Fundamentos básicos de diseño de una red de área local

Fundamentos básicos de diseño de una red de área 

local

Uno de los sucesos más críticos para la conexión en red lo constituye la aparición y la rápida difusión de la red de área local ( LAN ) como forma de normalizar las conexiones entre las máquinas que se utilizan como sistemas ofimáticos. Como su propio nombre indica, constituye una forma de interconectar una serie de equipos informáticos. A su nivel más elemental, una LAN no es más que un medio compartido (como un cable coaxial al que se conectan todas las computadoras y las impresoras) junto con una serie de reglas que rigen el acceso a dicho medio. La LAN más difundida, laEthernet, utiliza un mecanismo denominado Call Sense Multiple Access-Collision Detect ( CSMS-CD ). Esto significa que cada equipo conectado sólo puede utilizar el cable cuando ningún otro equipo lo está utilizando. Si hay algún conflicto, el equipo que está intentando establecer la conexión la anula y efectúa un nuevo intento más adelante. La Ethernet transfiere datos a 10 Mbits/seg, lo suficientemente rápido como para hacer inapreciable la distancia entre los diversos equipos y dar la impresión de que están conectados directamente a su destino.

Ethernet y CSMA-CD son dos ejemplos de LAN. Hay tipologías muy diversas ( bus, estrella, anillo ) y diferentes protocolos de acceso. A pesar de esta diversidad, todas las LAN comparten la característica de poseer un alcance limitado ( normalmente abarcan un edificio ) y de tener una velocidad suficiente para que la red de conexión resulte invisible para los equipos que la utilizan.

Además de proporcionar un acceso compartido, las LAN modernas también proporcionan al usuario multitud de funciones avanzadas. Hay paquetes desoftware de gestión para controlar la configuración de los equipos en la LAN, la administración de los usuarios, y el control de los recursos de la red. Una estructura muy utilizada consiste en varios servidores a disposición de distintos ( con frecuencia, muchos ) usuarios. Los primeros, por lo general máquinas más potentes, proporcionan servicios como control de impresión, ficheros compartidos y correo a los últimos, por lo general computadoras personales.

Protocolos TCP/IP

DEFINICION TCP / IP

Se han desarrollado diferentes familias de protocolos para comunicación por red de datos para los sistemas UNIX. El más ampliamente utilizado es el Internet Protocol Suite, comúnmente conocido como TCP / IP.

Es un protocolo DARPA que proporciona transmisión fiable de paquetes de datos sobre redes. El nombre TCP / IP Proviene de dos protocolos importantes de la familia, el Transmission Contorl Protocol (TCP) y el Internet Protocol (IP). Todos juntos llegan a ser más de 100 protocolos diferentes definidos en este conjunto.

El TCP / IP es la base del Internet que sirve para enlazar computadoras que utilizan diferentes sistemas operativos, incluyendo PC, minicomputadoras y computadoras centrales sobre redes de área local y área extensa. TCP / IP fue desarrollado y demostrado por primera vez en 1972 por el departamento de defensa de los Estados Unidos, ejecutándolo en el ARPANET una red de área extensa del departamento de defensa.

LAS CAPAS CONCEPTUALES DEL SOFTWARE DE PROTOCOLOS

Pensemos los módulos del software de protocolos en una pila vertical constituida por capas. Cada capa tiene la responsabilidad de manejar una parte del problema.

  

los de TCP/IP. Con un poco de esfuerzo, el modelo ISO puede ampliarse y describir el esquema de estratificación por capas del TCP/IP, pero los presupuestos subyacentes son lo suficientemente distintos para distinguirlos como dos diferentes.

En términos generales, el software TCP/IP está organizado en cuatro capas conceptuales que se construyen sobre una quinta capa de hardware. El siguiente esquema muestra las capas conceptuales así como la forma en que los datos pasan entre ellas.

