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Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática Cuarto Cuatrimestre División: Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología Ingeniería en Telemática Programa de la asignatura: Fundamentos de redes Clave 220920415 / 210920415 Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 1 Unidad 1. Conceptos generales Presentación de la unidad Propósitos Competencia específica 1.1. Antecedentes 1.1.1. Ambientes previos a las Redes de cómputo 1.1.2. Islas de automatización 1.1.3. Primeros intentos en el desarrollo de las Redes de cómputo Actividad 1. Línea del tiempo 1.2. Redes de cómputo 1.2.1. Ambientes de cómputo Actividad 2. Dispositivos de red y medios de transmisión 1.2.2. Clasificación y características de las Redes de cómputo Actividad 3. Clasificación y topología de redes 1.2.3. Servicios de las Redes de cómputo Autoevaluación Evidencia de aprendizaje. Diagrama tu red Autorreflexión Cierre de la unidad Para saber más… Fuentes de consulta Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 2 Unidad 1. Conceptos generales Presentación de la unidad La presente unidad contiene elementos teóricos para conocer los elementos básicos que hacen posible las comunicaciones, la clasificación de las redes de cómputo y sus características, así como los servicios que nos proporcionan. Además presenta un panorama general de la evolución de las telecomunicaciones para resaltar su importancia en los diferentes ámbitos en que incursionamos: en nuestra vida cotidiana, laboral y en la forma en que aprendemos. Propósitos Al finalizar la unidad: 1. Comprenderás el contexto histórico del desarrollo de las redes de computadoras. 2. Reconocerás los elementos de una red de cómputo que hacen posible la comunicación. 3. Conocerás la clasificación general de las redes de cómputo. Identificarás las características y diferentes topologías de red. Competencia específica Describir los tipos de redes de cómputo utilizados para la transmisión de información, mediante la revisión de las topologías existentes 1.1. Antecedentes Las telecomunicaciones son importantes para el crecimiento de las tecnologías, negocios, relaciones sociales, educación, entre otros. Y debido constate intercambio de información de las empresas, surgió la necesidad de sistemas que se comunicarán a través de las red, en donde varios usuarios pudieran hacer uso de la información, agregar, modificar y borrar. Sin importar dónde y cuantos usuario accedieran a la información. Para construir una red es necesario conocer qué tipo de red se va implementar, y para conocer qué tipo de red se va implementar es necesario analizar las necesidades de los usuarios y el alcance que se quiere que tenga la red, y escoger una Red de Área Local (LAN) o una Red de Área Metropolitana (WAN). Además es necesario conocer que tipos Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 3 de dispositivos, medios de trasmisión y servicios se van a utilizar para implementar la red. Y que cumpla con las necesidades de la empresa y los usuarios. Pero esto temas se explicara más adelante. 1.1.1. Ambientes previos a las redes de cómputo La comunicación es un elemento esencial para la existencia humana. A través de la historia el hombre ha utilizado varios métodos de comunicación, el más antiguo y más utilizado es la comunicación persona a persona. En la actualidad existe una gran diversidad de formas para comunicarnos sea por teléfono, carta, correo electrónico, videollamadas que permite comunicarnos sin importar la distancia, ubicación geográfica y barreras físicas. La tecnología ha desarrollado avances en la comunicación para que sea más dinámica y así se pueda tener mayor interacción, agregando voz, video, imágenes, texto y multimedia. Sin embargo, las primeras redes carecían de muchos recursos, lo cual hacia que la comunicación fuera muy limitada porque las redes tenían que estar conectados directamente. La redes han cambiado la forma de vivir, aprender y trabajar. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 4 Las redes han influido en: La manera de vivir, ayuda a mejorar la calidad de vida. En internet podemos encontrar servicios que nos ayudan a tomar decisiones, como bancas electrónicas, condiciones de tráfico, pronóstico del tiempo y noticias del mundo. Las redes respaldan la forma en que vivimos. Educación: Las instituciones se esfuerzan continuamente para mejorar los procesos de aprendizaje y facilitar a los alumnos que adquieran conocimiento. Las redes han permitido enriquecer la forma de aprender a los estudiantes, mediante materiales interactivos y dinámicos que incluyen actividades, evaluaciones y asesorías. E-learning se denomina al aprendizaje electrónico a distancia utilizando herramientas o aplicaciones de hipertexto (correo electrónico, páginas web, foros Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 5 de discusión, mensajería instantánea) que sirven de apoyo en los procesos de enseñanza-aprendizaje. Las redes nos ayudan en la forma de aprender, por medio de varias herramientas. En el trabajo: Ofrece una integración entre funciones y organizaciones, sin importar la distancia entre ellos. El objetivo es compartir recursos, programas y que los datos estén disponibles en la red, sin importar el lugar y los usuarios. Las organizaciones hacen uso de intranets, redes privadas que les permite comunicarse, compartir datos entre los miembros de una organización y entre las sucursales. También hacen uso de redes denominadas extranets dirigidas a personas, proveedores, fabricantes o sea todo lo externo a la organización. Las compañías trabajan en red, principalmente por las siguientes razones: • La confiabilidad, integridad y seguridad con que se manejan los datos. • Ahorrar dinero, el acceso a la información puede ser de manera remota. La comunicación puede ser de persona a persona, por medio de videoconferencias. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 6 Las redes han cambiado la forma de trabajar. 