SEGUNDO PERIODO 11°
El desarrollo del segundo periodo de actividades estará enmarcado en abordar temáticas como Redes informáticas, principales características de ellas, topologías, clasificación, entre otros temas asociados a estas, como también principios básicos para el desarrollo de proyectos de investigación.
FUNDAMENTOS DE REDES
El término red se utiliza para definir a una estructura que cuenta con un patrón característico. Existen múltiples tipos de red, como la red informática, la red eléctrica y la red social.
tomado de Definición de red - Qué es, Significado y Concepto (definicion.de)
REDES INFORMÁTICAS
Se entiende por redes informáticas, redes de
comunicaciones de datos o redes de computadoras a un número de sistemas
informáticos conectados entre sí mediante una serie de dispositivos alámbricos
o inalámbricos, gracias a los cuales pueden compartir información en paquetes
de datos, transmitidos mediante impulsos eléctricos, ondas electromagnéticas o
cualquier otro medio físico.
Las redes informáticas no son distintas en su lógica
de intercambio de los demás procesos de comunicación conocidos: cuentan con un
emisor, un receptor y un mensaje, así como un medio a través del cual
transmitirlo y una serie de códigos o protocolos para garantizar su
comprensión. Claro que en este caso, quienes envían y reciben mensajes son
sistemas computacionales automatizados.
En el mundo hipercomputarizado de hoy, las redes
informáticas están presentes en casi todos los ámbitos cotidianos, sobre todo
en los vinculados con la burocracia o con la administración de recursos. De
hecho, podría alegarse que la Internet, a la que accedemos desde computadores,
teléfonos celulares y otros dispositivos, no es más que una inmensa red
informática global.
tomado de Redes Informáticas - Concepto, tipos de red y elementos
REDES DOMESTICAS
Una red doméstica es un término usado para describir
una conexión inalámbrica o cableada en su casa.
¿Cuáles son las ventajas de tener una red doméstica
conectada?
- El
uso compartido de datos y archivos multimedia dentro de la red constituye
un acceso sencillo y rápido a la información
- La
conexión a Internet está siempre disponible para los dispositivos que la
necesiten
- Supervisar
todas las actividades que tienen lugar en la red a través del router.
- Compruebe
la red doméstica desde cualquier lugar conectando una cámara de red y
accediendo a ella en línea
- Administre
de forma remota los dispositivos y aparatos conectados a la red
- Explore
las posibilidades:
- Reciba
alertas de correo electrónico o mensajes de texto de una nevera
inteligente en su hogar cuando se agoten los alimentos y deba ir a
comprar
- Envíe
notificaciones a los aparatos inteligentes de su hogar para que se pongan
en funcionamiento antes de que llegue (p. ej. encender las luces,
el termostato y otros aparatos).
Red corporativa
En la actualidad, las redes corporativas gestionan,
interconectan y evalúan el sistema de comunicación por completo. Hoy en día
número de empleados móviles está en crecimiento, cada vez deben integrarse y
administrarse más dispositivos de forma segura. Por ello, la seguridad de la
red desempeña un papel muy importante, pues almacena información corporativa y
la pone a disposición de los empleados. Teniendo en cuenta que los empleados
internos también pueden llegar a facilitar inintencionadamente la entrada de
ciberataques, es esencial que se cumplan los protocolos de seguridad. Debe garantizarse
que solo aquellos que dispongan de los derechos necesarios puedan acceder a la
red.
Ventaja competitiva – Una red inteligente y adaptada
al futuro:
- Soluciones de conmutación innovadoras, robustas y escalables, seguras y de alta disponibilidad
- Máximo rendimiento para sus procesos empresariales basados en TI
- Acceso seguro a la red para empleados e invitados
- Funcionamiento rentable y sencillo de la infraestructura LAN
- El switch como «enabler» para las nuevas situaciones de uso
- Estabilidad de la conexión Wifi
- Cobertura adecuada
- Acceso seguro para dispositivos de empresa y privados ( BYOD – Bring your own device), así como para invitados
- Servicios de valor añadido además de la conexión de datos (análisis, localización)
- Gestión sencilla, mantenimiento del sistema y búsqueda de errores
DISPOSITIVOS BÁSICOS DE LAS REDES INFORMÁTICAS
Entre los dispositivos denominados básicos que son
utilizados para el diseño de redes, tenemos los siguientes:
- Modems.
