REDES DE AREA LOCAL

by Enrique Monzó
<kikemonzo@ono.com>
con autorización de Maria Teresa Cervera.

v1.0, Oct 2004

El presente documento es una guía del módulo de Redes de Área Local (RAL) del Ciclo de Grado Superior de ASI (Administración de Sistemas In formáticos). Los contenidos están extraidos del material proporcionado durante el curso y cuyo autor/a y titular del módulo, Maria Teresa Cervera, ha autorizado la publicación de este resumen por médio electrónico.

Tema 1. INTRODUCCIÓN A LAS REDES DE ORDENADORES

Introducción

La Teleinformática se ocupa del estudio de los sistemas de comunicación entre computadores.

Teleinformatica

La Teleinformática aparece por:

Un poco de Historia:

Década de los 60: La Agencia de Investigación de proyectos Avanzados (ARPA) configuó el primer modelo de sistema teleinformático.
Década de los 70: Espectacular crecimiento de las redes de ordenadores y los sistemas distribuidos.
— En 1974: Sistemas SNA de IBM
— En 1976: Sistema DNA de Digital
Nuevo Concepto (SISTEMAS ABIERTOS): Se trata de redes constituidas por la comunicación de sistemas producidos por diferentes fabricantes.
Surge la necesidad de establecer ESTÁNDARES a fin de conseguir compatibilidad entre sistemas heterogéneos.

Estándares

En 1977, la ISO (Oficina internacional de Estándades) crea un comité técnico para resolver la carencia de una filosofía y estructura de comunicaciones común.
El resultado fué el establecimiento de una arquitectura que proporciona el marco de definición, el desarrollo y la validación de estándares en la nueva generación de sistemas de información distribuida. Esta arquitectura se sintetiza en el estándar ISO/OSI (Open System Interconnection) para la interconexión de sistemas abiertos.

[Siguen desarrollándose sistemas y redes que no se ajustan al modelo de referencia OSI.]

1. Tipos de Estándares

  1. Estándares por Ley (de jure).Son aquellos que han sido definidos y aprobados por un organismos oficialmente reconocido.

  2. Estándares de hecho (de facto). Son aquellos que NO han sido definidos y aprobados por un organismo oficialmente reconocido, pero han sido adoptados como estándares por su amplio uso. Existen dos tipos:

    1. Estándares PROPIETARIO o CERRADOS. Son propiedad de la compañía que los inventó. Dificultan la comunicación de sistemas de diferentes propietarios.

    2. Estándares NO PROPIETARIO o ABIERTOS. No son propiedad de ninguna compañia, pero a traves de su masivo uso se han convertido en estándar de facto.

2. Organismos de normalización

Fundada en 1946, es una organización voluntaria, no gubernamental, que agrupa a 89 paises. La integran las organizaciones nacionales de normalización de cada uno de los países miembros. Su estructura se basa en Comités técnicos, del que dependen Subcomités que a su vez integran grupos de trabajo.
OBJETIVOS:
- Facilitar el intercambio internacional de productos y servicios
- Facilitar modelos de compatibilidad
- Mejorar la calidad
- Mejorar la productividad
- Reducir costes de producción para conseguir abaratar el precio final del producto.

Pertenece a la ITU ( Unión Internacional de Telecomunicaciones), que a su vez es una agencia de Naciones Unidas. Se identifican 5 tipos de miembros:

Miembros-A: Las administraciones nacionales de correo, telégrafo y teléfono. (PTTs). (EEUU está representado por su departamento de estado).
Miembros-B: Administraciones privadas ( Ej. AT-T).
Miembros-C: Organizaciones científicas e industriales.
Miembros-D: Otra organizaciones internacionales.
Miembros-E: Organizaciones dedicadas a otros campos pero interesadas en el trabajo del CCITT.

Se encarga de realizar recomendaciones técnicas sobre teléfono, telégrafo e interfaces de comunicación de datos. Las normas que emite son de reconocimiento internacional.
Algunos ejemplos son:

Normas de la Serie V: Comunicaciones de datos sobre la red telefónica o telex.
Ej: Norma V.24 ( En EEUU: EIA RS-232)

Normas de la Serie X: Comunicaciones de datos sobre redes digitales públicas de datos.
Ej: Norma X.25 Especifica la interfase entre un ordenador y una red de ordenadores.

3. Ventajas e inconvenientes de los estándares

La principal ventaja del uso de estándares es que garantiza la compatibilidad entre sistemas y facilita la interconexión de los mismos.
Por contra las especificaciones del estándar no siempre pueden realizarse técnicamente. Además, la aprobación de un estándar conlleva tiempo, y no siempre es posible esperar a que exista un estándar para comenzar la producción y comercialización de un producto; un problema añadido es que pueden existir varios estándares para un mismo producto.

