Red
de ordenadores
Computer Network,
Local Area Network (LAN), Wide Area Network (WAN), Information Highways
& Sistema de interconexión de ordenadores y periféricos, que permite la compartición y el intercambio
de información y recursos.
Las redes de ordenadores surgen como resultado de la creciente
sinergia entre informática y telecomunicaciones. Gracias a ellas, los ordenadores han dejado de ser entidades aisladas para
pasar a integrarse en las llamadas autopistas de la información.
Evolución histórica
El primer avance importante de la época moderna en el
ámbito de las comunicaciones tiene lugar en el siglo XIX, cuando un inventor norteamericano, Samuel F.B. Morse, diseñó el
boceto del primer aparato de telegrafía que funcionaba utilizando el electromagnetismo. Morse ideó un sistema de puntos y
rayas, conocido también con su nombre, con el que se podían transmitir números, letras y signos de puntuación. El aparato
de telegrafía de Morse consistía en un sencillo pulsador que cerraba y abría el circuito eléctrico, permitiendo o no el paso
de la corriente para la transmisión de los datos según el código de puntos y rayas. Además, disponía de un sistema de arrastre
de una tira de papel sobre la que se registraba el mensaje recibido. El 24 de Mayo de 1844 se inauguró la primera línea de
uso público del telégrafo, que unía las poblaciones de Baltimore y Washington distantes entre sí unos 60 kilómetros. A partir
de entonces, el telégrafo se conviertió en el medio de transmisión de información más importante, implantándose en EE.UU.
y Europa.
Más tarde, en la segunda mitad del siglo XIX, aparece
el teléfono de la mano de A. Meucci, su inventor, y de G. Bell, quien lo perfeccionó e hizo posible su utilización como transmisor
de información a grandes distancias. Este nuevo medio, afianzado ya en nuestra cultura, hizo que se crearan grandes redes
de telefonía que actualmente permiten la comunicación oral entre personas separadas por muchos kilómetros de distancia.
Paralelamente a este avance de la comunicación, surge
y se desarrolla una nueva técnica de tratamiento de la información, la Informática, y con ella aparece una nueva máquina que
revolucionará el mundo, el ordenador. El concepto actual de esta máquina surge en los años 50, aunque todavía no se puede
hablar de sistemas de transmisión de datos, ya que los periféricos de entrada y salida de los datos no estaban diseñados para
transmisiones lejanas. En esa época, los ordenadores y sus dispositivos asociados se localizaban muy cerca unos de otros,
comunicándose mediante cables muy cortos. A su vez, se desarrolla un nuevo ámbito de trabajo: las telecomunicaciones.
Pero el arranque fundamental de la telemática, es decir,
el cruce entre la informática y las telecomunicaciones, se produce en 1958 con el proyecto SAGE (Service Automatic Ground
Enviroment) de la U.S. Air Force, al lograr la conexión de varios centros distantes de tratamiento de información.
La década de los 60 tuvo una gran importancia en el desarrollo
de las comunicaciones entre ordenadores, pues en ella se produjeron grandes avances. En 1961, surge el primer lenguaje interactivo
para la comunicación con un ordenador: el Basic. Un año más tarde, se desarrolla en el M.I.T. el primer sistema operativo
de orientación conversacional, el CTSS. Como una nueva aplicación de técnicas usadas en telecomunicaciones, aparece la conmutación
de paquetes. Este suceso está considerado como el punto de intersección definitivo entre los dos entornos: informática y telecomunicaciones.
Surge como un proyecto para las Fuerzas Aéreas americanas en agosto de 1964. También durante esa época, la agencia ARPA (Advanced
Research Project Agency) apoya el estudio de los sistemas en tiempo real y las redes de ordenadores.
Entre 1965 y 1969, se desarrolla el proyecto MULTICS (Multiplex
Information and Computing Service) como una colaboración entre los Bell Telephone Laboratories, el departamento de investigación
tecnológica de la General Electric, y el M.I.T. dentro del proyecto denominado MAC.
En 1967, se expone el proyecto SABRE para la reserva de
billetes de líneas aéreas. Además, en esa época, L. Klenirock publica su artículo "Time-shared Systems: A theorical treatment",
en el que sienta las bases teóricas del funcionamiento de los sistemas de tiempo compartido. En 1969, surge el primer sistema
en tiempo real con una clara orientación comercial, se denominó TSS.
La agencia ARPA implementa experimentalmente en su red,
ARPANET, todos los conceptos aparecidos hasta el momento como son: protocolos, procesos distribuidos, control de flujo, topologías,
conectividad, etc. Esta experimentación afianza el carácter de ciencia de la Teleinformática. Esta red, que en 1971 mantenía
23 ordenadores centrales, es probablemente la red más estudiada y probada. ARPANET es el "antepasado" directo de la
Red de redes que hoy se conoce con el nombre de INTERNET y que tanto impacto está teniendo en el mundo de las comunicaciones
a grandes distancias.