- Routers.
- Repetidores.
- Hubs.
- Bridges.
- Gateways.
- Brouters.
- Servidor DHCP
MODEMS
Un módem es un dispositivo cuyo nombre es una
simplificación de sus funciones: modular y demodular la señal. El
módem es el encargado de conectarte a tu ISP (es decir, a tu compañía de
Internet), que a su vez es la que te provee de conexión mediante un cable
coaxial o fibra óptica. La función del módem es convertir la señal del ISP, que
es analógica, a una señal digital, que es la que entienden los
dispositivos, y enviarla al aparato al que esté conectado.
La palabra "módem" viene de sus funciones:
MOdular y DEModular
Cuando realizamos una conexión, es decir, cuando transferimos un dato, el módem procesa la información y la implementa en una onda moduladora. Posteriormente, el modulador emite una onda portadora (de mayor frecuencia).
La onda moduladora modifica la amplitud, frecuencia o
fase de la portadora (lo que se conoce como modular), obteniéndose así una
señal que incluye la información de la moduladora. Cuando el demodulador recibe
la onda, "desecha" la portadora y recupera la información de la señal
moduladora, es decir, el dato que queríamos transmitir. Muy
técnico, pero realmente sencillo.
De ida: ISP > Señal analógica > Módem > Señal digital > Dispositivo
De vuelta: Dispositivo > Señal digital > Módem > Señal
analógica > ISP
ROUTER
Un router, básicamente, es el periférico que
se encarga de llevar la conexión a los dispositivos. Es importante decir
que un router no está conectado a Internet, sino que está conectado al módem.
Un router per se no vale para nada si no hay un módem que le
provea de la conexión a Internet. Es como tener un móvil sin batería: tienes el
dispositivo, pero no lo que le permite funcionar.
Un router convencional no está conectado a Internet, sino
al módem
A diferencia del módem, que solo tiene un
puerto, el módem tiene varios puertos, por lo que permite llevar la
señal a muchos más dispositivos. Eso se puede hacer de dos formas: inalámbrica
(WiFi) o mediante cable (Ethernet). El esquema quedaría de la
siguiente forma:
De ida: ISP > Señal analógica > Módem > Señal
digital > Router > Dispositivos varios.
De vuelta: Dispositivos varios > Router > Señal digital
> Módem > Señal analógica > ISP.
PUNTO DE ACCESO
Un punto de acceso, en pocas palabras, sirve
para llevar conexión a donde no hay. El punto de acceso se conecta
a un router, switch o hub por un cable Ethernet y emite la señal WiFi en su
rango de actuación. Es importante destacar que no debe confundirse con un
extensor de red, que funciona parecido, pero no exactamente igual.
Un extensor de red es un repetidor,
es decir, recoge la señal WiFi-emitida por el router y la proyecta de nuevo.
Por ello, un punto de acceso está más indicado para grandes espacios como
oficinas, mientras que un extensor de red puede valer mejor para una casa con
dos plantas, por ejemplo.
Siguiendo con los esquemas que hemos ido haciendo
hasta ahora, implementando un punto de acceso la ruta sería la
siguiente:
De ida: ISP > Señal analógica > Módem > Señal
digital > Router > Punto de acceso > Dispositivos varios.
De vuelta: Dispositivos varios > Punto de acceso > Router > Señal digital > Módem > Señal analógica > ISP.
HUB
El Hub es un dispositivo simple con una única
misión, la de interconectar los ordenadores de una red local. Su
funcionamiento es sencillo, cuando alguno de los ordenadores de la red local
que están conectados a él le envía datos, el Hub los replica y trasmite
instantáneamente al resto de ordenadores de esta red local.