CAPAS CONCEPTUALES PASO DE OBJETOS ENTR E CAPAS

APLICACION

TRANSPORTE

INTERNET

INTERFAZ DE RED

HARDWARE

COMANDOS TCP/IP

TCP/IP incluye dos grupos de comandos utilizados para suministrar servicios de red:

·        Los comandos remotos BERKELEY

·        Los comandos DARPA

Los comandos remotos BERKELEY, que fueron desarrollados en la Universidad Berkeley (California), incluyen órdenes para comunicacionesentre sistemas operativos UNIX, como copia remota de archivos, conexión remota, ejecución de shell remoto, etc.

Permiten utilizar recursos con otros hosts, pudiendo tratar distintas redes como si fueran una sola.

En la versión 4 para UNIX Sistema V, se pueden distinguir los siguientes comandos más comunes:

RCP Realiza una copia de archivos al mismo o a otro servidor

RLOGINGL-RLOGINVT Se utiliza para hacer una conexión al mismo o a otro servidor

REXEC-RSH Permite ejecutar comandos del sistema operativo en

El mismo o enotro servidor.

Los comandos DARPA incluyen facilidades para emulación de terminales, transferencia de archivos, correo y obtención de información sobre usuarios. Pueden ser utilizadas kpara comunicación con computadores que ejecutan distintos sistemas operativos.

En la versión 2.05 para DOS, dependiendo de las funciones que realizan, se pueden distinguir los siguientes grupos de comandos:

·        Kernel PC/TCP y herramientas asociadas

Se utilizan para cargar el núcleo TCP/IP en la memoria del computador.

BOOTP Asigna la dirección IP de la estación de trabajo

INET Descarga el núcleo PC/TCP de la memoria y/o realiza estadísticas de red

KERNEL Carga el núcleo TCP/IP en la memoria y lo deja residente

·        Configuraci6n de la red

Permiten configurar TCP/IP con determinados parámetros.

IFCONFIG Configura el hardware para TCP/IP

IPCONFIG Configura el software TCP/IP y la direcci6n IP

·        Transferencia de archivos

Se utilizan para transferir archivos entre distintos computadores.

DDAT'ES Muestra las fechas y horas guardadas en un archivo

creado con el comando TAR

FTP Transfiere archivos entre una estación de trabajo y

un servidor

FRPSRV Convierte una estación de trabajo en un servidor

FTP

PASSWD Se utiliza para poner contraseñas en las estaciones

de trabajo a los usuarios para poder utilizar él

comando

FTPSRV

RMT Permite realizar copia de archivos en una unidad de

cinta

TAR Realiza una copia de archivos creando un único

archivo de

BACKUP

TFTP Transfiere archivos entre una estación de trabajo

un servidor o a otra estación de trabajo sin

necesidad de validar al usuario

·        Impresión

Permiten el control de la impresión en las impresoras conectadas al servidor.

DOPREDIR Imprime un trabajo de impresión que aún no ha sido impreso

IPRINT Envía un texto o un archivo a un servidor de impresoras de imagen

LPQ Indica el estado de la cola de impresión indicada

LPR Envía un texto o un archivo a una impresora local o de red.

LPRM Elimina trabajos pendientes de la cola de impresión

ONPREDIR Realiza tareas de configuración para el comando PREDIR

PREDIR Carga o descarga el programa que permite la impresión remota y lo deja residente.

PRINIT Se usa con los comandos PREDIR y ONPREDIR

PRSTART Indica a la estación de trabajo remota que imprima un archivo usando la configuración por defecto

·        Conexión a servidores

Permiten la conexión de los computadores a servidores de nuestra red.

SUPDUP Permite conectarse a otro servidor de la red

TELNET - TN Es el método normal de conectarse a un servidor de la red

·        Información sobre los usuarios

Muestran información sobre los usuarios conectados a la red.

FINGER Muestra información sobre un usuario conectado a otra estación de trabajo

NICNAME Muestra información sobre un usuario o sobre un servidor solicitada al centro de informaci6n de redes

WHOIS Muestra información sobre un usuario registrado que esté conectado a otra estación de trabajo

·        Envío y recepción de correo

Estos comandos permiten el envío y/o recepción de correo entre los usuarios de la red.