La primera red pública europea de conmutación de paquetes,
que comenzó su andadura en 1971/72, fue la Red Especial de Transmisión de Datos (RETD) de la compañía Telefónica en España,
rebautizada en 1982 con el nombre de IBERPAC. A partir de 1984, IBERPAC ofrece tanto la modalidad de conmutación de paquetes
RSAN (Red Secundaria de Alto Nivel) como la recomendación X.25 de CCITT (Comité Consultivo Internacional para Telegrafía y
Telefonía) estándar de las redes públicas de todo el mundo.
En 1974, aparece la primera arquitectura diseñada específicamente
para sistemas distribuidos, la SNA de IBM. Dos años más tarde, le sigue la arquitectura DNA de Digital. En ese mismo año el
comité CCITT, dependiente de la Unión Internacional de las Telecomunicaciones, normaliza las redes de conmutación de circuitos
con la norma X.21, y las redes de conmutación de paquetes con la norma X.25. En 1978, se ponen en funcionamiento siguiendo
estas recomendaciones las siguientes redes públicas:
- TRANSPAC de conmutación de paquetes en Francia.
- DATAPAC de conmutación de paquetes en Canadá.
- Red nórdica de conmutación de circuitos.
En el año 1977, la organización ISO crea el comité ISO/TC
97/SC16 con el objetivo de estudiar una normativa específica de modelización de arquitecturas para la comunicación entre ordenadores.
Este comité desarrolló unas normas orientadas al Modelo Básico de Referencia para la Interconexión de Sistemas Abiertos.
La década de los 80 supuso la aparición de redes más complejas
debido al desarrollo de la microelectrónica y a las nuevas necesidades conversacionales entre ordenadores. Con el comienzo
de la década, empiezan también los estudios sobre un nuevo concepto: las Redes Digitales de Servicios Integrados o RDSI. Estas
redes incorporan una nueva filosofía, consistente en la integración completa de la información en la comunicación. Esto quiere
decir que, utilizando una misma red pública, se pueden transferir todo tipo de informaciones (sonido, datos, imágenes y texto)
de forma digital y sin limitaciones estrictas de conexión.
En la actualidad (1997), en España se está desarrollando
un proyecto de sustitución de la antigua red telefónica (terminales telefónicas, medios de transmisión y centrales de tránsito)
para conseguir la total implantación, en un futuro no muy lejano, de la que será la nueva RDSI española. Con ella se pretende
dar un nuevo avance a las comunicaciones en nuestro país, ofreciendo nuevos servicios a los usuarios de la red. Un ejemplo
muy simple, aunque muy ilustrativo, de los beneficios de esta red es el recibo telefónico detallado, posible sólo en las zonas
geográficas conectadas a las nuevas centrales telefónicas digitales. Además, cuando se implante, no serán necesarios para
la comunicación entre ordenadores el uso de los dispositivos moduladores/ demoduladores (modem).
Pero, la RDSI ofrecerá un soporte muy fiable para otros
servicios de mayor nivel, con el único requerimiento de disponer de dispositivos específicos para cada uno de ellos, algunos
son:
- videotex.
- telecopia.
- teletexto.
- videoconferencia.
- telealarma.
- telemedida.
- telecontrol.
Durante los últimos años han surgido y se han desarrollado
nuevas tecnologías hacia las que tienden las comunicaciones, por ejemplo: en el ámbito de la conmutación, con ATM (Modo de
Transferencia Asíncrona), que es válida tanto para redes de área local como para redes de área extensa; en el entorno de la
transmisión, la tecnología JDS (Jerarquía Digital Síncrona) se está imponiendo como el estándar mundial para la estructuración
de la transmisión. El protocolo Frame Relay está tomando el relevo del protocolo X.25, que durante más de 25 años ha sido
el estándar en las redes públicas, pues Frame Relay es más adecuado para las modernas redes digitales.
Todo este "camino tecnológico" ha proporcionado un ambiente
adecuado para el desarrollo de las denominadas autopistas de la información, infraestructuras de infocomunicaciones que permiten
el intercambio de grandes volúmenes de información de manera sencilla para el usuario.
Elementos componentes
Los elementos que integran una red son los siguientes:
Terminales o Equipos
Actúan como intermediarios entre el usuario y la red.
Dependiendo de los casos, proporcionan parte de la potencia de proceso del sistema global.
Medios de Transmisión
Son los enlaces físicos entre los equipos. Se encargan
de proporcionar el soporte para la transmisión de la información.