1.1.2. Islas de automatización Las primeras computadoras consistían de una unidad central de procesamiento (CPU); muy poca memoria de acceso aleatorio (RAM); y algunas unidades de almacenamiento como cintas magnéticas, dispositivos de salida como la impresora, dispositivos de entrada como lectores de tarjetas perforadas y consolas de operación. Así fue como las computadoras comenzaron a manejar datos y análisis de datos. Pero el proceso era muy limitado. Por lo tanto, la tecnología avanzó para dar solución a esta problemática desarrollando nuevos sistemas operativos, permitiendo a los usuarios compartir el CPU desde terminales separadas. Más tarde, la tecnología desarrollo terminales que se conectaran a mainframes a través de la red pública y líneas dedicadas. Y se crearon nuevos procesadores llamados FEP’s (Front-EndProcessors) desarrollados para que se encargaran en el procesamiento de las comunicaciones. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 7 Pero existía un gran problema para las empresas, no existía una estandarización para las interoperabilidad entre sistemas de diferentes fabricantes. Por lo tanto, estaban obligadosa consumir sistemas de la misma compañía. Con el desarrollo de los circuitos integrados, los sistemas de cómputo se volvieron más pequeños, poderosos, especializados y económicos. Las empresas comenzaron a organizar diferentes grupos dependiendo su funcionabilidad, como sistemas de bases de datos, contabilidad, ventas con el objetivo de formar islas automatizadas, pero existía un problema no podían fácilmente comunicarse ni compartir datos entre grupos (islas). Era necesaria una solución de interconexión de islas, enlazar estas islas a través de sistemas de comunicación que permitan el flujo de la información entre ellas. El desarrollo de estándares de interoperabilidad para sistemas hardware y software aceleró el crecimiento de las redes de comunicaciones y de datos. Las organizaciones como la IEEE (Institute of ElectricalElectronics and Engineers) apoyaron los objetivos de la ISO (International StandardsOrganization) por establecer redes a nivel mundial que pudieran interactuar. Promulgaron una amplia variedad de estándares que fueron implementados por la gran mayoría fabricantes de equipo de cómputo y desarrolladores de software. Por esa razón en la actualidad las redes de computadoras transfieren datos rápidamente entre equipos diferentes. Una isla de Automatización Internet se ha convertido en una “red de redes”, es decir, una red que no solo conecta computadoras, sino que también interconecta redes de computadoras entre sí. Por lo tanto, una red de computadoras es un conjunto de máquinas que se comunican a través de algún medio (cable coaxial, fibra óptica, radiofrecuencia, líneas telefónicas, etc.) con el objeto de compartir recursos. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 8 Internet es una red de redes. Actualmente las empresas utilizan internet, porque aumentan la productividad, ahorran gastos y tiene mejor cobertura sin importar la zona geográfica. Las redes son parte fundamental para las empresas, y el constante crecimiento de ellas ha forzado a desarrollas tecnologías que estén en la red de internet. Sin embargo, cuando las redes comenzaban a implementarse tenían varios problemas debido a que las primeras computadoras que salieron al mercado, cada fabricante creaba software y hardware exclusivamente para su marca, lo que provoco que muchas de las computadoras no fueran compatibles con otras marcas. Debido a esta problemática, organizaciones comenzaron han desarrollar estándares para que la comunicación entre redes fueran compatible. 1.1.3. Primeros intentos en el desarrollo de las Redes de cómputo En los tres últimos siglos han surgido nuevas tecnologías, las cuales han dado un giro a la tecnología. En el siglo XVIII fue la época de los sistemas mecánicos en la Revolución Industrial. En el siglo XIX fue la era de las máquinas de vapor. En el siglo XX surgen las redes telefónicas, invención del radio, televisión, las industrias de computadoras y los satélites de comunicación. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 9 En la década de 1940, las computadoras eran enormes dispositivos electromecánicos, que utilizaban tubos al vacío para procesar los datos por medio del lenguaje máquina. En la década de 1950 las computadoras redujeron el tamaño porque usaban transistores que eran más pequeños y confiables, y utilizaban tarjetas perforadas, estas eran utilizadas por universidades en EU. A fines de esta década, se hacía uso del circuito integrado reduciendo aún más el tamaño, aumentando la velocidad y más eficientes. Durante la década de 1960, las computadoras seguían utilizando circuitos integrados, y los mainframes con terminales .Hacia fines esta década, muestra gran auge la fabricación de software y las minicomputadoras a comparación de las versiones pasadas. En 1977, Apple presentó el microcomputadora, conocido también como computadora personal. Y en1981, IBM presentó su primera computadora personal. A mediados de la década de 1980 la microelectrónica mejora la capacidad, velocidad y eficiencia de las computadoras al mismo tiempo que al paso de tiempo el tamaño es cada vez menor. Las comunicaciones eran punto a punto o de acceso telefónico. Posteriormente, se crearon comunicaciones por medio de punto central con conexión telefónica. De esta manera, los usuarios podían enviar mensajes, descargar información por medios de archivos. A partir de la década de 1960 hasta la década de 1990, el Departamento de Defensa de Estados Unidos (DoD) desarrolló e implemento redes de área amplia (WAN) para uso militar y científico, lo que caracterizaba a estas redes es que tenían mayor alcance y confiabilidad. A diferencia de las redes punto a punto (peer-to-peer), hacía uso de rutas para transmitir los datos de la mejor forma a otra computadora, además se podían transmitir datos a varias computadoras a la vez. Convirtiendo se en un gran éxito, esta tecnología llego a convertirse en lo que ahora es Internet. A continuación se mostrará una línea del tiempo. CRONOGRAMA HISTÓRICO Año Acontecimiento Década de 1890 Década caracterizada por el surgimiento del teléfono, y su rápida expansión. 