Estamos por lo tanto ante un punto central de conexión
de una red, y suele utilizarse para crear redes locales en las que los
ordenadores no se conectan a otro sitio que al resto de ordenadores de
la red. Por sí sólo no permite conectarse a Internet, y tampoco permite
enviar los datos de información a determinados ordenadores, simplemente copia
los que recibe de uno y los copia enviándolos al resto de la red por igual.
PUENTE O BRIDGE
Un puente de red une dos redes de ordenadores que, de otro modo, estarían separadas para permitir la comunicación entre ellas y permitirles trabajar como una sola red. Los puentes se utilizan con redes de área local para extender su alcance y cubrir áreas físicas más grandes de las que la LAN puede alcanzar de otra manera. Los puentes son similares -pero más inteligentes- a los repetidores simples, que también amplían el alcance de la señal.
¿Cómo funcionan los puentes de red?
Los dispositivos puente inspeccionan el tráfico
entrante de la red y determinan si deben reenviarlo o descartarlo de acuerdo
con su destino previsto. Un puente Ethernet, por ejemplo, inspecciona cada
trama Ethernet entrante, incluyendo las direcciones MAC de origen y destino -a
veces el tamaño de trama- cuando procesa las decisiones de reenvío
individuales. Los dispositivos puente funcionan en la capa de enlace de datos
del modelo OSI.
GATEWAY
Gateway es un término en inglés que significa puerta o
portal, un sistema o equipo cuya función básica es establecer comunicación
entre múltiples entornos. Con él, es posible realizar la conexión entre equipos
ubicados en diferentes redes y que se comunican a través de diferentes
estándares. En resumen y desde una perspectiva general, actúa como puente entre
dos universos, analizando y tratando la información según definiciones
preestablecidas y el tipo de función a la que se destina.
SERVIDOR DHCP
Un servidor DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) es un componente de red que proporciona configuración automática de direcciones IP y otros parámetros de red a los dispositivos cliente que se conectan a una red. Su función principal es asignar direcciones IP únicas a los dispositivos en la red de manera dinámica y eficiente.
Cuando un dispositivo se conecta a una red que utiliza DHCP, envía una solicitud al servidor DHCP en busca de una dirección IP. El servidor DHCP, a su vez, selecciona una dirección IP disponible en su rango de direcciones configurado y la asigna al dispositivo cliente. Además de la dirección IP, el servidor DHCP también puede proporcionar otros parámetros de configuración, como la máscara de subred, la puerta de enlace predeterminada, la configuración de DNS y otros detalles de red.
El servidor DHCP ayuda a simplificar la administración de direcciones IP en una red, ya que automatiza el proceso de asignación y permite la reutilización eficiente de direcciones IP cuando los dispositivos se desconectan o apagan. También permite la implementación de políticas de red y la gestión centralizada de la configuración de red en un entorno de red.
QUE SIGNIFICA TRABAJAR EN RED
MEDIOS DE TRANSMISIÓN
El medio de transmisión constituye el canal que
permite la transmisión de información entre dos terminales en un sistema de
transmisión. Las transmisiones se realizan habitualmente empleando ondas
electromagnéticas que se propagan a través del canal. A veces el canal es un
medio físico y otras veces no, ya que las ondas electromagnéticas son
susceptibles de ser transmitidas por el vacío.
2. CLASIFICACIÓN Dependiendo de la forma de conducir
la señal a través del medio, los medios de transmisión se pueden clasificar en
dos grandes grupos:
Medios de transmisión guiados
- Cable de par trenzado
- Cable coaxial
- Fibra óptica
Medios de transmisión no guiados
- Radio
- Microondas
- Luz (infrarrojos/láser)
EL PAR TRENZADO
El cable de par trenzado es el cable más comúnmente
utilizado para establecer comunicaciones de datos a través de una red. Recibe
su nombre debido a que tiene dos conductores eléctricos aislados y a su
vez entrelazados para anular las interferencias causadas por las
fuentes eléctricas externas y ondas electromagnéticas.
En la actualidad un
cable de par trenzado no solamente tiene dos de estos cables entrelazados, sino
que cuenta con un mayor número de ellos. Eso sí, siempre en número par
y siempre entrelazados dos a dos en forma helicoidal.