Protocolo
Es la normativa establecida que proporciona el control
en el intercambio de información o recursos.
Topología
Es la forma física de interconexión entre los dispositivos
de la red.
Tarjetas de interfaz de red
Network Interface Card (NIC): Es el dispositivo intermediario entre el equipo y el medio de transmisión.
Su principal función es adaptar la velocidad de transmisión de la red a la de la terminal a la que da servicio. Dependiendo
del tipo de red de que se disponga, se utilizará un interface distinto.
Sistema operativo de red
Network Operating System: Es el software que permite la compartición de recursos en la red.
Sus funciones principales son:
- Encaminar la petición de recursos de las terminales
de la red.
- Administrar y gestionar la red.
Algunos de los sistemas operativos de red que se pueden
encontrar en el mercado en la actualidad son:
- LAN Server de IBM.
- NetWare de Novell.
- Unix.
- Advanced Server
para WIndows NT.
- Windows 3.11 para Trabajo en Grupo.
- Windows 95.
- AppleShare de Apple.
Servidores de red
Son los responsables de gestionar la asignación de recursos
compartidos a partir de las peticiones que se realizan. Sus funciones son:
- Servidor de ficheros.
- Servidor de comunicaciones.
- Servidor de aplicaciones.
- Servidor de correo electrónico.
- Servidor de impresión.
- Servidor de accesos remotos.
Todos estos servicios pueden estar centralizados en un
solo equipo (y entonces se dice que el servidor es dedicado) o distribuidos entre varios de ellos (servidor no dedicado).
En función de la utilización de servidores dedicados se pueden distinguir dos tipo de configuraciones:
1.- Red peer to peer, cuando no existen servidores
dedicados, por lo que los recursos de cada equipo conectado a la red puede ser accesible para el resto de los usuarios.
2.- Red cliente/servidor, cuando existe uno o varios equipos
que actúan como servidores dedicados y no como puestos de trabajo. Éste es el tipo más corriente de configuración en las redes
de área local.
Tipos de redes
Atendiendo a la distancia que separa los equipos interconectados,
se pueden distinguir dos tipos de redes de transmisión de datos:
Redes de área local (en inglés LAN o Local Area Network): son redes que unen ordenadores
y/o dispositivos asociados que se encuentran dentro de un área geográfica reducida, como por ejemplo un edificio o un área
limitada a una misma ciudad.
Redes de área extensa: (en inglés WAN o Wide Area Network): son redes que intercomunican
ordenadores y/o dispositivos asociados que se encuentran separados geográficamente por varios kilómetros, pueden estar en
ciudades distintas del mismo país o de distintos países.
Redes de Área Local
Según el Institute of Electrical & Electronics Engineers
o IEEE, una red de área local es "un sistema de comunicación de datos que permite a un cierto número de dispositivos independientes
comunicarse directamente entre sí, dentro de un área geográfica reducida y empleando canales físicos de comunicación de velocidad
moderada o alta".
Estas redes están caracterizadas porque el área geográfica
que separa los dispositivos conectados a ella es desde unos cientos de metros (dentro de un mismo edificio o entre
edificios colindantes) hasta pocos kilómetros (distintas sucursales dentro de la misma ciudad). Generalmente se establece
una distancia que oscila entre 0.1 y 10 Km.
El concepto de LAN o red de área local abarca tanto al
hardware como al software de la misma. Una LAN puede estar constituida por un número determinado de miniordenadores y periféricos
compartidos, tales como unidades de almacenamiento masivo e impresoras, estaciones de trabajo, terminales y uno o más Gateways
(utilizados para proporcionar el acceso a otras redes).
Características de las redes de área local
1/ Establecen un medio de comunicación común, a
través del cual todos los dispositivos pueden compartir recursos como por ejemplo: datos, ficheros, programas, periféricos,
modems, etc.
2/ Bajo coste, ya que es un tipo de red privada
corporativa que solamente supone gastos de instalación y mantenimiento. No es necesario pagar arrendamientos.
3/ Velocidades de transmisión elevadas, que van
desde 1 Mbps (megabit por segundo), hasta más de 100 Mbps, en las redes de fibra óptica.
4/ Simplicidad de funcionamiento e instalación,
flexibilidad en cuanto al cambio de localización de los equipos.
5/ Tasas de errores muy bajas, suelen ser del orden
de 10-8. Se dispone de sistemas de detección y corrección de errores muy fiables.
6/ Todos los equipos pueden comunicarse con el resto,
interconexión completa, o trabajar de forma independiente.
7/ Simplicidad de los medios de transmisión, utilizando
cables de pares, coaxiales y en determinadas redes, cables de fibra óptica.