[Recuerda que un estándar es una recomendación cuyo cumplimiento no se exige ni impone, salvo en cuestiones de seguridad.]

Redes de Comunicaciones

Definiciones:
· Una red de comunicaciones es un conjunto de ordenadores autónomos, interconectados entre si, con la finalidad de intercambiar información.
· Una red de comunicaciones es un conjunto de dispositivos tanto físicos como lógicos (protocolos e interfaces), que nos permiten compartir recursos físicos y lógicos entre distintos hosts; entendiendo por host cualquier dispositivo que es capaz de enviar y/o recibir información, o de ejecutar una tarea a través de una red informática; por ejemplo no es necesario que una impresora este conectada a un ordenador, ella misma puede ser un host..
OBJETIVOS:
- Compartir recursos lógicos y físicos.
- Aumentar la fiabilidad del sistema.
- Reducir costes.

¿Como podemos comunicar los dispositivos de una red?

  1. Conexión directa. Los dispositivos se conectan directamente entre si a través de algún medio. Los inconvenientes son su elevado coste y que no resulta viable si los dispositivos están muy alejados físicamente.

  2. Conexión mediante una subred de comunicación.

Subred de comunicación

Componentes de la subred:

- Líneas de transmisión, canales o circuitos: Transportan los datos.
- IMPs o nodos: Elementos de computación utilizados para conectar dos o más líneas de transmisión.

Tipos de subredes de comunicación:

- Canales punto a punto. Su topología de interconexión de nodos es como sigue:

Redes punto a punto

- Canales de difusión. Los canales de difusión no utilizan nodos intermedios de comunicación. En cada estación hay un transmisor/receptor que comunica sobre un medio compartido por otras estaciones. Se pueden representar mediante el siguiente esquema:

Redes por difusión

Los canales de difusión plantean el problema de acceso al canal, por lo que se implementan dos métodos de regulación de acceso al medio físico:

- Control estático por quantums de tiempo

- Control dinámico. Puede ser centralizado o descentralizado. El control dinámico descentralizado, a su vez, se implementa con dos técnicas: el paso de testigo, donde en un momento determinado solo un nodo posee el turno (el testigo) para poder acceder al medio y trasmitir (redes Token-Bus y Token-Ring); y los métodos de contienda donde cada nodo detecta el uso del medio y si está libre comienza a trasmitir, si otra estación también lo detecta y tramite se produce una colisión que también es detectada, esto se resuelve reintentando la trasmisión pasado un intervalo de tiempo (métodos Aloha, CSMA y CSMA/CD).

Tipos de redes
Tipos de redes según su escala

Redes de área local (LAN).

CARACTERÍSTICAS:
- Proporciona interconexión a una variedad de dispositivos en un área restringida (recinto, edificio, campus).
- Distancia entre estaciones más alejadas de 3 Km. (FDDI llega a 200 Km).
- No utiliza medios de comunicación externos.
- Suele ser de propiedad privada.
- Velocidad de transmisión relativamente elevada (de 1 a 1000 Mb/s).
- Fiabilidad alta.
- Tasa de error muy baja.
- Proporciona los servicios de comunicación más comunes como son la compartición de recursos ( impresoras, archivos, etc.).
- Usan un medio de transmisión compartido (transmisión por difusión).
- Topología: bus o anillo.
- Ejemplos: Ethernet a 10 Mb/s, IEEE 802.5 o Token-Ring a 4 Mb/s, FDDI a 100 Mb/s, Fast Ethernet a 100 Mb/s.
METODOS DE CONEXIÓN:

  1. Redes entre iguales. Todos los ordenadores ponen a disposición de los demás equipos los recursos de que disponen y ningún ordenador tiene privilegios. Además todos los ordenadores tienen las mismas funciones. Es un modelo simple donde el control de datos es difícil.

  2. Uso de servidores. Los equipos configurados como servidores proporcionan determinados servicios al resto de equipos. Los servidores incorporan un sistema de cuentas y contraseñas de entrada para restringir el acceso. Los servidores pueden ser de discos, de impresión, de comunicaciones, de correo electrónico, etc.

Redes de área metropolitana (MAN).

CARACTERÍSTICAS:
- Es una red de distribución de datos para un área geográfica en el entorno de una ciudad.
- La distancia entre las estaciones más alejadas es de 10 Km.
- Este tipo de redes es apropiado para la distribución de televisión por cable en el ámbito de una población. Ej. Red ONO.
- Puede ser propiedad privada o un servicio proporcionado por una empresa de servicio público.
- Otra forma de construir una MAN es por la conexión de las LAN de todas las oficinas de una empresa, dispersas por una ciudad.

