Tema 6: Redes de area local

 Introducción 

Una red informática está formada por dos o más dispositivos informáticos que pueden compartir datos y/o hardware. Una red, en general, es un sistema de transmisión de datos que permite el intercambio de información entre dispositivos electrónicos que reciben el nombre de Host. La transmisión de datos se produce a través de un medio o combinación de ellos que puede ser: cables de par trenzado, cables coaxiales, cables de fibra óptica, tecnología inalámbrica, enlace bluetooth, enlace infrarrojo, enlace vía satélite.
Los componentes principales de una red son:

• Los nodos de red: estación, servidor, dispositivo de comunicación.
• Los medios de comunicación: físico o inalámbrico.
• Los protocolos: TCP, IP, UDP...

 Ventajas de las Redes informáticas 

Las redes de ordenadores permiten compartir recursos e información, con el objeto de abaratar costes, facilitar el trabajo en grupo...
En particular:

• Compartir archivos y programas
• Compartir impresoras
• Compartir un acceso a Internet
• Enviar y recibir correo electrónico
• Usar bases de datos compartidas
• Gestionar eficazmente la seguridad de los equipos
• Realizar copias de seguridad centralizadas

 Tipos de Redes Informáticas 

Según el ámbito territorial que ocupe una red, podemos distinguir:

• WPAN: (Wireless Personal Area Networks) Red inalámbrica de área personal. Red de ordenadores para la comunicación de dispositivos cercanos al punto de acceso, normalmente unos pocos metros.
• LAN: Red de área Local (Local Area Net): Redes que abarcan una o varias salas, incluso en diferentes plantas de un mismo edificio o en edificios cercanos.
• MAN: Red de área Metropolitana (Metropolitan Area Net): Redes que conectan equipos situados en diferentes puntos de un núcleo urbano.
• WAN: Red de área Amplia (Wide Area Net): Redes que incluyen ordenadores de diferentes provincias o incluso países.

Las LAN y MAN suelen interconectarse mediante cables de cobre aunque también existen redes inalámbricas; se puede usar fibra óptica para conectar las centralitas, pero de ahí hasta los domicilios de cada usuario se usa cable de cobre. Las WAN pueden interconectarse mediante fibra óptica, cables subterráneos o submarinos, enlaces vía satélite, etc...
Una variante de la red LAN es la red LAN Múltiple, que permite interconectar redes LAN vía inalámbrica o alámbrica entre edificios ubicados dentro de una ciudad o localidades cercanas.


 Arquitecturas 

• Cliente-Servidor. Se denomina Servidor al ordenador que presta servicios a los demás, es decir, el que comparte sus recursos o gestiona la información que le piden los demás. Clientes son los ordenadores que piden recursos o información al servidor. Un servidor tiene a su vez una parte de cliente de servicios de una red mayor.
• Peer To Peer (P2P). Estas redes no son centralizadas, sino que cada PC puede funcionar como cliente en unos casos y servidor en otro.

La arquitectura cliente-servidor es más interesante en algunos casos, como es en la publicación de páginas web o correo electrónico, aunque los servicios sólo se prestan mientras el servidor esté funcionando correctamente.
Para que un ordenador pueda ofrecer sus servicios a otro, debe estar ejecutando un programa también llamado servidor. Del mismo modo, los ordenadores cliente sólo pueden acceder a un servidor mediante un programa cliente.
Los ordenadores que actúan como servidores deben ser más potentes, rápidos y con mejores prestaciones que los demás, ya que deben trabajar para varios clientes simultáneamente. De lo contrario, los servicios serían prestados muy lentamente o de forma defectuosa. La clase de información o servicios que ofrece determina el tipo de servidor:

• de archivos
• de correo electrónico
• base de datos
• proxy
• comunicaciones
• FTP
• web
• administración
• impresión
• aplicaciones
• etc.

El cliente es el dispositivo electrónico que accede a la información de los servidores o utiliza sus servicios. Por ejemplo, cada vez que consultamos una página web actuamos como clientes del servidor remoto que la aloja. También somos clientes cuando utilizamos el servicio de impresión de una impresora conectada en red.
En el caso de redes P2P, si alguno de los ordenadores no funciona, los demás podrán seguir intercambiando sus recursos. Ambas arquitecturas pueden usarse simultáneamente en la misma red.