8/ Posibilidad de establecer diversas topologías
dependiendo del uso que se va a hacer de la red.
Redes de Área Local Inalámbricas.
Proporcionan una alternativa al uso de cableado en redes
locales ante la existencia de problemas en la instalación del mismo, como pueden ser: las necesidades de flexibilidad y movilidad
de los usuarios, necesidades de puesta en funcionamiento rápido o, en el caso de que no se puedan instalar los cables para
no poner en peligro la integridad del edificio (por ejemplo, si éste es patrimonio artístico).
Este tipo de redes que carecen de soporte físico son muy
recientes, y los medios de transmisión que utilizan son infrarrojos, radio y láser. Su nombre en inglés es Cableless Local
Area Network o CLAN.
Su complejidad y alto coste hacen que este tipo de redes
sólo se impongan en entornos que requieran de altas prestaciones de movilidad en sus usuarios.
Tendencias de las redes de área local
Las tendencias de las redes de área local están lógicamente
guiadas por las necesidades de los usuarios, que demandan una serie de características como son:
- Mayor flexibilidad en la localización de los terminales.
- Mayor seguridad de los datos en la red.
- Mayor flexibilidad en la configuración.
- Mayor velocidad y calidad de las comunicaciones.
- Mayor compatibilidad entre las distintas aplicaciones.
- Mayor capacidad de gestión y control de la red.
- Mayor control de los costes totales.
En la actualidad, algunas de estas tendencias están consolidadas
mientras que otras se encuentran aún en vías de desarrollo o investigación.
Principales características asentadas ya en el entorno
de área local:
- Desde finales de los 80, se ha logrado la independencia
del medio físico en cuanto a las necesidades de conectividad de los usuarios, es decir, se ha conseguido crear una infraestructura
de red que es común para todas las posibles conexiones de usuarios.
- Como consecuencia de la necesidad de mayor velocidad
de proceso o, lo que es lo mismo, de utilización de mayor ancho de banda, se ha producido la segmentación de las redes.
Este fenómeno consiste en dividir la red en varios segmentos más pequeños que se conectan utilizando un dispositivo de enrutamiento
de la comunicación (router) o un conmutador, de forma que cada segmento tiene disponible todo el ancho de banda. En
la actualidad, se tiende a la mayor utilización de conmutadores y, por lo tanto, de redes conmutadas, apoyándose en la mayor
sencillez y menor coste de la segmentación y en una mayor flexibilidad de gestión de la red. Por contra, los routers
limitan en mayor medida la propagación de errores y el excesivo consumo de ancho de banda en redes complejas.
En cuanto a las tendencias futuras o que aún no se han
consolidado en el panorama actual, se puede hablar de las redes virtuales o Virtual Local Area Networks (VLAN).
Estas redes, que todavía están en desarrollo, son de tipo conmutado y tendrían como objetivo conseguir la independencia entre
la topología física y la estructura lógica de la red, con lo que la red local se adaptaría dinámicamente a los flujos reales
de trabajo. Sin embargo, esta solución tiene el problema de necesitar una gran flexibilidad de los enlaces de interconexión.
En el futuro, se prevé la implantación de la tecnología
de conmutación ATM, siglas que pertenecen a Asynchronous Transfer Mode ('Modo de Transferencia Asíncrono'). ATM es
un protocolo, desarrollado inicialmente para redes de área extensa, cuya característica fundamental es que ha sido definido
para soportar cualquier tipo de información, ya sean datos, imágenes, sonido, etc.; además, sus fundamentos son sencillos
y potentes a la vez. ATM tiene disponible un rango muy grande de velocidades, desde 25,6 Mbps hasta más de 1 Gbps, y se pueden
elegir una serie de parámetros para definir y asegurar la calidad de la conexión, cuando ésta se entabla.
Redes de Área Extensa
Las redes de área extensa, en inglés Wide Area Network
(WAN), están caracterizadas porque la distancia que separa los dispositivos conectados a ella no está limitada (puede ser
desde unos pocos kilómetros (entre ciudades del mismo país) hasta varios miles de kilómetros (entre ciudades
de distintos países del mundo).
Otra de sus características es que suelen ser públicas,
salvo que estén relacionadas con usos muy especiales, como puede ser el área militar. Por esta razón también se las denomina
Redes Públicas.
Entre las más importantes redes de área extensa se encuentran:
- La Red Telefónica Conmutada.
- Las redes de Transmisión de Datos: IBERPAC.