Redes de área extensa (WAN).

CARACTERÍSTICAS:
- Es una red que permite conectar host separados por grandes distancias.
- Los host se conectan a una subred de comunicación. Dicha subred se compone de nodos también conocidos como routers (enrutadores) y utiliza la técnica de conmutación para la transferencia de datos.
- Pertenece a las compañías de telefonía y son compartidas por muchos usuarios.
- La tasa de error en las WAN es mucho mayor que en las LAN.
- La subred también permiten interconectar varias LAN, constituyendo una WAN.

Topología de una WAN

- Algunos ejemplos de redes de área extensa son la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI), las redes ATM (Modo de transferencia asíncrono), X.25 norma CCCITT, Frame Relay, redes vía satélite, etc.

Tipos de redes según la tecnología empleada en la transmisión.

1. Redes de conmutación de circuitos.

Se establece un circuito dedicado para toda la duración de la comunicación. Un ejemplo claro son las redes telefónicas.
FASES DEL ESTABLECIMIENTO DE LA COMUNICACIÓN
1. Establecimiento del circuito (camino físico) desde el emisor hasta el receptor.
2. Transferencia de datos.
3. Desconexión del circuito y liberación del recurso.
INCONVENIENTES
· El tiempo para establecer la conexión puede ser largo.
· Se reserva anticipadamente un ancho de banda que puede no ser aprovechado en la transmisión.
VENTAJAS
· El único retardo en la transmisión de datos es el tiempo de propagación de la señal electromagnética.
· No hay peligro de congestión.

2. Redes de conmutación de mensajes.

CARACTERÍSTICAS
- No hay establecimiento previo de la ruta entre emisor y receptor.
- Se conocen como "Redes de almacenamiento y reenvío".
FASES DE LA TRASMISIÓN
1. Cuando el emisor tiene listo un bloque de datos (mensaje) lo envía a la primera IMP.
2. Ésta lo almacena.
3. Lo revisa en busca de errores.
4. Reenvía el mensaje posteriormente de una vez.
INCONVENIENTES
- Como no existe limitación para el tamaño del bloque, uno solo de ellos puede ocupar una línea IMP-IMP durante varios minutos.

3. Redes de conmutación de paquetes.

CARACTERÍSTICAS
- Los datos se mandan agrupados en paquetes.
- Por un mismo circuito se pueden intercalar paquetes de distintas fuentes y/o destino.
- Los paquetes pasan a través de los nodos hasta llegar al destino.
- Existen 2 variantes:

a) El circuito virtual. Se encamina el primer paquete y todos los demás, de esa comunicación, seguirán esa misma ruta (por ejemplo en X.25). Existen 3 etapas:
1. Establecimiento de Conexión. Un primer paquete fija la ruta y reserva recursos de QoS en los nodos y el destino.
2. Trasmisión de datos.
3. Cierre de la conexión.

Circuito Virtual

b) El datagrama. Cada paquete se encamina independientemente (por ejemplo el protocolo IP).

Datagrama

INCONVENIENTES
- La sobrecarga de tráfico de entrada de un nodo puede superar su capacidad de almacenamiento lo que puede provocar pérdida de paquetes.
- Los paquetes pueden llegar a su destino en orden incorrecto.
VENTAJAS
- Los nodos pueden desarrollar tareas de control de errores en la transmisión, lo que se traduce en una mayor fiabilidad.
- Los nodos pueden actuar como conversores de velocidad y/o código.

Modelo de comunicación

En los siguientes esquemas se pueden ver diversos ejemplos esquematizados del funcionamiento básico de una trasmisión de datos a traves de diversas topologías de red, como una LAN en bus, una red de difusión, etc.

Modelo de trasmision

En este siguiente esquema vemos dos ejemplos siguiendo la secuencia clásica de una trasmisión de datos a través de una red de comunicaciones. Se refleja el modelo para una LAN conectada en bus y para una red de conmutación de paquetes, independientemente del tipo de conmutación.

Modelo de trasmision 2

Tareas de un sistema de Comunicación:

Bibliografia

  1. [tanenbaum] Tanenbaum A.S. Redes de computadoras Ed. Prentice-Hall. 3ª Edición 1997.

  2. [stalling] Stalling W. Data and Computer Networks Ed. McMillan. 2º Edición.

  3. [abad] Abad A. Redes de área local Ciclo Formativo. Ed. Mc-Graw-Hill 2001

  4. [huidobro] Huidobro Moya J.M, Blanco Solsona A. Administración de Sistemas Informáticos. Redes de área local Ed. Paraninfo 2001.

Glosario

Glosario

Indice