MAIL Permite enviar y recibir correo en la red

PCMAIL Permite leer correo. Se ha de usar con el comando VMAIL

POP2 - POP3 Se utiliza para leer correo. Se han de usar con VMAIL Y SMTP

SMTP Se utiliza para enviar correo en la red

SMTPSRV Permite leer el correo recibido

VMAIL Es un comando que muestra una pantalla preparada para leer el correo recibido. Se utiliza en conjunción con los comandos PCMAIL, POP2 0 POP3

·        Chequeo de la red

Permiten chequear la red cuando aparecen problemas de comunicaciones.

HOST Indica el nombre y la dirección IP de una estación de trabajo determinada

PING Envía una Llamada a una estación de trabajo e informa si se puede establecer conexión o no con ella

SETCLOCK Muestra la fecha y la hora que tiene la red

COMO FUNCIONA TCP/IP

Una red TCP/IP transfiere datos mediante el ensamblaje de bloques de datos en paquetes, cada paquete comienza con una cabecera que contiene información de control; tal como la dirección del destino, seguido de los datos. Cuando se envía un archivo por la red TCP/IP, su contenido se envía utilizando una serie de paquetes diferentes. El Internet protocol (IP), un protocolo de la capa de red, permite a las aplicaciones ejecutarse transparentemente sobre redes interconectadas. Cuando se utiliza IP, no es necesario conocer que hardware se utiliza, por tanto ésta corre en una red de área local.

El Transmissión Control Protocol (TCP); un protocolo de la capa de transporte, asegura que los datos sean entregados, que lo que se recibe, sea lo que se pretendía enviar y que los paquetes que sean recibidos en el orden en que fueron enviados. TCP terminará una conexión si ocurre un error que haga la transmisión fiable imposible.

ADMINISTRACION TCP/IP

TCP/IP es una de las redes más comunes utilizadas para conectar computadoras con sistema UNIX. Las utilidades de red TCP/IP forman parte de la versión 4, muchas facilidades de red como un sistema UUCP, el sistema de correo, RFS y NFS, pueden utilizar una red TCP/CP para comunicarse con otras máquinas.

Para que la red TCP/IP esté activa y funcionado será necesario:

·        Obtener una dirección Internet.

·        Instalar las utilidades Internet en el sistema

·        Configurar la red para TCP/IP

·        Configurar los guiones de arranque TCP/IP

·        Identificar otras máquinas ante el sistema

·        Configurar la base de datos del o y ente de STREAMS

·        Comenzar a ejecutar TCP/IP.

Modelo OSI

MODELO OSI

El modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, Open System Interconection) lanzado en 1984 fue el modelo de red descriptivo creado por ISO.

Norma universal para protocolos de comunicación lanzado en 1984. Fue propuesto por ISO y divide las tareas de la red en siete niveles.

Proporciona a los fabricantes estándares que aseguran mayor compatibilidad e interoperatibilidad entre distintas tecnologías de red producidas a mundialmente.
 

Estructura del Modelo OSI de ISO

El objetivo perseguido por OSI establece una estructura que presenta las siguientes particularidades:

Estructura multinivel: Se diseñó una estructura multinivel con la idea de que cada nivel se dedique a resolver una parte del problema de comunicación. Esto es, cada nivel ejecuta funciones específicas.

El nivel superior utiliza los servicios de los niveles inferiores: Cada nivel se comunica con su similar en otras computadoras, pero debe hacerlo enviando un mensaje a través de los niveles inferiores en la misma computadora. La comunicación internivel está bien definida. El nivel N utiliza los servicios del nivel N-1 y proporciona servicios al nivel N+1.

Puntos de acceso: Entre los diferentes niveles existen interfaces llamadas "puntos de acceso" a los servicios.

Dependencias de Niveles: Cada nivel es dependiente del nivel inferior y también del superior.