Red Telefónica Conmutada (RTC) o Red Telefónica
Básica (RTB)
Red utilizada, por excelencia, para la transmisión de
señales vocales, aunque también se puede usar para la interconexión de sistemas informáticos. Es una red de conmutación de
circuitos, es decir, que cuando se establece una comunicación entre un abonado llamante y otro llamado, se establece un punto
de cruce entre líneas, que proporciona un camino físico permanente durante todo el tiempo que dure la comunicación. La comunicación
en la red telefónica se realiza en tiempo real.
Cuando dos abonados implicados en una comunicación consiguen
establecerla, bloquean ciertos equipos y canales de la red a otras comunicaciones. Como consecuencia de ello, una red de conmutación
de circuitos funcionará óptimamente, cuando se encuentre trabajando por debajo del pico de tráfico para el cual fue diseñada.
La red telefónica dispone de varios centros de conmutación
que agrupan a abonados que están dentro de una determinada área geográfica. Todos los centros de conmutación están interconectados
de modo que un abonado puede conectarse con cualquier otro a través de las centrales de conmutación. Además, dado el gran
número de centrales de la red, se necesitarán centrales de tránsito que, a su vez, deberán estar unidas entre sí. Y, si en
la red existen muchas de estas centrales, se necesitarán otras que regulen el tránsito entre ellas. De esta forma, se establece
el concepto de red jerárquica, que distingue niveles o jerarquías entre las distintas centrales de conmutación, y por ello,
en una RTC, se pueden encontrar centrales locales, centrales primarias, secundarias, etc.
Esta red, al estar especialmente diseñada para comunicaciones
vocales en las que no se requiere de una calidad excesiva, no es el tipo de red idónea para la transferencia de datos. Sus
conexiones se pueden aprovechar para poner en comunicación dos equipos informáticos utilizando Modems específicos para esta
red, aunque con una serie de inconvenientes:
- Los tiempos de establecimiento pueden variar desde 10
segundos hasta varias horas (cuando las líneas están ocupadas).
- El ancho de banda de transmisión está limitado entre
300 y 3.400Hz., lo que limita a su vez la velocidad de transmisión. Actualmente, no se han conseguido velocidades superiores
a 28.800 bps (bits por segundo).
- Dada la naturaleza analógica de la red, se requiere
de la utilización de Modems para RTC.
- La calidad de las líneas varía considerablemente en
cuanto a ancho de banda, relación señal/ruido y distorsión de fase.
- Debido a los factores anteriores, los datos transmitidos
por la RTC se ven afectados considerablemente, llegándose a corromper la información.
- La tasa media de errores usando RTC (en transmisiones
de datos) es de 1 bit erróneo por cada 1000 bits transmitidos.
Otras características de la red telefónica conmutada son:
1.- Coste de utilización moderado. La tarifación
se hace en función del tiempo y la distancia.
2.- Cobertura a nivel mundial. Se puede establecer
conexión telefónica con cualquier parte del mundo.
En la figura siguiente se muestra el hardware necesario
para establecer una comunicación entre dos sistemas informáticos, utilizando la RTC, además de algunas normas para modems.
Red de Conmutación de Paquetes (IBERPAC)
Las redes de conmutación de paquetes son las redes idóneas
para las transmisiones de datos a larga distancia, ya que están diseñadas especialmente para ello. En España, la red de conmutación
de paquetes se denomina IBERPAC.
Las redes de conmutación de paquetes se basan en una filosofía
distinta a la utilizada en las redes telefónicas, que consiste en un conjunto de ordenadores (nodos de conmutación) unidos
mediante líneas de comunicación que transportan información procedente de equipos terminales de usuario conectados a la misma.
Este intercambio de información se realiza estructurado en forma de paquetes.
Una red de datos está constituida por una serie de recursos
comunes que hay que compartir entre diferentes usuarios:
- Líneas de comunicación.
- Tiempo de proceso de los nodos de conmutación.
- Espacio de almacenamiento en los nodos de conmutación.
Las características más significativas de este tipo de
redes de conmutación son:
1.- La información viaja en forma de paquetes de datos.
2.- Proporciona métodos de detección y corrección de errores.
3.- Garantiza la llegada de todos los paquetes de información
a su destino.
4.- La tarifación se hace principalmente en función del
volumen de información transmitido y de la velocidad de transmisión contratada, entre otros factores.
5.- Cumple con las recomendaciones establecidas por el
C.C.I.T.T. (Comité Consultivo Internacional de Teléfonos y Telégrafos) en cuanto a los niveles físico, enlace y red, siguiendo
la recomendación X.25
El funcionamiento de la red IBERPAC está basado en dos
niveles: el ámbito de la red de transporte, en el que se opera en modo paquete, y el entorno de acceso a la red, donde existen
distintos tipos de terminales con distintos tipos de operación.
