos que se puedan utilizar para construir una red, muchos de los cuales requieren una comprensión de conceptos más avanzados del establecimiento de una red de la computadora antes de que puedan ser entendidos fácilmente (e.g., los cubos, las rebajadoras, los puentes, los interruptores, los Cortafuegos del hardware). En las redes caseras y móviles, que conecta la electrónica de consumidor los dispositivos tales como consolas vídeo del juego está llegando a ser cada vez más comunes.
- Servidor de autenticación: Es el encargado de verificar que un usuario pueda conectarse a la red en cualquier punto de acceso, ya sea inalámbrico o por cable, basandose en el estandar 802.1x y puede ser un servidor de tipo RADIUS.
- Servidor DNS: Este tipo de servidores resuelven nombres de dominio sin necesidad de conocer su dirección IP.
Tipos de redes
- Red pública: una red pública se define como una red que puede usar cualquier persona y no como las redes que están configuradas con clave de acceso personal. Es una red de computadoras interconectados, capaz de compartir información y que permite comunicar a usuarios sin importar su ubicación geográfica.
- Red privada: una red privada se definiría como una red que puede usarla solo algunas personas y que están configuradas con clave de acceso personal.
- Red de área personal (PAN): (Personal Area Network) es una red de ordenadores usada para la comunicación entre los dispositivos de la computadora (teléfonos incluyendo las ayudantes digitales personales) cerca de una persona. Los dispositivos pueden o no pueden pertenecer a la persona en cuestión. El alcance de una PAN es típicamente algunos metros. Las PAN se pueden utilizar para la comunicación entre los dispositivos personales de ellos mismos (comunicación del intrapersonal), o para conectar con una red de alto nivel y el Internet (un up link). Las redes personales del área se pueden conectar con cables con los Buses de la computadora tales como USB y FireWire. Una red personal sin hilos del área (WPAN) se puede también hacer posible con tecnologías de red tales como IrDA y Bluetooth.
- Red de área local (LAN): una red que se limita a un área especial relativamente pequeña tal como un cuarto, un solo edificio, una nave, o un avión. Las redes de área local a veces se llaman una sola red de la localización. Nota: Para los propósitos administrativos, LANs grande se divide generalmente en segmentos lógicos más pequeños llamados los Workgroups. Un Workgroups es un grupo de las computadoras que comparten un sistema común de recursos dentro de un LAN.
- Red de área local virtual (VLAN): Una Virtual LAN ó comúnmente conocida como VLAN, es un grupo de computadoras, con un conjunto común de recursos a compartir y de requerimientos, que se comunican como si estuvieran adjuntos a una división lógica de redes de computadoras en la cuál todos los nodos pueden alcanzar a los otros por medio de Broadcast en la capa de enlace de datos, a pesar de su diversa localización física. Con esto, se pueden lógicamente agrupar computadoras para que la localización de la red ya no sea tan asociada y restringida a la localización física de cada computadora, como sucede con una LAN, otorgando además seguridad, flexibilidad y ahorro de recursos. Para lograrlo, se ha establecido la especificación IEEE 802.1Q como un estándar diseñado para dar dirección al problema de cómo separar redes físicamente muy largas en partes pequeñas, así como proveer un alto nivel de seguridad entre segmentos de redes internas teniendo la libertad de administrarlas sin importar su ubicación física
- Red del área del campus (CAN): Se deriva a una red que conecta dos o más LANs los cuales deben estar conectados en un área geográfica específica tal como un Campus de universidad, un Complejo industrial o una Base militar.
- Red de área metropolitana (MAN): una red que conecta las redes de un área dos o más locales juntos pero no extiende más allá de los límites de la ciudad inmediata, o del Área metropolitana. Los enrutadores (Routers) múltiples, los interruptores (Switch) y los cubos están conectados para crear a una MAN.
- Red de área amplia (WAN): es una red de comunicaciones de datos que cubre un área geográfica relativamente amplia y que utiliza a menudo las instalaciones de transmisión proporcionadas por los portadores comunes, tales como compañías del teléfono. Las Tecnologías WAN funcionan generalmente en las tres capas más bajas del Modelo de referencia OSI: la Capa física, la Capa de enlace de datos, y la Capa de red.