Y lo más interesante
sin dudas, es que si agrupamos un conjunto de cables entrelazados dos a dos
también nos estaremos asegurando de que cada uno de estos grupos tengan menos
interferencias de ellos mismos y de los grupos a su alrededor, e incluso de las
acciones externas como cables de mayor tensión o microondas que atraviesen este
medio físico.
¿Qué es un cable
coaxial?
Los cables coaxiales
también se conocen como coaxcable o simplemente coax.
Fueron creados en la década de 1930 para transportar señales eléctricas de alta
frecuencia, y tienen la particularidad de que poseen dos conductores
concéntricos: uno central llamado núcleo (D), encargado de transportar la
información, y otro exterior de aspecto tubular llamado malla, blindaje o
trenza (B), que sirve como toma tierra y retorno de corriente.
Este cable es
especialmente útil para transmitir señales de vídeo o de audio, puesto que los
aislantes y apantallamientos lo hacen especialmente bueno para evitar
ruidos eléctricos e interferencias de señal, y por ese motivo su
utilización está muy extendida en sistemas de radio y televisión, así como en
sistemas de audio profesional. Por este motivo, muchas tarjetas de sonido
incorporan conectores coaxiales, especialmente las que están orientadas para el
entorno profesional.
El cable coaxial se
ha diseñado para transportar señales de alta frecuencia y para protegerlas
frente a las interferencias electromagnéticas de fuentes externas. El uso más
extendido es la televisión por cable, aunque también se usa en emisoras de
radio, cerrados de televisión (CCTV), equipo de vídeo doméstico, de banda
ancha, aplicaciones Ethernet y sistemas de cableado submarino.
Fibra óptica
La fibra óptica se trata de un medio de
transmisión de datos mediante impulsos fotoeléctricos a través
de un hilo construido en vidrio transparente u otros materiales
plásticos con la misma funcionalidad. Estos hilos pueden llegar a ser casi
tan finos como un pelo, y son precisamente el medio de transmisión de la señal.
Básicamente por estos finísimos cables se transfiere
una señal luminosa desde un extremo del cable hasta el otro. Esta luz
puede ser generada mediante un láser o un LED, y su uso más extendido es
el de transportar datos a grandes distancias, ya que este medio tiene
un ancho de banda mucho mayor que los cables metálicos, menores
pérdidas y a mayores velocidades de trasmisión.
Partes de un
cable de fibra óptica
Antes de ver cómo
funciona, creemos que es importante saber cuáles son las partes que constituyen
un cable de fibra óptica.
- Núcleo: Es el elemento central de un cable de fibra
óptica que no siempre está presente. Su función es simplemente la de proporcionar
un refuerzo para evitar la rotura y deformación del cable.
- Drenaje de humedad: Este elemento tampoco está presente en todos
los cables. Su función es la de conducir posible humedad que
tenga el cable para que salga a través de él. Va
enrollado en el núcleo.
- Hilos de fibra: es el elemento conductor, por ellos viaja
la luz y los datos en ella. Están fabricados de cristal de
silicio o plástico de extrema calidad que crean
un medio en el que la luz pueda reflejarse y refractarse correctamente
hasta llegar al destino.
- Buffer y Cladding (revestimiento): básicamente es el recubrimiento de los hilos de
fibra óptica. Consiste en un relleno de gel de capa
oscura para evitar que los rayos de luz no se salgan de la fibra. A
su vez el buffer es el recubrimiento externo que contiene
el gel y la fibra.
- Cinta de Mylar y capas aislantes: básicamente es un recubrimiento aislante que
recubre todos los buffers de fibra. En función del tipo de construcción
tendrá varios elementos, todos ellos de material dieléctrico (no
conductor).
- Recubrimiento ignífugo: si el cable es resistente al fuego,
también necesitará un recubrimiento capaz de soportar las llamas.
- Armadura: la siguiente capa se trata de la armadura del
cable, que en los de mayor calidad siempre están construida de hilos
de Kevlar. Este material es liviano y de gran resistencia e ignífugo,
lo podremos ver en chalecos antibala y cascos de pilotos.