Encabezados: En cada nivel, se incorpora al mensaje un formato de control. Este elemento de control permite que un nivel en la computadora receptora se entere de que su similar en la computadora emisora esta enviándole información. Cualquier nivel dado, puede incorporar un encabezado al mensaje. Por esta razón, se considera que un mensaje esta constituido de dos partes: Encabezado e Información. Entonces, la incorporación de encabezados es necesaria aunque representa un lote extra de información, lo que implica que un mensaje corto pueda ser voluminoso. Sin embargo, como la computadora destino retira los encabezados en orden inverso a como fueron incorporados en la computadora origen, finalmente el usuario sólo recibe el mensaje original.

Unidades de información: En cada nivel, la unidad de información tiene diferente nombre y estructura :

Niveles del Modelo OSI.

1.Aplicación.

2.Presentación.

3.Sesión.

4.Transporte.

5.Red.

6.Enlace de datos.

7.Físico.

La descripción de los 7 niveles es la siguiente :

Nivel Físico: Define el medio de comunicación utilizado para la transferencia de información, dispone del control de este medio y especifica bits de control, mediante:

Definir conexiones físicas entre computadoras.

Describir el aspecto mecánico de la interface física.

Describir el aspecto eléctrico de la interface física.

Describir el aspecto funcional de la interface física.

Definir la Técnica de Transmisión.

Definir el Tipo de Transmisión.

Definir la Codificación de Línea.

Definir la Velocidad de Transmisión.

Definir el Modo de Operación de la Línea de Datos.

Nivel Enlace de Datos: Este nivel proporciona facilidades para la transmisión de bloques de datos entre dos estaciones de red. Esto es, organiza los 1's y los 0's del Nivel Físico en formatos o grupos lógicos de información. Para:

Detectar errores en el nivel físico.

Establecer esquema de detección de errores para las retransmisiones o reconfiguraciones de la red.

Establecer el método de acceso que la computadora debe seguir para transmitir y recibir mensajes. Realizar la transferencia de datos a través del enlace físico.

Enviar bloques de datos con el control necesario para la sincronía.

En general controla el nivel y es la interfaces con el nivel de red, al comunicarle a este una transmisión libre de errores.

Nivel de Red: Este nivel define el enrutamiento y el envío de paquetes entre redes.

Es responsabilidad de este nivel establecer, mantener y terminar las conexiones.

Este nivel proporciona el enrutamiento de mensajes, determinando si un mensaje en particular deberá enviarse al nivel 4 (Nivel de Transporte) o bien al nivel 2 (Enlace de datos).

Este nivel conmuta, enruta y controla la congestión de los paquetes de información en una sub-red.

Define el estado de los mensajes que se envían a nodos de la red.

Nivel de Transporte: Este nivel actúa como un puente entre los tres niveles inferiores totalmente orientados a las comunicaciones y los tres niveles superiores totalmente orientados a el procesamiento. Además, garantiza una entrega confiable de la información.

Asegura que la llegada de datos del nivel de red encuentra las características de transmisión y calidad de servicio requerido por el nivel 5 (Sesión).

Este nivel define como direccionar la localidad física de los dispositivos de la red.

Asigna una dirección única de transporte a cada usuario.

Define una posible multicanalización. Esto es, puede soportar múltiples conexiones.

Define la manera de habilitar y deshabilitar las conexiones entre los nodos.

Determina el protocolo que garantiza el envío del mensaje.

Establece la transparencia de datos así como la confiabilidad en la transferencia de información entre dos sistemas.

Nivel Sesión: proveer los servicios utilizados para la organización y sincronización del diálogo entre usuarios y el manejo e intercambio de datos.

Establece el inicio y termino de la sesión.

Recuperación de la sesión.

Control del diálogo; establece el orden en que los mensajes deben fluir entre usuarios finales.

Referencia a los dispositivos por nombre y no por dirección.

Permite escribir programas que correrán en cualquier instalación de red.

Nivel Presentación: Traduce el formato y asignan una sintaxis a los datos para su transmisión en la red.

Determina la forma de presentación de los datos sin preocuparse de su significado o semántica.

Establece independencia a los procesos de aplicación considerando las diferencias en la representación de datos.

Proporciona servicios para el nivel de aplicaciones al interpretar el significado de los datos intercambiados.