 Usuarios 

Un usuario es una entidad que se crea para poder utilizar el ordenador. Cada usuario dispone de ciertos privilegios:

• Administrador: puede realizar cambios en la red, dar de alta a nuevos usuarios, cancelar cuentas de usuario, etc.
• Usuarios normales: pueden ejecutar las aplicaciones y aquellas acciones para las que el administrador ha dado privilegios.

Existen dos formas básicas de construir una red: como grupo de trabajo o como dominio.

• En un grupo de trabajo, los usuarios se identifican dentro de cada equipo, localmente. Solo pueden acceder a un ordenador los usuarios creados en él.
• En un dominio, los usuarios se identifican ante un servidor de dominio, un equipo en el que se crea una base de datos con todos los usuarios.

 Topologías 

Según la manera en la que los ordenadores se conectan podemos clasificar las topologías en: Bus, Estrella, Árbol y Anillo.

En anillo

En arbol

 Medios de transmisión 

Otra clasificación es según el medio físico mediante el que se conectan: redes de cable e inalámbricas.

Redes cableadas: cable de par trenzado, cable coaxial, cable de fibra óptica.

El cable de par trenzado es similar al cable telefónico, sin embargo consta de 8 hilos y conectores más anchos. Según el número de trenzas por unidad de longitud, los cables de par trenzado se clasifican en categorías: a mayor número de trenzas mayor velocidad de transferencia.

• Categoría 3, hasta 16 Mbps
• Categoría 4, hasta 20 Mbps
• Categoría 5 y 5e, hasta 100 Mbps
• Categoría 6, 1 Gbps o más

Los cables de par trenzado pueden ser a su vez de dos tipos:

• UTP: par trenzado no apantallado

• STP: par trenzado apantallado

Los UTP son más baratos y fáciles de instalar, mientras que los STP reducen interferencias y mejoran las características de la transmisión. Ejemplos: UTP CAT5 y UTP CAT6. Los STP se usan específicamente cuando se requiere una calidad de transmisión alta.

El cable coaxial es similar al cable utilizado en las antenas de televisión: un hilo de cobre en la parte central rodeado por una malla y separados ambos elementos conductores por un cilindro de plástico.

En el cable de fibra óptica la información se transmite en forma de pulsos de luz. En el extremo del cable se coloca un LED o bien un láser, que puede emitir luz y en el otro extremo un detector de luz. Con ello se alcanzan velocidades de varios Gbps. Se utilizan para redes con mucho tráfico.

Redes inalámbricas: Ondas de radio, microondas, infrarrojos, ondas de luz.

Las ondas de radio son capaces de recorrer grandes distancias y se propagan en todas direcciones. Su mayor problema es la interferencia. No necesitan un medio material de propagación.
Las microondas viajan en línea recta, por lo que emisor y receptor deben estar alineados.
Los infrarrojos son ondas direccionales capaces de atravesar objetos sólidos indicadas para transmisión de corta distancia.
Las ondas de luz son ondas láser unidireccionales que se utilizan para comunicar dos edificios próximos instalando en cada uno de ellos un emisor láser y un fotodetector.

Las diferencias entre las redes de cable e inalámbricas son las siguientes:

• Velocidad de transmisión: las redes de fibra óptica pueden transmitir datos a una velocidad muy elevada.
• La seguridad: las redes inalámbricas utilizan ondas que pueden ser interceptadas por personas ajenas a la red.
• La facilidad de instalación y mantenimiento: es relativamente sencillo instalar una red inalámbrica, porque no se tienen que tender cables.

 Dispositivos de red 

Un hub o concentrador es el punto central desde el cual parten los cables de par trenzado hasta los distintos puestos de la red. Se caracterizan por el número de puertos y las velocidades que soportan. Por ejemplo los hub 10/100 de 8 puertos. Los hub difunden la información que reciben desde un puerto por todos los demás (como un ladrón eléctrico). Todas sus ramas funcionan a la misma velocidad. Utilizan la topología de estrella.
Es habitual que contengan un diodo luminoso para indicar si se ha producido una colisión. Además, los concentradores disponen de tantos LEDs como puertos para informar de las ramas que tienen señal.