Medios de transmisión
Cualquier medio físico capaz de transmitir información
en forma de ondas electromagnéticas se podría utilizar en las redes; de hecho, en una misma red pueden existir tramos con
medios de conexión diferentes. El uso de un medio u otro determinará, entre otros:
- la velocidad de transmisión.
- la sensibilidad ante fenómenos no deseados (interferencias
o ruidos).
- la longitud máxima del enlace sin necesidad de dispositivos
repetidores.
- la flexibilidad de la instalación.
- el coste del cableado.
Sin embargo, los medios más usuales de transmisión son
los cables, entre los cuales se pueden destacar:
A.- Cable de par trenzado
Utilizado en las líneas telefónicas, está compuesto por
un par de hilos de cobre trenzados entre sí, trenzado necesario para mantener estables las propiedades eléctricas en toda
la longitud del cable y reducir las interferencias producidas por otras instalaciones de hilos cercanas.
Sus ventajas son: su alta flexibilidad, facilidad de instalación,
bajo coste y fiabilidad.
Entre sus desventajas están: su alta vulnerabilidad al
ruido y las interferencias, limitación en cuanto a la distancia de interconexión entre los equipos y la falta de protección
de la información, ya que es fácil de intervenir.
B.- Cable coaxial de banda base
Existen dos tipos de cables coaxiales: el de Banda Base
y el de Banda Ancha. El cable coaxial de banda base está formado por un hilo central rodeado de un aislante y de una malla
de hilos de cobre muy finos. Todo el conjunto está blindado con material aislante para evitar las interferencias. Con este
tipo de cables no es necesario modular la señal.
Entre las ventajas de utilizar cable coaxial se encuentran:
Mayor rendimiento y menor vulnerabilidad a las interferencias que el cable de par trenzado, alta fiabilidad de la red y costes
de instalación bajos o moderados.
Los desventajas que presenta son: Costes mayores que los
cables de par trenzado, no recomendables en ambientes propensos a interferencias y ruidos de tipo eléctrico, poca flexibilidad
en la instalación y fácil de intervenir.
C.- Cable coaxial de banda ancha
Es muy similar al cable coaxial de banda base. Consta
de un hilo central recubierto de un aislante y rodeado de una malla de hilos o una camisa de material alumínico. Es de mucha
mayor calidad que el cable de banda base y permite la transmisión full-duplex (bidireccional simultánea) por medio de la modulación
de las señales.
Las ventajas son: Aplicaciones en las que se requiere
de altas velocidades y gran ancho de banda, como ocurre en las redes que se necesita transmitir señales de vídeo; y es difícilmente
intervenible debido a que no irradia, pues posee un blindaje externo; sin embargo, se puede intervenir "pinchándolo".
Entre las desventajas están: Mayor coste que el de banda
base, necesidad de modems y amplificadores, es poco práctico para redes pequeñas debido al coste de instalación, poco flexible
y más grueso que los anteriores.
D.- Cable de fibra óptica
Medio de transmisión que se está comenzando a utilizar
en redes de área local, cuyas señales son de tipo luminoso. Está compuesto por un filamento de material de fibra de sílice
con un alto índice de refracción y rodeado de una capa del mismo material, pero con menor índice de refracción. Todo el conjunto
está recubierto de una capa de material protector.
Las ventajas son: Utilización en redes que requieren la
transmisión de señales de datos y vídeo, permite distancias muy grandes entre estaciones, velocidades de transmisión muy altas,
cable muy fino y ligero, no emite interferencias y permite un alto grado de seguridad en lo que se refiere a intervenciones.
Los inconvenientes son: Precio elevado de instalación
y de los equipos necesarios, las conexiones han de ser muy precisas y no es interesante en instalaciones pequeñas.
Factores de evaluación de los cables
Los factores a tener en cuanta a la hora de evaluar los
cables son los siguientes:
- Costes
de la instalación.
- Posibles
aplicaciones.
- Topología.
- Vulnerabilidad
al ruido e interferencias.
- Seguridad
frente a intervenciones en la red.
- Longitud
de enlaces.
- Flexibilidad
del cable.
La siguiente figura muestra una tabla de las características
de los distintos medios de transmisión:
Topologías
La topología de una red hace referencia al modo de interconexión
física entre los equipos, siendo diferentes según el tipo de enlaces de la red. A continuación se exponen las topologías más
típicas, junto con algunas de sus ventajas e inconvenientes.