- Recubrimiento exterior: como cualquier cable, se necesita un
recubrimiento exterior, normalmente de plástico o PVC.
Algunos ejemplos de
cables de fibra óptica son los siguientes
Medios no
guiados
Los medios no guiados
son aquellos en los cuales no se utiliza cable, sino que las señales se
propagan a través del medio. Las transmisiones no guiadas se pueden clasificar
en tres: radio frecuencia, microondas y luz (infrarrojos/láser).
Radiofrecuencia
El término se aplica para definir una parte del
espectro electromagnético. Concretamente, la parte con menos energía de este.
La transmisión de las ondas se produce al generar una corriente a
través de un conductor, y se recibe con una antena. El ejemplo más claro es
el de una estación de radio y un aparato receptor, como el de nuestro coche.
Características:
- Facilidad
con la cual puede ionizar el aire para crear una trayectoria conductora a
través del aire.
- Una
fuerza electromagnética que conduce la corriente del RF a la superficie de
conductores, conocida como efecto de piel.
- La
capacidad de aparecer atravesar las trayectorias que contienen el material
aislador, como dieléctrico aislador de un condensador.
Ventajas: Es una alternativa barata en aquellos
lugares donde el cable no puede instalarse fácilmente, es una opción para las
comunicaciones portátiles, atraviesan paredes, son omnidireccionales, son
capaces de transmitirse a grandes distancias.
Desventajas.: No es practico cuando se necesitan velocidades de comunicación
elevadas, está sometido a interferencias producidas por radio aficionado,
comunicaciones militares y telefonía móvil, sufren interferencias por algún
equipo eléctrico.
MICROONDAS
Comunicación vía microondas. Básicamente un enlace vía microondas consiste en
tres componentes fundamentales: el transmisor, el receptor y el canal aéreo. El
transmisor es el responsable de modular una señal digital a la frecuencia
utilizada para transmitir, el canal aéreo representa un camino abierto entre el
transmisor y el receptor, y como es de esperarse el receptor es el encargado de
capturar la señal transmitida y llevarla de nuevo a señal digital.
Algunas de las ventajas
- Antenas
relativamente pequeñas son efectivas.
- A
estas frecuencias las ondas de radio se comportan como ondas de luz, por
ello la señal puede ser enfocada utilizando antenas parabólicas y antenas
de embudo, además pueden ser reflejadas con reflectores pasivos.
- Otra
ventaja es el ancho de banda, que va de 2 a 24 GHz.
Desventajas
Las frecuencias son susceptibles a un fenómeno
llamado Disminución de Multicamino (Multipath Fanding),
lo que causa profundas disminuciones en el poder de las señales recibidas.
A estas frecuencias las pérdidas ambientales se
transforman en un factor importante, la absorción de potencia causada por la
lluvia puede afectar dramáticamente el comportamiento del canal.
·
Ondas
infrarrojas y milimétricas: se usan mucho para la comunicación de corto
alcance. Todos los controles remotos de los televisores, grabadoras de video y
estéreos utilizan comunicación infrarroja. Estos controles son relativamente
direccionales, baratos y fáciles de construir, pero tienen un inconveniente
importante: no atraviesan los objetos sólidos.
·
Transmisión
por ondas de luz (rayo láser: Este esquema ofrece un ancho de banda muy alto y
un costo muy bajo. También es relativamente fácil de instalar. Una desventaja
es que los rayos láser no pueden penetrar la lluvia ni la niebla densa, pero
normalmente funciona bien en días soleados.
·
Satélite:
Las transmisiones vía satélites se parecen mucho más a las transmisiones con
microondas por visión directa en la que las estaciones son satélites que están
orbitando la tierra. El principio es el mismo que con las microondas
terrestres, excepto que hay un satélite actuando como una antena súper alta y
como repetidor. Aunque las señales que se transmiten vía satélite tienen que
viajar en línea recta, las limitaciones impuestas sobre la distancia por la
curvatura de la tierra son muy reducidas.