1873 James C. Maxwell desarrolla las matemáticas a las teoría de las comunicaciones 1876 Surge la telefonía, la mayor contribución en las telecomunicaciones. Además se le otorga la patente a Alexander Graham Bell Antes de 1900 Comunicaciones de larga distancia a través de mensajeros, jinetes, señales de humo, palomas mensajeras y telégrafo. 1901 Primera transmisión inalámbrica transatlántica de Marconi. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 10 Década de 1920 Década caracterizada por tecnologías como la Radio (AM y FM) y la Telefonía. Además surge, la Televisión desarrollada por investigadores de los EU, Unión Soviética y Gran Bretaña. Década de 1940 La Segunda Guerra Mundial provoca el auge de la radio y el desarrollo de las microondas. 1947 Inventan el transistor de estado sólido (semiconductor) por Shockley, Bardeen y Brattain. 1948 Claude Shannon presenta un artículo titulado “Teoría matemática de las comunicaciones”. Décadas de 1950 Invención de los circuitos integrados. Y se establece el primer enlace vía microondas, permitiendo transferir altos volúmenes de datos y a grandes distancias. 1957 El Departamento de Defensa de Estados Unidos crea ARP. Décadas de 1960 Computadoras Mainframe. 1962 Paul Baran de RAND trabaja en redes de “conmutación de paquetes”. 1967 Larry Roberts publica el primer informe de ARPANET. 1969 ARPANET, una organización del Departamento de Defensa de los Estados unidos, conformado por equipo de investigadoresy científicos para hacer investigaciones enfocadas a redes de computadoras. Pisteramente, se establece en UCLA, UCSB, U- UTHA y Stanford. Década de 1970 Uso generalizado de los circuitos digitales integrados y PC digitales. 1970 La universidad de Hawaii desarrolla ALOHANET. Canadá y EU desarrollan satélites para comunicarse dentro de Norteamérica. 1972 RayTomlison crea un programa de correo electrónico para enviar mensajes. 1973 Bob Kahn y VintCerf empiezan a trabajar en lo que ahora se conoce como el protocolo TCP/IP. 1974 BBN abre Telnet, la primera versión comercial de ARPANET. Década de 1980 Uso generalizado de las computadoras personales y de las microcomputadoras basadas en Unix. Nace la telefonía celular. 1981 Se asigna el término de Internet a un conjunto de redes interconectadas. 1982 ISO lanza el modelo y los protocolos OSI; los protocolos desaparece pero el modelo ejerce gran influencia. 1983 El protocolo TCP/IP se convierte en el lenguaje universal de Internet. ARPANET se divide en ARPANETy MILNET. 1984 Se funda Cisco Systems; comienza el desarrollo de gateways y routers. Se introduce el servicio de denominación Dominio. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 11 1990 ARPANET se convierte en Internet. 1991 Se crea World Wide Web (WWW). Tim Berners-Lee desarrolla el código para WWW. 1994 Se presenta el navegador de Web Netscape Navigator. 1999 La red de Backbone Internet 2 implanta IPv6. Las empresas más importantes se lanzan a la convergencia entre video, voz y datos. 2001 La cantidad de usuarios de Internet superó los 110 millones. Actividad 1. Línea del tiempo. En esta primera actividad interactiva trabajarás primero de manera individual y posteriormente la desarrollarás en un foro de discusión de manera grupal. Previo a tu ingreso deberás elaborar una línea del tiempo con el software de tu preferencia en la que incluyas10 de los eventos que consideres más importantes en la evolución de las redes y expliques brevemente el contexto histórico de cada uno de ellos. Para realizar tu línea del tiempo, te sugerimos los siguientes recursos: En el siguiente vínculo encontrarás una reseña de software para elaborar líneas de tiempo con especificaciones de idioma, tipo y número de licencias. Eduteka.org: http://www.eduteka.org/modulos/4/109 El siguiente es un vínculo para elaborar un script de una línea de tiempo. http://infodisiac.com/Wikipedia/EasyTimeline/Introduction.htm Da un nombre a tu producto que esté claramente relacionado con la actividad. Verifica que pueda ser consultado en línea y que el vínculo este correctamente direccionado. Entonces, accede al foro desde al aula virtual y realiza lo que ahí se te indica. 1.2. Redes de cómputo Para el estudio de este tema es importante que tengas presente que una red de cómputo es un conjunto de computadoras autónomas interconectadas. Se dice que dos computadoras están interconectadas si pueden intercambiar información. No es necesario que la conexión se realice mediante un cable de cobre; también se pueden utilizar fibras ópticas, las microondas, los rayos infrarrojos y los satélites de comunicaciones. Las redes http://www.eduteka.org/modulos/4/109 http://infodisiac.com/Wikipedia/EasyTimeline/Introduction.htm Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 12 tienen varios tamaños, formas y figuras. En una red de computadoras los usuarios están expuestos a las maquinas reales, y el sistema no hace ningún intento porque las maquinas se vean y actúen de manera similar. Si las maquinas tienen hardware diferente y distintos sistemas operativos, eso es completamente transparente para los usuarios. Dentro de los objetivos más importantes de una red de cómputo se encuentran los siguientes: Compartir recursos: hacer que todos los programas, el equipo, y en particular, los datos estén disponibles para todos los que se conecten a la red, independientemente de la ubicación física, del recurso y del usuario. Medio de comunicación: poder comunicarse con cualquier persona conectada a la red a través de correo electrónico, chat, videoconferencia, etc. Comercio electrónico: las líneas aéreas, librerías, vendedores de música y muchos otros proveedores han descubierto que muchos consumidores prefieren realizar sus compras desde casa. Entretenimiento: redes sociales, juegos en línea, canales de video, blogs, etc. 1.2.1. Ambientes de Cómputo La comunicación en la vida cotidiana tiene diferentes formas y existe en muchos entornos. Poder comunicarse en forma confiable con todos en todas partes es de vital importancia para nuestra vida personal y comercial. Para realizar el envío de los mensajes que se intercambian entre las personas de todo el mundo se utiliza una Web de redes interconectadas. Una red son múltiples computadoras conectadas entre ellas que utilizan un sistema de comunicaciones. El objetivo de una red es que las computadoras se comuniquen y compartan archivos. Estas redes de información o datos varían en tamaño y capacidad, pero todas están compuestas por cuatro elementos básicos: Reglas: normas y acuerdos para regular cómo se envían, redireccionan, reciben e interpretan los datos. Mensajes: unidades de información que viajan de un dispositivo a otro. Medio: forma de interconectar los dispositivos y transportar los mensajes de un dispositivo a otro. Dispositivos: aparatos de la red que cambian mensajes entre sí. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 13 La estandarización de los distintos elementos de la red permite el funcionamiento conjunto de equipos y dispositivos creados por diferentes compañías (Cisco, CCNA Exploration 4.0, Cap. 1, 1.3.1.1 Comunicación a través de redes). Dispositivos de Red Computadora: Dispositivo que puede compartir información y otros recursos con otras computadoras al estar conectadas a través de una red. Los recursos son herramientas o datos que necesitan los usuarios, incluyendo componentes como impresoras, escáneres, aplicaciones o archivos de datos. Servidor:Dispositivo que comparte sus recursos e información con cualquier otra computadora de la red. Generalmente es el más potente en comparación con el resto de las computadoras. Teléfono IP:Dispositivo que permite realizar llamadas telefónicas utilizando Internet o cualquier red IP. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 14 Switch: Dispositivo que funciona en el ámbito de capa 2 (MAC), procesa las direcciones MAC en una LAN y no modifican el contenido del paquete. Inspecciona la dirección fuente y destino del paquete (MAC Address) para determinar la ruta de conmutación. Firewall: Dispositivo que funciona como un embudo por el que pasan los datos que circulan por una red, manteniendo en control a los usuarios restringidos o malintencionados tales como hackers, vándalos y espías. Un firewall también sirve para alertar al administrador de un posible ataque o fuga de seguridad, para así, bridar la oportunidad de actuar a tiempo para poder determinar, cerrar o aislar el posible ataque, fuga o problema, y de ser necesario apagar y reiniciar toda la red. Router: Dispositivo que encamina tráfico desde una red conectada a uno de sus puertos hacia otra red conectada en otro de sus puertos. El router es un dispositivo que trabaja a nivel de red. Para ello necesita: saber la dirección destino, identificar las fuentes de la información encaminada, descubrir las rutas y mantener y verificar la información de routing. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 15 Router inalámbrico: Dispositivo que permite interconectar redes inalámbricas (WLAN). Al igual que un router alámbrico se encarga de encaminar el tráfico de datos de una red a otra. Nube: Representación de recursos y servicios informáticos, tales como infraestructura, plataforma y aplicaciones, ofrecidos y consumidos a través de Internet. Enlace Serial: Representación de interconexión de redes de área extensa (WLAN). Enlace Ethernet: Representación de interconexión de redes de área local (LAN). Medios de Transmisión Par trenzado Descripción física Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 16 El par trenzado consiste en dos hilos de cobre, cada uno recubierto con un dieléctrico coloreado, son trenzados para formar un par trenzado. Múltiples pares trenzados se fabrican sobre la misma funda o cubierta, para formar un cable de par trenzado.Variando la longitud de las trenzas de los pares que comparten la misma cubierta, la posibilidad de interferencia o diafonía entre dichos pares se reduce. El cable de par trenzado se ha usado desde los inicios de las transmisiones de señales; de hecho, las primeras señales telefónicas usaban un cable de par trenzado de similares características al que se usa hoy en día, con la diferencia que estas señales eran de baja velocidad y ancho de banda y hoy en día se pueden alcanzar velocidades de transmisión sobre par trenzado de cobre de hasta 10Gbps. Algunos cables de par trenzado contienen una lámina o pantalla de metal para reducir la interferencia electromagnética (EMI). EMI es causada por señales radiadas procedentes de motores eléctricos, líneas eléctricas de potencia, estaciones de radio y radar, etc. Aplicaciones El par trenzado es el medio más usado en las redes de telefonía, así como en redes de comunicación dentro de edificios. Cable coaxial Descripción física El cable coaxial tiene un conductor central recubierto por un material no conductor denominado dieléctrico, o simplemente aislante. El dieléctrico se recubre con una pantalla conductora envolvente a menudo en forma de malla. El material dieléctrico evita una conexión eléctrica entre el conductor central y la pantalla. Finalmente, el coaxial está protegido por un recubrimiento generalmente de PVC. El conductor interior transporta la señal de RF, y la pantalla evita que la señal de RF sea radiada a la atmósfera, así como impide que posibles señales externas interfieran con la que está siendo transmitida por el cable. Otro hecho interesante es que las señales eléctricas de alta frecuencia siempre Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 17 viajan a lo largo de la capa exterior del conductor central: cuanto más grande el conductor central, mejor va a ser el flujo de la señal. Esto se denomina “efecto pelicular”. Aplicaciones Su uso es muy común en televisión, aunque también es posible encontrarlo en redes de área local y telefonía a gran distancia. En la actualidad viene sustituyéndose progresivamente por la fibra óptica, las microondas terrestres y las comunicaciones vía satélite debido, a que se requiere menos cantidad de repetidores. Entre las ventajas de su utilización cabe citar que se logra una alta inmunidad a ruido, interferencias, etc. Además, posee un gran ancho de banda (alrededor de 500 MHz) inconveniente que ha provocado que haya sido sustituido en LANs, gradualmente por pares trenzados debido a su poca flexibilidad y dificultad de manipulación Fibra Óptica Descripción física La fibra óptica es una nueva tecnología de cable que se utiliza para la instalación de redes locales. Consiste en un núcleo central muy delgado de vidrio con alto índice de refracción de luz. Alrededor de este núcleo hay un revestimiento también a base de vidrio pero con índice de refracción más bajo que protege al núcleo de contaminación y provoca el fenómeno de reflexión interna, es decir, que cuando un rayo de luz (información) entra por un extremo del cable no se disipa hacia el exterior sino que mediante reflexiones sucesivas dentro del núcleo se propaga hasta el otro extremo de la fibra. El núcleo y el revestimiento están cubiertos por varias capas que tienen diferentes funciones cada una, por ejemplo: aislamiento contra humedad, amortiguamiento, esfuerzo a tensión, protección aislante, etcétera. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 18 Existen tres razones básicas para emplear la fibra óptica: 1. Si las grandes distancias son un factor considerable en la implantación de una red local. 2. Si se necesita alta capacidad y un gran ancho de banda. 3. Si el ambiente de trabajo es demasiado hostil en cuanto ruido e interferencia. Microondas Terrestres Descripciónfísica La antena más común en las microondas es la de tipo parabólico. El tamaño típico es de un diámetro de 3 metros. Esta antena se fija rápidamente, y en este caso, el haz estrecho debe estar perfectamente enfocado hacia la antena receptora. Las antenas de microondas se sitúan a una altura apreciable sobre el nivel del suelo, para con ello conseguir mayores separaciones posibles entre ellas y para evitar posibles obstáculos en la transmisión.Para llevar a cabo transmisiones a larga distancia, se utiliza la concatenación de enlaces punto a punto entre antenas situadas en torres adyacentes, hasta cubrir la distancia deseada (Stallings, 2004, p. 113). Aplicaciones El uso principal de los sistemas de microondas terrestres son los servicios de telecomunicación de larga distancia. Para una distancia dada, las microondas requieren menor número de repetidores o amplificadores que el cable coaxial, pero por el contrario, necesita que las antenas estén perfectamente alineadas. El uso de las microondas es frecuente en la transmisión de televisión y de voz.Otro uso cada vez más frecuente es en enlaces punto a punto a cortas distancias entre edificios. En este último caso, Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 19 aplicaciones típicas son circuitos cerrados de TV o la interconexión de redes locales (Stallings, 2004, p. 114). Microondas por satélite Descripciónfísica Un satélite de comunicaciones es esencialmente una estación que transmite microondas. Se usa como enlace entre dos o más receptores/transmisores terrestres, denominadas estación base. El satélite recibe la señal en una banda de frecuencia (canal ascendente), la amplifica o repite, y posteriormente la retransmite en otra banda de frecuencia (canal descendente). Cada uno de los satélites geoestacionarios operará en una serie de bandas de frecuencias llamadas “transponderchannels” o simplemente “transponder”. Hay dos configuraciones usuales en las comunicaciones vía satélite. En la primera de ellas, el satélite se utiliza para proporcionar un enlace punto a punto entre dos antenas terrestres alejadas entre sí. En la segunda configuración, el satélite se usa para conectar una estación base transmisora son un conjunto de receptores terrestres. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 20 Aplicaciones Las comunicaciones vía satélite han sido una revolución tecnológica de igual magnitud que la desencadenada por la fibra óptica. Entre las aplicaciones más importantes para los satélites cabe destacar: La difusión de televisión. La transmisión telefónica a larga distancia. Las redes privadas. El suministrador del servicio de transmisión vía satélite puede dividir la capacidad total disponible en una serie de canales, alquilando su uso a terceras compañías. Dichas compañías, equipadas con una serie de antenas distribuidas en diferentes localizaciones pueden utilizar un canal del satélite para establecer una red privada. Tradicionalmente, tales aplicaciones eran bastante caras, estando limitado su uso a grandes empresas. Un desarrollo reciente ha sido el sistema de terminales de pequeña abertura (VSAT, Very Small Aperture Terminal), que constituye una alternativa de bajo coste. En la figura se muestra una configuración VSAT típica, consiste en una serie de estaciones equipadas con una antena de VSAT de bajo coste. Mediante el uso de algún procedimiento regulador, estas estaciones compartirán la capacidad del canal del satélite para transmitir a la estación central o concentrador. Esta estación puede intercambiar información con cada uno de los abonados y puede a su vez retransmitir los mensajes a otras estaciones. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas,Ingeniería y Tecnología | Telemática 21 Ondas de radio Descripción física Las ondas de radio son omnidireccionales, es decir, se propagan en todas direcciones. Esto hace que este tipo de ondas no requieran antenas parabólicas para su envío /recepción. El rango de frecuencias comprendido entre 30 MHZ y 1 GHz es adecuado para la difusión simultanea de información a varios destinos (las ondas comprendidas en este rango son denominadas ondas de radio y cuben la banda VHF). Las redes LAN inalámbricas están normalizadas en el estándar 802.11 del IEEE, y sus dispositivos son certificados como WiFi (Wirelessfidelity). Las ondas más extendidas para Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 22 su empleo como LAN inalámbricas son aquellas que no requieren licencia (ondas de radio: banda de 915 MHz, microondas: bandas de 2.4 GHz y 5 GHz). Infrarrojos Las comunicaciones mediante infrarrojos se llevan a cabo mediante transmisores/receptores (“transceivers”) que modulan luz infrarroja no coherente. Los transceivers deben estar alineados bien directamente o mediante la reflexión en una superficie coloreada como puede ser el techo de una habitación. Una diferencia significativa entre la transmisión de rayos infrarrojos y las microondas es que los primeros no pueden atravesar las paredes. Por tanto, los problemas de seguridad y de interferencias que aparecen en las microondas no se presentan en este tipo de transmisión. Es más, no hay problemas de asignación de frecuencias, ya que en esta banda no se necesitan permisos. Actividad 2. Dispositivos de red y medios de transmisión Ahora toca el turno al repaso de lo que hasta aquí has aprendido. Para esta actividad, tu Facilitador(a) te hará llegar un modelo de diagrama de funcionalidad para que lo tomes como referencia en la realización de la tarea. 