Enlaces punto a punto:
Malla
totalmente conectada
Cada uno de los puestos de trabajo está interconectado
con todos los demás. La rapidez de comunicación es grande, ya que los enlaces son directos. El sistema global es fiable, puesto
que deben fallar muchos enlaces (todos los caminos alternativos entre los nodos emisor y receptor) para que la comunicación
no sea posible. Este tipo de estructura fue el que se utilizó en las primeras redes de ordenadores. Sin embargo, se comprobó
que esta topología era muy costosa, ya que entre cada dos equipos de la red se debe conectar una línea directa. Este inconveniente
provoca que el cableado aumente desmesuradamente cuando aumenta el número de terminales y, con él, el coste de la red. El
número de cables que se deben tender para conectar N terminales es (N·(N-1)) / 2.
Malla
parcialmente conectada
En este tipo de topologías hay enlaces directos sólo entre
algunos puestos de trabajo, por lo que el coste es algo más barato que el de la estructura anterior, debido a que se reduce
el número de enlaces. Sin embargo, la velocidad se ve algo disminuida, porque en ocasiones para comunicar dos puestos se debe
pasar por un nodo intermediario; además, un fallo en alguno de los enlaces puede suponer la partición del sistema.
Un caso particular de este tipo de estructuras es la topología
en bucle. Este es un tipo de red en malla en el que se ha minimizado el número de enlaces, ya que cada nodo está conectado
solamente con los dos más próximos a él, de forma que la red se cierra. La comunicación entre dos nodos implica que se utilicen
como repetidores todos los equipos que existen en la red entre el emisor y el receptor. Esta topología se utiliza en distancias
cortas y medias.
Red
jerárquica o en árbol
En una red jerárquica, los puestos de trabajo están organizados
en una estructura de árbol. Cada puesto, exceptuando el raíz, posee un único "padre" pero puede poseer varios "hijos". La
comunicación entre puestos de trabajo del mismo nivel jerárquico se tiene que hacer a través de los "padres". El inconveniente
que presentan estas topologías es la excesiva dependencia del ordenador de mayor jerarquía, de forma que, si éste presenta
algún mal funcionamiento, repercutirá en los demás nodos de la red. Además, en caso de fallo de algún puesto, el árbol se
verá segmentado.
Red
en estrella
Únicamente existe un puesto de trabajo que está interconectado
a todos los demás. Cualquier comunicación entre dos puestos requiere de la intervención del puesto central. Este tipo de topologías
se usa para toda clase de distancias, aunque tiene el inconveniente de que en los momentos de mayor tráfico, se puede producir
un bloqueo o un cuello de botella, debido que la máquina central no pueda redireccionar tantas comunicaciones. En el caso
de producirse un fallo en la máquina central, la red quedará totalmente inútil.
Enlaces multipunto:
Las redes con enlaces multipunto comparten el medio de
transmisión, y son muy adecuadas para su instalación en redes locales. Su ventaja es que se pueden enviar mensajes a todos
los nodos de la red al mismo tiempo, ahorrando mucho trabajo a los equipos conectados a la red, ya que no tienen que actuar
como repetidores en la transmisión. El inconveniente que presentan es que al poseer muchos terminales-receptores no son adecuadas
para ser utilizadas en grandes distancias.
Redes
en anillo (Token Ring)
Cada uno de los puestos de trabajo está conectado a otros
dos. El anillo puede ser unidireccional (cable coaxial banda base) o bidireccional (cable coaxial banda ancha). En el caso
de tener un anillo unidireccional, cada puesto de trabajo solamente podrá enviar información a uno de sus vecinos, y siempre
al mismo. El coste de este tipo de topología es una función lineal del número de puestos conectados. Sin embargo, el coste
de comunicación puede ser alto, debido a que un mensaje enviado desde un puesto de trabajo a otro puede suponer la participación
de todos los demás, además el fallo de un enlace supone la paralización total del sistema.
En estas redes, se utiliza un mecanismo de control de
acceso al medio. Mediante un testigo, denominado Token, las estaciones comprueban si en ese momento el medio está libre y
se puede transmitir.
Redes en bus
Existe un único enlace, el bus, al que están conectados
todos los puestos de trabajo, comunicándose entre sí a través del mismo. Un fallo en la conexión entre un puesto de trabajo
y el bus no provoca la caída total del sistema, con lo que se soluciona el problema existente en las redes en anillo. Pero
aparece otro inconveniente: las colisiones. Si varios puestos deciden transmitir, se producirá una colisión ya que el bus
es común para todos ellos y se utiliza una técnica de transmisión en banda base. Por ello, las redes tipo bus establecen unos
mecanismos de control de acceso al medio que consisten en comprobar, antes de transmitir, si el bus está ocupado (CSMA Carrier
Sense Multiple Access) o libre. En este último caso, se transmitiría, permaneciendo, al mismo tiempo, a la escucha para
comprobar si se ha producido alguna colisión (CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/ Colision Detected). Esta topología es
la más utilizada en entornos locales o de distancias muy pequeñas.