Opera el intercambio.

Opera la visualización.

Nivel Aplicación: Proporciona servicios al usuario del Modelo OSI.

Proporciona comunicación entre dos procesos de aplicación, tales como: programas de aplicación, aplicaciones de red, etc.

Proporciona aspectos de comunicaciones para aplicaciones especificas entre usuarios de redes: manejo de la red, protocolos de transferencias dearchivos (ftp), etc.

Infraestructura de una red de datos

Red de datos

La arquitectura de la red de datos es la que se presenta en la Figura 1, consiste de una dorsal basada en fibra óptica que conecta a todos los edificios del CICESE, y utiliza la tecnología Fast Ethernet para el transporte de la información a 100 Mbps. El equipo central de la dorsal es un switch router de 24 puertos Cisco Catalyst 3750, que interconecta todos los edificios del CICESE, así como algunos de los servidores (Proxy cache, Telefonía IP Nortel, Telefonía IP Cisco (para CPIC), Firewall y Detección de intrusos, servidor de correo, DHCP, tarificador telefónico, contestador telefónico). También se conectan los conmutadores de datos administrables que se localizan en cada uno de los edificios, y de esos conmutadores administrables se derivan las subredes dentro de los edificios mediante conmutadores de datos sencillos con velocidad final de usuarios de 100 Mbps, y en algunos casos de 1000 Mbps.

Clasificación de las redes de datos

Redes de computo                       

También llamada red de ordenadores o red informática , es un conjunto de equipos conectados por medio de cables, señales, ondas, o cualquier otro método de transporte de datos, que comparten información (archivos), recursos (CD-ROM, impresoras, etc.), servicios (acceso a internet, e-mail, chat,juegos), etc.     

Clasificacion de las redes de cómputo                                    

Las redes de computadoras se clasifican por su tamaño, es decir la extensión física en que se ubican sus componentes, desde un aula hasta una ciudad, un país o incluso el planeta. Dicha clasificación determinará los medios físicos y protocolos requeridos para su operación, por ello se han definido tres tipos:

1.-Redes de Área Amplia o WAN: Esta 

Se extiende sobre un área geográfica extensa, a veces un país o un continente, y su función fundamental está orientada a la interconexión de redes o equipos terminales que se encuentran ubicados a grandes distancias entre sí. Para ello cuentan con una infraestructura basada en poderosos nodos de conmutación que llevan a cabo la interconexión de dichos elementos, por los que además fluyen un volumen apreciable de información de manera continúa. Por esta razón también se dice que las redes WAN tienen carácter público, pues el tráfico de información que por ellas circula proviene de diferentes lugares, siendo usada por numerosos usuarios de diferentes países del mundo para transmitir información de un lugar a otro.

2.-Redes de Área Metropolitana o MAN  

El concepto de red de área metropolitana representa una evolución del concepto de red de área local a un ámbito más amplio, cubriendo áreas mayores que en algunos casos no se limitan a un entorno metropolitano sino que pueden llegar a una cobertura regional e incluso nacional mediante la interconexión de diferentes redes de área metropolitana. Este tipo de redes es una versión más grande que la LAN y que normalmente se basa en una tecnología similar a esta, La principal razón para distinguir una MAN con una categoría especial es que se ha adoptado un estándar para que funcione, que equivale a la norma IEEE. Las redes Man también se aplican en las organizaciones, en grupos de oficinas corporativas cercanas a una ciudad, estas no contiene elementos de conmutación, los cuales desvían los paquetes por una de varias líneas de salida potenciales. Estas redes pueden ser públicas o privadas. Las redes de área metropolitana, comprenden una ubicación geográfica determinada "ciudad, municipio", y su distancia de cobertura es mayor de 4 km. Son redes con dos buses unidireccionales, cada uno de ellos es independiente del otro en cuanto a la transferencia de datos.