1. Con el software de tu preferencia, realiza seis diagramas (tres que incluyan distintos dispositivos de redy tres que incluyan medios de transmisión diferentes) de acuerdo al modelo proporcionado en el que asocies las descripciones estudiadas hasta ahora. Tu Facilitador(a) te dará las pautas para la elaboración de cada uno de los elementos que componen los diagramas. 2. Guarda tu tarea en formato de imagen digital (.jpg, .gif o .png)con el nombre FRE_U1_A2_XXYZ. Deberás incluir todos tus diagramas en un solo archivo, ya que sólo podrás adjuntar un elemento, en caso de que hayas realizado tus diagramasen archivos separados, puedes guardarlos todos en una carpeta comprimida en .zip. 3. Envía tu documento y espera los comentarios de tu Facilitador(a). Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 23 1.2.2. Clasificación y Características de las Redes de Cómputo La clasificación de las redes de cómputo puede determinarse de acuerdo a los siguientes criterios: alcance o cobertura, topología, tipo de conexión y direccionalidad de los datos. Sin embargo, se pueden considerar otros criterios para ello. Por alcance o cobertura Red de Área Local (LAN) Es una red individual que generalmente cubre una única área geográfica y proporciona servicios y aplicaciones a personas dentro de una estructura organizacional común, como una empresa, un campus o una región.(Cisco Systems, Inc, 2007). La velocidad de acceso va de 0.2 a 1.6 Mbps o hasta 1000 Mbps y la distancia que cubre es de 200 m hasta 5 km. Una red de área local se compone de equipos conectados por un conjunto de elementos de software y hardware. El hardware utilizado para conectar los equipos dentro de una LAN son: computadoras, tarjetas de interfaz de red (NIC), dispositivos periféricos (independientes conectados al CPU), medios de transmisión dispositivos de red. Las LAN se diseñaron para: operar dentro de un área geográfica limitada, permitir el acceso múltiple a medios con ancho de banda elevado, controlar la red de forma privada con administración local, proporcionar conectividad constante a todos los servicios locales y conectar dispositivos físicamente contiguos. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 24 Además, permiten a las compañíasimplementar tecnología informática para compartir archivos eimpresoras de manera local, y de esta forma posibilitar y hacer más eficiente la comunicación interna. La tecnología más utilizada para este tipo de red es Ethernet (IEEE 802.3), aunque existen otras como Token Ring (IEEE 802.5) y AppleTalk. Red de área amplia (WAN) Cuando una compañía o una organización tiene ubicaciones separadas por distancias geográficas muy grandes, es posible que deba utilizar un proveedor de servicio de telecomunicaciones (TSP) para interconectar las LAN en las distintas ubicaciones. Estas redes que conectan las LAN en ubicaciones separadas geográficamente se conocen como redes de área amplia (WAN)(Cisco Systems, Inc, 2007). Su velocidad de acceso va de 1 a 64 kbps o hasta 2Mbps y la distancia que cubre es desde 100 m a 20,000 km. Por lo general, las organizaciones individuales alquilan conexiones a través de una red de proveedores de servicios de telecomunicaciones para conectar varias LAN. El TSP contra las políticas dentro de la red proporcionada, sin embargo la misma organización mantiene todas las políticas y la administración de las LAN en ambos extremos de la conexión. Las WAN emplean dispositivos de red diseñados específicamente para realizar las interconexiones entre las LAN como: routers, módems y servidores de comunicación. Ventajas de las WAN Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 25 Permiten que los recursos (computadoras, impresoras y otros dispositivos) de una LAN se puedan compartir. Permitenla comunicación entre usuariosen tiempo real. Proporcionanacceso a los servicios locales como: correo electrónico, worldwide web (Internet) y transferencia de archivos. Red de área metropolitana (MAN) Es una red de alta velocidad que da cobertura en un área geográfica extensa y proporciona capacidad de integración de múltiples servicios. Generalmente consta de una o más LAN dentro de un área geográfica común y su área de cobertura es mayor de 4km (Cisco Systems, Inc, 2007). Su velocidad de acceso muy elevada (de 30 a 150 Mbps y en la actualidad hasta los 10 Gbps) y la distancia que cubre cubierta es de 10 hasta 50 km, las correspondientes a una ciudad. Normalmente, para conectar dos o más redes de área local (LAN) se utiliza un proveedorde servicios. Y además, para crear una MAN se pueden implementar tecnologías de puente inalámbrico. Redes de área de almacenamiento (SAN) Es una red dedicada, de alto rendimiento, que se utiliza para trasladar datos entre servidores yrecursos de almacenamiento. Al tratarse de una red separada y dedicada, evita todo conflicto de tráfico entre clientes y servidores (Cisco Systems, v3.1). Las SAN permitenuna conectividad de alta velocidad, de servidor a área de almacenamiento, servidor a servidor o de área de almacenamientoa área de almacenamiento. Las características de una SAN son las siguientes: Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 26 Rendimiento: Para mejorar el rendimiento del sistema permiten el acceso rápido alos medios de almacenamiento a través dos o más servidores. Disponibilidad: Es posible realizar una copia exacta de la información almacenada por medio de una SAN ubicada en una distancia de hasta 10 kilómetros. Escalabilidad: De igual forma que una LAN o WAN, puede implementar una gran variedad de tecnologías para poder reubicarfácilmente los datos de una copia de seguridad, operaciones, migración de archivos, y duplicación de datos entre sistemas. Red privada virtual (VPN) Es una red privada que se construye dentro de una infraestructura de red pública, como Internet. Con una VPN, un empleado a distancia puede acceder a la red de la sede de la empresa a través deInternet, formando un túnel seguro entre el PC del empleado y un router VPN en la sede(Cisco Systems, v3.1). Por topología Otra clasificación de las redes de cómputo puede ser en base a la estructura que presenta, es decir la topología de red. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 27 Se pueden identificar dos topologías: la física, que es la disposición real de los cables o medios y la lógica, que define la forma en que los usuarios acceden a los medios para el envío de los datos. Las topologías físicas más comúnmente utilizadas son las siguientes(Cisco Systems, v3.1): Topología de bus: El servidor y las estaciones de trabajo (nodos) están conectados por un cable central general (backbone) por el cual se transmiten todas las señales y los datos. Topología de anillo: Las señales viajan por una única dirección a lo largo de un cable en forma de bucle cerrado. Es decir, conecta un nodo con el siguiente y al último nodo con el primero, creando un anillo físico de cable. Topología en estrella: Utiliza un dispositivo como punto de conexión de todos los cables que parten de las estaciones de trabajo. Conecta todos los nodos con un nodo central. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 28 Topología en estrella extendida: Conecta varias topologías en estrella mediante hubs o switches. Topología jerárquica: Es parecida a una topología de estrella extendida. Pero los nodos se conectan con una computadora que controla el tráfico de la topología. Topología de malla: Cada nodo tiene sus propias conexiones con los demás nodos, lo que hace posible que los mensajes sean transmitidos por diferentes canales. La topología lógica de una red es la forma en que los nodos se comunican a través del medio. Los dos tipos más comunes de topologías lógicas son: Topología broadcast: Cada nodo envía sus datos hacia todos los demás nodos del medio de red. No existe una orden que las estaciones deban seguir para utilizar la red. Es por orden de llegada. De esta manera funciona Ethernet. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 29 Topología de transmisión de tokens. Controla el acceso a la red mediante la transmisión de un token electrónico a cada nodo de forma secuencial. Cuando un nodo recibe el token, puede enviar datos a través de la red y si no tiene ningún dato para enviar, transmite el token al siguiente nodo y el proceso se repite. Por tipo de conexión De acuerdo al tipo de conexión las redes se clasifican en medios guiados y medios no guiados. Las redes de medios guiados son las que utilizan para su conexión medios físicos, es decir, el canal por el que se transmiten las señales son cables. Por ejemplo: Cable coaxial. Cable de par trenzado Fibra óptica Y las redes de medios no guiados son las que utilizan para su conexión las señales de radio, de microondas, de infrarrojo, satélites, entre otros tipos de conexiones inalámbricas. Por la direccionalidad de los datos De acuerdo a la direccionalidad de los datos, las redes de cómputo pueden clasificarse en: Simplex: Las que los datos sólo viajan en un sentido, es decir son unidireccionales. HalfDuplex: Los datos pueden viajar en ambos sentidos, pero sólo transmiten en un sentido a la vez. Son bidireccionales. Full Duplex: Los datos pueden viajar en ambos sentidos a la vez. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 30 Actividad 3. Clasificación y topología de redes Es el momento de llevar a la práctica lo que acabas de aprender, para hacerlo: 1. Realiza un diagrama, esquema, u otro tipo de organizador gráficocon ayudad del software de tu preferencia, en el que indiquesla clasificación ala que pertenecey expliques en qué consiste cada uno de los ejemplos de redes que tu Facilitador(a) te hará llegar. *En lossiguientes enlaces encontrarás una reseña o un vínculo directo de recursos que servirán de referencia para realizar esta actividad: http://www.eduteka.org/modulos/4/117/ http://www.gliffy.com/ 2. Guarda tu archivocon el nombre FRE_U1_A3_XXYZ y compártelo en la base de datos para que tus compañeros(as) y Facilitador(a) puedan consultarlo. 1.2.3. Servicios de las Redes de Cómputo Generalmente se busca enviar y recibir distintos tipos de mensajes a través de aplicaciones informáticas; estas aplicaciones necesitan servicios para funcionar en la red. Algunos de estos servicios incluyen World Wide Web (blogs, wiki blogs, e-learning), e- mail, mensajería instantánea, aquí te describimos cada uno de estos servicios: E-mail Es un servicio de red que permite a los usuarios enviar y recibir mensajes, archivos rápidamente mediante sistemas de comunicación electrónicos. El protocolo que regula http://www.eduteka.org/modulos/4/117/ http://www.gliffy.com/ Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 31 este servicio es el protocolo SMTP. Actualmente no solo se puede enviar texto a través de del e-mail, si no todo tipo de documentos digitales. (Rafael & Informatica, 2009) Mensajería Instantánea (IM) Mensajería Instantánea o InstantMessaging (IM) es una forma de comunicación en tiempo real entre dos o más personas basada en texto, que se transmite a través de computadoras conectadas por medio de una red pública o privada. IM incorpora características como la transferencia de archivos, comunicación por voz y video.La diferencia entre las transmisiones es que los e-mails por lo regular se retrasan y los mensajes de IM se reciben inmediatamente. (Rafael & Informatica, 2009) Weblogs (blogs) Son páginas Web fáciles de actualizar y editar. Los blogs proporcionan a todas las personas un medio para comunicar sus opiniones, vivencias. Estos artículos se recopilan cronológicamente mostrando primero el artículo más reciente; Actualmente existen blogs casi sobre cualquier tema, y generalmente se forman comunidades de personas a través de autores populares de blogs. La diferencia que hay con los sitios Web comerciales es que los Weblogs no son creados por expertos profesionales en comunicación y diseño. (Rosa & Polo, 2008). Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 32 Wikis Es un sitio Web, en donde sus páginas las pueden editar y visualizar múltiples usuarios y puede estar sujeta a una revisión y edición más extensa. Al igual que los blogs, las wikis pueden crearse en etapas, por cualquier persona, sin el patrocinio de una importante empresa comercial. Hoy en día existe una wiki pública llamada Wikipedia que se está transformando en un recurso extenso, una enciclopedia en línea de temas contribuidos públicamente, pero también hay muchas empresas que utilizan wikis como herramienta de colaboración interna. Con Internet cualquier persona en cualquier lugar puede participar en wikis y puede agregar sus propios conocimientos en un recurso compartido. La diferencia entre un wikis y un blog radica en que un blog se toma más como un diario individual, personal y una wiki es una creación de grupo. (Rafael & Informatica,2009) Podcasting La capacidad de grabar audio y guardarlo en un archivo de computadora no es novedad. Sin embargo, el podcasting permite a las personas difundir sus archivos multimedia (video o audio). El archivo de multimedia se coloca en un sitio Web puede ser blog o wiki desde donde otras personas pueden descargarlo y reproducirlo en sus computadoras de escritorio, portátiles, celulares, MP3 etc.., Un podcast se asemeja a un blog hablado, su contenido puede ser tan diverso como la radio tradicional incluyendo noticias, documentales, música, debates y entrevistas. (Podcastellano, 17) Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 33 Herramientas de colaboración Permiten a las personas trabajar conjuntamente y compartir documentos. Sin las restricciones de ubicación ni huso horario, las personas conectadas a un sistema compartido pueden hablar entre ellos, compartir textos, gráficos y editar documentos en forma conjunta. Con las herramientas de colaboración siempre disponibles, las organizaciones pueden rápidamente compartir información y lograr los objetivos. (Rafael & Informatica, 2009) Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 34 E-learning Son cursos educativos completamente virtualizados, los materiales de aprendizaje incluyen actividades interactivas, evaluaciones y comentarios, los cursos en línea pueden contener voz, datos y videos, se encuentran disponibles para los estudiantes a cualquier hora y en todo lugar. Los estudiantes pueden utilizar enlaces a diferentes referencias y expertos en la materia para mejorar su experiencia de aprendizaje. Los foros o grupos de discusión permiten al estudiante colaborar con el instructor, con otros estudiantes de la clase e incluso con estudiantes de todo el mundo. Los cursos combinados pueden incluir clases guiadas por un instructor con software educativo en línea para proporcionar lo mejor de los métodos de entrega. (Franchini, 2008) Autoevaluación Medir tu propio avance te permite atender las áreas de tu conocimiento en las que necesitas reforzar y poner más atención. Ingresa al cuestionario de Autoevaluación disponible en el aula y contesta cada una de las preguntas que se te plantean. Considera el repaso de algunos temas si el número de tus respuestas correctas es menor que el de las incorrectas. Evidencia de aprendizaje. Diagrama tu red La entrega de tus evidencias es muy importante para tu evaluación final de esta unidad. De acuerdo a las condiciones dadas por tu Facilitador(a) en un archivo de presentación o para realizar diagramas, elabora un diagrama de una red indicando su topología y los diferentes dispositivos. Cuando hayas terminado tu evidencia, guarda tu documento con el nombre FRE_U1_EA_XXYZ y espera la retroalimentación de tu Facilitador. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 35 Autorreflexión No olvides ingresar al Foro de Preguntas de Autorreflexión, dónde tu Facilitador(a) te proporcionará las líneas de reflexión del aprendizaje correspondiente a la unidad 1. Elabora tu autoreflexión en un archivo de texto llamado FRE_U1_ATR_ XXYZ, debes entregar tu reporte en la herramienta de Autorreflexiones.Recuerda subir tu archivo después de asegurarte de éste sea la versión final. Cierre de la unidad Ahora has adquirido los conocimientos para describir los tipos de redes de cómputo utilizados para la transmisión de información, mediante la revisión de las topologías existentes Para saber más… Andreu, J. (2010). Redes locales. Editex. Recuperado del sitio Google Books:http://books.google.es/books?id=Tqz4mj2mtAC&lpg=PP1&hl=es&pg=PP1# v=onepage&q&f=false Andreu, J. (2010). Servicios en Red. Editex. Recuperado del sitio Google Books:http://books.google.es/books?id=vhit3ZmGQPsC&lpg=PP1&hl=es&pg=PP1 #v=onepage&q&f=false Sivianes, C. F., Sanchez, A. G., Ropero, R. J., Rivera, R. O., Benjumea, M. J., Barbancho, C. J. Romero, T. M. C. (2010). Servicios en Red. Editex. Recuperado del sitio Google Books:http://books.google.es/books?id=aOb3rTabO44C&lpg=PR1&hl=es&pg=PR4 #v=onepage&q&f=false Fuentes de consulta Cisco Systems, Inc. (2007). CCNA1: Aspectos básicos de networking v4.0. Cisco Systems, Inc. CCNA 1 Conceptos básicos sobre networking v3.1 Franchini, W. C. (2008). E-Learning (La evolución del aprendizaje). Argentina: E- editor. Hesselbach, y Altés (2002). Analisis de resdes y sistemas de Comunicaciones. Barcelona: UPC. Fundamentos de redes Programa desarrollado Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 36 Rafael, F., e Informática, A. T. (2009). El glosario de Internet. Anetcom. Rosa, J., & Polo, F. (2008). La gran guia de los blogs. El cobre. Stallings, W. (2004). Comunicaciones y Redes de Computadores. Madrid: Pearson Education. Tanenbaum, A. (2006). Redes de computadoras. Prentice Hall. Fuentes electrónicas Romero, M.C. (2003) Routers. Curso 2002/2003 ingeniería de protocolos. Disponible en http://www.aprendaredes.com/dowloads/manual-routers.pdf S.A:(2008) disponible en http://alanda5ib.blogspot.com/2008/02/elementos-de-una- red.html S.A., S.F. Disponible en http://www.iea.edu.ar/archivos/Tipos_de_Redes_apunte_para_clases.pdf Untiveros, S. (2010) ¿Qué es un switch?. Artículo disponible en http://www.aprendaredes.com/dev/articulos/que-es-el-switch.htm