Protocolos
Se define protocolo de comunicaciones a una serie
de normas que dictan el modo en el que se establece y realiza la comunicación entre dos nodos de la red.
La Organización Internacional de Normalización ISO (International
Standard Organization), de la que España es miembro, es una federación de organismos nacionales de normalización que se encarga
de la elaboración de normas y recomendaciones internacionales. En 1977, y como consecuencia del creciente interés por los
sistemas distribuidos, se creó un subcomité que fue denominado Open System Interconnection ('Interconexión de Sistemas
Abiertos'), OSI. Los trabajos de dicho subcomité han dado lugar a la elaboración de un modelo de referencia para la interconexión
de sistemas informáticos, que constituye una pauta para adentrarse en el estudio de los sistemas de redes y sus comunicaciones.
El objetivo de ISO es definir un modelo de referencia
como "un conjunto de mecanismos que hagan posible la interconexión de sistemas informáticos heterogéneos, utilizando los
medios y redes de transmisión públicas o privadas". Las diferentes funciones que se deben realizar han sido estructuradas
de una forma jerárquica, en un conjunto de 7 niveles, a los cuales se les asigna funcionalidades distintas y complementarias.
Uno de ellos se encarga de las relaciones con las aplicaciones que utiliza el sistema informático, los tres siguientes se
ocupan de materializar las relaciones con el sistema informático y los tres restantes están orientados a la resolución de
los problemas específicos de las comunicaciones.
El sistema de interconexión está formado por un conjunto
de entes situados en diferentes espacios estructurales denominados "Niveles". Los entes de un determinado nivel "N" cooperan
entre sí de acuerdo con unas determinadas reglas o protocolos que deben conocer ambos, denominados Protocolos de Nivel N.
Según éstos, los entes de un nivel "N" utilizan los servicios del nivel "N-1" (entes de el nivel inmediatamente inferior),
aunque desconozca su estructura. De este modo, los entes de un nivel "N" realizan determinadas funciones de nivel "N" utilizando
los servicios de los entes del nivel "N-1" y proporcionando, a su vez, servicios a los entes de nivel "N+1". La comunicación
entre los distintos niveles se hace a través de lo que se denomina Primitivas.
El hecho de que el sistema esté formado por máquinas geográficamente
distantes implica que la información deba ser transportada entre ellas. Este transporte hace necesario el uso de un medio
de transmisión de los datos, que suele hacerse a través de una red pública de comunicación, aunque también puede ser utilizada
una red de tipo privado (como las redes de área local). En la figura siguiente se ha ilustrado la estructura en niveles de
OSI. Como se puede apreciar, entre los entes del mismo nivel existe un protocolo de ese mismo nivel, mientras que, para la
interacción entre niveles adyacentes, se utilizan las primitivas, representadas por medio de flechas .
Nivel de aplicación
Se encarga de llevar a cabo las funciones específicas
de comunicación entre los diferentes procesos de aplicación del sistema. ISO propone cinco grupos de protocolos de este nivel:
- 1 grupo de protocolos de gestión del sistema.
- 1 grupo de protocolos de gestión de la aplicación.
- 1 grupo de protocolos del sistema.
- 2 grupos de protocolos específicos para las aplicaciones.
Nivel de presentación
Define la semántica y la sintaxis de la información que
se intercambia en la comunicación, es decir, hace que las aplicaciones que se están comunicando sean compatibles, "se entiendan".
Nivel de sesión
Fundamentalmente, regula la preferencia de transmisión
y las condiciones de una posible interrupción.
Nivel de transporte
Su función principal es seleccionar el destinatario de
la comunicación en el caso de que haya más de un usuario compartiendo el mismo canal de comunicaciones. En este nivel, existen
varios protocolos cuyas funciones permiten la detección y corrección de errores en la transmisión, la multiplexación, etc.
Nivel de Red
Controla las operaciones de la red. Su objetivo es proporcionar
los elementos necesarios para intercambiar información entre los entes del nivel de transporte a través de una red de transmisión
de datos.
Nivel de enlace
Su tarea es la de tomar los bits del nivel físico y transformarlos
en tramas libres de errores que se pasan al nivel físico para ser transmitidos. En las redes de área local, este nivel tiene
dos responsabilidades adicionales: el control de acceso al medio y el direccionamiento múltiple. Un ejemplo de protocolo de
este nivel es el HDLC.
Nivel físico
Este nivel define las características mecánica eléctricas,
físicas, funcionales y de procedimiento para establecer, mantener y finalizar la interconexión física entre dos equipos de
la red. Un ejemplo de protocolo de este nivel es el interface V24/RS-232.