  

3.-Redes de Área Local o LAN

Es la interconexión de varias computadoras y periféricos. Su extensión está limitada físicamente a un edificio o a un entorno de 200 metros, con repetidores podría llegar a la distancia de un campo de 1 kilómetro. Su aplicación más extendida es la interconexión de computadoras personales y estaciones de trabajo en oficinas, fábricas, etc. El término red local incluye tanto el hardware como el software necesario para la interconexión de los distintos dispositivos y el tratamiento de la información



Antecedentes históricos de la red de internet  

En el mes de julio de 1961 Leonard Klein publicó desde el MIT el primer documento sobre la teoría de conmutación de paquetes. Klein rock convenció Lawrence Roberts de la factibilidad teórica de las comunicaciones vía paquetes en lugar de circuitos, lo cual resultó ser un gran avance en el camino hacia el trabajo informático en red. De baja velocidad, creando así la primera (aunque reducida) red de computadoras de área amplia jamás construida.

1969:  La primera red interconectada nace el 21 de noviembre de  1969 cuando se crea el primer enlace entre las universidades de UCLA y Stanford por medio de la línea telefónica conmutada, y gracias a los trabajos y estudios anteriores de varios científicos y organizaciones desde 1959. El mito de que ARPANET, la primera red, se construyó simplemente para sobrevivir a ataques nucleares sigue siendo muy popular. Sin embargo, este no fue el único motivo. Si bien es cierto que ARPANET fue diseñada para sobrevivir a fallos en la red.

1972: Se realizó la Primera demostración pública de ARPANET una nueva red de comunicaciones financiada por la DARPA  que funcionaba de forma distribuida sobre la red de telefonía. El éxito de ésta nueva arquitectura sirvió para que, en 1973 la DARPA  iniciara un programa de investigación sobre posibles técnicas para interconectar redes (orientadas al tráfico de paquetes) de distintas clases. Para este fin, desarrollaron nuevo protocolos de comunicaciones que permitiesen este intercambio de información de forma "transparente" para las computadoras conectadas. De la filosofía del proyecto surgió el nombre de "Internet", que se aplicó al sistema de redes interconectadas mediante los protocolos TCP en IP.

1983: El 1 de Enero  ARPANET cambió el protocolo NCP por TCP/IP. Ese mismo año, se creó el IAB con el fin de estandarizar el protocolo TCP/IP y de proporcionar recursos de investigación a Internet. Por otra parte, se centró la función de asignación de identificadores en la IANA que, más tarde, delegó parte de sus funciones en el internet que, a su vez, proporciona servicios a los DNS                                                                                                      

1986 : La NSF comenzó el desarrollo de NSFNET que se convirtió en la principio de internet, complementada después con las redes NSINET y ESNET, todas ellas en Estados Unidos. Paralelamente, otras redes troncales en Europa tanto públicas como comerciales, junto con las americanas formaban el esqueleto básico de Internet.                                                                                                                                           

1989: Con la integración de los protocolos OSI en la arquitectura de Internet, se inició la tendencia actual de permitir no sólo la interconexión de redes de estructuras dispares, sino también la de facilitar el uso de distintos protocolos de comunicaciones 2006. El 3 de Enero  Internet alcanzó los mil cien millones de usuarios. Se prevé que en diez años, la cantidad de navegantes de la Red aumentará a 2.000 millone 

                                                                                                                                               Internet y sus servicios

  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.

Uno de los servicios que más éxito ha tenido en Internet ha sido la World Wide Web (WWW, o "la Web"), hasta tal punto que es habitual la confusión entre ambos términos. La WWW es un conjunto de protocolos que permite, de forma sencilla, la consulta remota de archivos de hipertexto. Ésta fue un desarrollo posterior (1990) y utiliza Internet como medio de transmisión. Existen, por tanto, muchos otros servicios y protocolos en Internet, aparte de la Web: el envío de correo electrónico, la transmisión de archivos (FTP y P2P), las conversaciones en línea (IRC), la mensajería instantánea y presencia, la transmisión de contenido y comunicación multimedia –telefonía, televisión  (IPTV)-, los boletines electrónicos NNTP, el acceso remoto a otros dispositivos SSH y Telnet o los juegos en línea.