- Red de área de almacenamiento (SAN): Es una red concebida para conectar servidores, Matrices (arrays) de discos y librerías de soporte. Principalmente, está basada en Tecnología de fibra ó iSCSI. Su función es la de conectar de manera rápida, segura y fiable los distintos elementos de almacenamiento que la conforman.
- Red irregular: Es un sistema de cables y buses que se conectan a través de un Módem, y que da como resultado la conexión de una o más computadoras. Esta red es parecida a la mixta, solo que no sigue con los parámetros presentados en ella. Muchos de estos casos son muy usados en la mayoria de las redes.
Ejemplos de Redes
Red interna
Dos o más redes o segmentos de la red conectados con los dispositivos que funcionan en la capa 3 (la capa de la “red”) del modelo de la referencia básica de la OSI, tal como un router. Nota: Cualquier interconexión entre las redes del público, privadas, comerciales, industriales, o gubernamentales se puede también definir como Red interna.
Intranet
Una Intranet es una red de ordenadores privados que utiliza tecnología Internet para compartir de forma segura cualquier información o programa del Sistema operativo para evitar que cualquier usuario de Internet pueda ingresar. En la arquitectura que el software servidor se ejecuta en una Intranet anfitriona. No es necesario que estos dos Software, el cliente y el servidor, sean ejecutados en el mismo Sistema operativo. Podría proporcionar una comunicación privada y exitosa en una organización.
Internet
Internet es un conjunto descentralizado de redes de comunicación interconectadas que utilizan la familia de protocolos TCP/IP, garantizando que las redes físicas heterogéneas que la componen funcionen como una Red lógica única, de alcance mundial. Sus orígenes se remontan a 1969, cuando se estableció la primera conexión de computadoras, conocida como ARPANET, entre tres universidades en California y una en Utah, Estados Unidos.
Construcción de una red de computadoras
Una red simple
Una red de computadoras sencilla se puede construir de dos ordenadores agregando un adaptador de la red (controlador de interfaz de red (NIC)) a cada ordenador y conectándolos mediante un cable especial llamado "cable cruzado" (el cual es un cable de red con algunos cables invertidos, para evitar el uso de un router o switch). Este tipo de red es útil para transferir información entre dos ordenadores que normalmente no se conectan entre sí por una conexión de red permanente o para usos caseros básicos del establecimiento de red.
Alternativamente, una red entre dos computadoras se puede establecer sin aparato dedicado adicional, usando una conexión estándar, tal como el puerto serial RS-232 en ambos ordenadores, conectándolos entre sí vía un cable especial cruzado nulo del módem.
En este tipo de red solo es necesario configurar una dirección IP, pues no existe un servidor que les asigne IP automáticamente.
En el caso de querer conectar más de dos ordenadores, o con vista a una posible ampliación de la red, es necesario el uso de un concentrador que se encargará de repartir la señal y el ancho de banda disponible entre los equipos conectados a él.
Simplemente le llega el paquete de datos al concentrador, el cual lo reenvía a todos los equipos conectados a él; el equipo destinatario del paquete lo recoge, mientras que los demás simplemente lo descartan.
Esto afecta negativamente al rendimiento de la red, ya que solo se puede enviar un paquete a la vez, por lo que mientras ese paquete se encuentra en circulación ningún otro paquete será enviado.
Redes prácticas
Redes prácticas constan generalmente de más de dos ordenadores interconectados y generalmente requieren dispositivos especiales además del controlador de interfaz de red con el cual cada ordenador se debe equipar. Ejemplos de algunos de estos dispositivos especiales son los Concentrador(hubs), Multiplexor(switches) y Enrutador(routers).
Las características más importantes que se utilizan para describir una red son: velocidad, seguridad, disponibilidad, escalabilidad y confiabilidad. La consideración de estas características permite dimensionar de manera adecuada una red de computadoras solucionando las necesidades de los usuarios.
Velocidad: Es una medida de la rapidez con que los datos son transmitidos sobre la red. Seguridad: Indica el grado de seguridad de la red incluyendo los datos que son transmitidos por ella. Disponibilidad: Es una medida de la probabilidad de que la red va a estar disponible para su uso. Escalabilidad: Indica la capacidad de la red de permitir más usuarios y requerimientos de transmisión de datos. Confiabilidad: Es una medida de la probabilidad de falla.