·
Satélites
geosincrónicos: Para asegurar una comunicación constante, el satélite debe
moverse a la misma velocidad que la tierra de forma que parezca que está fijo
en un cierto punto. Estos satélites se llaman geosincrónicos.
·
Bandas
de frecuencia (comunicación satélite): Las frecuencias reservadas para
comunicación microondas vía satélite tienen rango: (GHz) Gigaherzios. Cada
satélite envía y recibe dos bandas distintas. La transmisión desde la tierra al
satélite se denomina Enlace descendente.
·
Telefonía
celular: Se diseñó para proporcionar conexiones de comunicaciones estables
entre dos dispositivos móviles o entre una unidad móvil y una unidad
estacionaria (tierra).
Sistemas de comunicación/transmisión de datos
Un sistema de comunicación de datos tiene como
objetivo el transmitir información desde una fuente a un destinatario a través
de una canal.
- El
emisor o transmisor debe convertir la señal a un formato que sea reconocible
por el canal.
- El
canal conecta al emisor (E) y receptor (R) y puede ser cualquier medio de
transmisión (fibra óptica, cable coaxial, aire, ...).
- El
receptor acepta la señal del canal y la procesa para permitir que el
usuario final la comprenda.
SEÑAL ANALÓGICA:
Una señal analógica es una señal que varía de forma continua a lo largo
del tiempo. La mayoría de las señales que representan una magnitud física
(temperatura, luminosidad, humedad, etc.) son señales analógicas. Las señales
analógicas pueden tomar todos los valores posibles de un intervalo; y las
digitales solo pueden tomar dos valores posibles.
Las señales análogas se pueden percibir en todos los lugares, por
ejemplo, la naturaleza posee un conjunto de estas señas como es la luz, la
energía, el sonido, etc., estas son señales que varían constantemente. Un
ejemplo muy práctico es cuando el arco iris se descompone lentamente y en forma
continua. Cuando los valores del voltaje o la tensión tienden a variar en forma
de corriente alterna se produce una señal eléctrica analógica. En
este caso se incrementa durante medio ciclo el valor de la señal con signo
eléctrico positivo; y durante el siguiente medio ciclo, va disminuyendo con
signo eléctrico negativo. Es desde este momento que se produce un trazado en forma
de onda senoidal, ya que este da a lugar a partir del cambio constante de
polaridad de positivo a negativo.
- SEÑAL
DIGITAL:
Una señal digital es aquella que presenta una variación discontinua con
el tiempo y que sólo puede tomar ciertos valores discretos. Su forma
característica es ampliamente conocida: la señal básica es una onda cuadrada
(pulsos) y las representaciones se realizan en el dominio del tiempo. Sus parámetros son:
- Altura de pulso (nivel eléctrico)
- Duración
(ancho de pulso)
- Frecuencia de repetición (velocidad pulsos
por segundo)
Las señales digitales no se producen en el mundo físico como tales, sino
que son creadas por el hombre y tiene una técnica particular de tratamiento, y
como dijimos anteriormente, la señal básica es una onda cuadrada, cuya
representación se realiza necesariamente en el dominio del tiempo. La
utilización de señales digitales para transmitir información se puede realizar
de varios modos: el primero, en función del número de estados distintos que
pueda tener. Si son dos los estados posibles, se dice que son binarias, si son
tres, ternarias, si son cuatro, cuaternarias y así sucesivamente. Los modos se
representan por grupos de unos y de ceros, siendo, por tanto, lo que se
denomina el contenido lógico de información de la señal. La segunda posibilidad
es en cuanto a su naturaleza eléctrica. Una señal binaria se puede representar
como la variación de una amplitud (nivel eléctrico) respecto al tiempo (ancho
del pulso). Las señales digitales sólo pueden adquirir un número finito de
estados diferentes, se clasifican según el número de estados (binarias,
ternarias, etc.)y según su naturaleza eléctrica (unipolares y bipolares). Una
señal digital varía de forma discreta o discontinua a lo largo del tiempo.
Parece como si la señal digital fuera variando «a saltos» entre un valor máximo
y un valor mínimo.
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