Un swich o conmutador es un hub mejorado: tiene las mismas posibilidades de interconexión que un hub pero se comporta de un modo más eficiente reduciendo el tráfico en las redes y el número de colisiones. Un switch no difunde las tramas Ethernet por todos los puertos, sino que las retransmite sólo por los puertos necesarios. Por ejemplo si tenemos 3 puertos conectados a 3 ordenadores A,B,C y queremos transmitir de A a C el switch solo envía la señal por el puerto deseado, mientras que el hub los enviaría a todos los puertos posibles. Puede trabajar con velocidades distintas en sus ramas. Unas pueden ir a 10 Mbps y otras a 100 Mbps. Suelen contener 3 diodos por puerto: uno indica si hay señal, otro la velocidad de la rama y otro para las colisiones en la rama. Aunque lo ideal es instalar switchs en todas las interconexiones, si estamos limitados por presupuesto lo instalaremos en los puntos de la red con mayor tráfico.

Además de la mejora en eficiencia también debemos considerar el aumento de seguridad. Un sniffer instalado en un ordenador (programa para escuchar el tráfico) conectado a un switch solo recibirá información de las tramas Ethernet que corresponden a ese ordenador pero no de las tramas de otros ordenadores.

 Software 

El software de red necesario incluye: protocolos de comunicaciones, programas cliente y programas servidores. TCP/IP es el más interesante ya que permite conectarse a Internet además de compartir carpetas e impresoras, por lo que en la mayoría de los casos, no se necesita ningún otro.

 El Protocolo TCP/IP 

TCP/IP significa Protocolo de Transferencia de Archivos/Protocolo Internet y es el sistema de comunicaciones básico que permite entenderse unos ordenadores con otros.
En TCP/IP cada ordenador de una red (local, Internet, etc), dispone de un número IP único, que lo identifica en la red. Los números IP constan de 4 valores, separados por puntos y cada uno de ellos en el rango de 0 a 255. Por ejemplo: 123.2.34.98, o bien 223,28,190,56, etc... El valor 255 es especial (multidifusión -broadcast-, por lo que no se usa normalmente). Si dos ordenadores de la misma red usaran la misma IP, no se podría distinguir el destinatario de los mensajes dirigidos a dicho nº IP, causando un conflicto que se avisa en forma de mensaje de Windows.
En una red local, los números IP pueden elegirse a voluntad; siempre que mantengamos idénticos los tres primeros valores, por ejemplo, podemos asignar los números: 24.13.100.1 24.13.100.2 24.13.100.3 etc.. En cambio, si la red está conectada a Internet, dichos números podrían estar siendo usados por otros navegantes, lo que causaría conflictos; por ello, se reservan determinados rangos de direcciones, llamadas direcciones privadas. Estos números especiales pueden usarse en redes locales conectadas a Internet sin interferir entre sí, puesto que el ordenador que esté directamente conectado al modem dispone de su propia y diferente IP para Internet, que es la que identifica a toda la red en Internet. Es decir, a nivel de red interna, cada PC usa números Ips dentro de dichos rangos, por ejemplo, 192.168.0.24; pero el ordenador que tiene el modem (el "servidor de acceso a Internet") además tiene una IP diferente para comunicarse con Internet, por ejemplo, 120.50.230.87, asignada por su proveedor.

 Ejercicios 

Ejercicio 1. ¿Qué ventajas aporta una red informática?
Ejercicio 2. Relaciona:

Ejercicio 3. Sitúa los nombres en las etiquetas:
Internet, equipo salón, portátil, router, punto acceso inalámbrico, servidor web.

Ejercicio 4. ¿Qué sucede en una red en anillo cuando un ordenador deja de funcionar? ¿Se te ocurre algún motivo que resulte útil detener el funcionamiento de la red después de que uno de los terminales se haya averiado?

Ejercicio 5. ¿Qué peligro puede tener utilizar una red inalámbrica?

Ejercicio 6. ¿Puede utilizarse la misma IP en una red local y en Internet? ¿Por qué?