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Fundamentos de Informática E.U.P. Universidad de Sevilla
Capítulo 2 (apartado 2.7):
Arquitectura y Tecnología de Computadores
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Bibliografía básica de referencia:
“Fundamentos de Informática para Ingeniería Industrial”,
Fernando Díaz del Río et al.
INDICE
2.7 Redes de Ordenadores
Nota Importante:
ESTAS DIAPOSITIVAS CONSTITUYEN SÓLO UN RESUMEN DEL
CONTENIDO DE ESTE TEMA. EL ALUMNO DEBERÁ CONSULTAR LA
BIBLIOGRAFÍA PARA AMPLIAR CONOCIMIENTOS.
ES DECIR, EL ALUMNO PODRÁ SER EVALUADO TANTO DEL CONTENIDO
DE ESTAS DIAPOSITIVAS COMO DEL CONTENIDO DISPONIBLE EN LAS
FUENTES BIBLIOGRÁFICAS DE REFERENCIA.
Índice
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Concepto de red
Red: Sistema de interconexión de ordenadores que permite compartir información y recursos.
Una red, supone la unión de todos aquellos elementos (ordenadores y dispositivos variados, como impresoras, lectoras de cinta, etc.) que antes trabajaban de manera aislada.
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Componentes de una red
Servidor
Estación de
trabajo
Estación de
trabajo
Estación de
trabajo
Estación de
trabajo
Estación de
trabajo
Estación de
trabajo
Estación
(scanner)
Estación
(impresora)
Conmutador
Subred 2
Subred 1
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Componentes de una red (II)
Nodo o estación: cada computador conectado a una red de comunicación donde un usuario puede trabajar.
Un nodo empleado por un usuario para desarrollar su trabajo se le llama estación de trabajo.
Servidor: Estación encargada de realizar tareas de gestión de la red, de los usuarios, de la seguridad y llevan a cabo el control del almacenamiento y la recuperación de la información. Dos tipos: dedicado y no dedicado.
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Líneas de comunicación: Son el medio de transmisión por el que se transportan los mensajes entre los elementos de una red: cables, wi-fi, bluetooth, infrarojos, etc.
Elementos de conmutación: Permiten la interconexión de dos redes distintas. Encaminan los mensajes que circulan entre las redes: encaminamiento. En función de su capacidad de toma de decisiones de encaminamiento existen distintos tipos de elementos: enrutadores (routers), conmutadores (switch) o concentradores (hub).
Componentes de una red (III)
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Enlace de comunicación: Entidad lógica (programa) que se encarga de gestionar la transmisión entre estaciones por medio de una red.
Según la difusión: punto a punto (unicast), multipunto (multicast) y disfusión (broadcast).
En comunicaciones unicast:
Siempre hay un emisor y un receptor.
Posibilidad de intercambio de papeles: unidireccional, semi-duplex y full-duplex
Enlace multipunto Enlace punto a punto
Enlaces de comunicación
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Modems y adaptadores de red
Modem (Modulador-Demoludador): Realiza la conversión de señal digital a analógica (modulación) y viceversa (demodulación), para adaptarse a redes de tipo telefónico.
Adaptador de red o tarjeta de red: Dispositivo que permiten al ordenador conectarse a una red de ordenadores (digital).
Red
telefónica
Señal demodulada
Señal modulada
MODEM
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Topología de redes
Estrella: Las estaciones están conectadas a un elemento (servidor, conmutador, etc...) y todas las transmisiones pasan por él.
Transmisión 1 Transmisión 3
Transmisión 2
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Topología de redes (II)
Bus: Todas las estaciones se conectan a un mismo cable.
Elementos de conexión al bus
Terminadores (muchas veces necesarios para que la señal no
rebote al final del bus)
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Topología de redes (III)
Anillo: Conjunto de cables que conecta todas las estaciones formando un anillo cerrado. Los mensajes van pasando de estación en estación hasta que llegan a su destino. Conexiones simultáneas.
Transmisión 3
Transmisión 2
Transmisión 1
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Cobertura de la red
Redes de área local (LAN, “Local Area Network”): Pequeñas, dentro de una oficina o edificio. Digital. Alta velocidad. Pocos errores.
Redes metropolitanas (MAN, “Metropolitan Area Network”): Interconectan una serie de redes locales dentro de un área geográfica mayor: polígono industrial, ciudad, campus, etc. Digital. Mayor velocidad. Más errores.
Redes de gran alcance (WAN, “Wide Area Network”): Conectan redes de distintas ciudades, países, o incluso continentes. Digital y analógica. Velocidad diversa. Alta tasa de errores.
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Software de red
El envío de la información en el formato correcto para el tipo de red en el que se opera.
Controlar en qué momento se puede transmitir la información para que otros la puedan recibir, y no se distorsione por las transmisiones de otros ordenadores.
Repetir la información en el caso de que esta llegue de forma defectuosa, y controlar que no se reciban datos repetidos.
Elegir el destino con corrección. Esto puede implicar el envío de la información a través de nodos de interconexión, que a su vez se conecten con otros que alcancen a la red en la que está el ordenador al que se quiere enviar los datos.
Troceado de los datos, para mandarlos por partes, en caso de que los datos a transmitir sean muy numerosos. Como consecuencia, también se debe controlar que las partes que llegan a un ordenador se puedan recomponer para formar el conjunto de datos original.
Cifrado y compresión de datos enviados a través de la red con objeto de que los datos sean solamente legibles por el ordenador destino, y de que éstos ocupen lo menos posible, para que puedan llegar cuanto antes.
Homogeneización de los datos para que no importe el tipo de red del que provengan.
La tarea de transmitir y recibir datos correctamente es
compleja. Problemas que resolver, entre otros:
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Software de red (II)
Software de red: Conjunto de programas especializados en las tareas mencionadas anteriormente.
Es actualmente una parte del sistema operativo, y por eso, un servicio que todos los programas (aplicaciones) de una misma máquina pueden utilizar.
Los programadores no tienen que hacerse cargo de la problemática de envío de datos. Se divide el problema en niveles.
ESTACIÓN 1
SISTEMA OPERATIVO
Software de red.
Hardware
Tarjeta de red
o MODEM
Red
Aplicación 1
SISTEMA OPERATIVO
Software de red.
Hardware
Tarjeta de red
o MODEM
Aplicación 2
ESTACIÓN 2
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Software de red (III)
Abordar el problema por niveles aporta sencillez a la aplicación del programador. El software de red está también dividido en niveles.
Pila de protocolos: conjunto de niveles del soft. de red. Cada nivel se encarga de:
Gestionar el protocolo de comunicación que resuelve el problema planteado en el nivel.
Aportar una serie de servicios al nivel superior para que este pueda utilizarlos.
Direccionamiento: cada nivel de cada máquina tiene una dirección única.
Nivel 1
Nivel 2
Nivel n
Aplicación
...
Red
Soft de red
Nivel 1
Nivel 2
Nivel n
Aplicación
...
Soft de red
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El modelo OSI
Modelo OSI (Interconexión de sistemas abiertos, Open System Interchange): propuesta de estandarización de los niveles de comunicación:
Físico: Transmisión de bits, características físicas y mecánicas.
Enlace: Formato de mensajes. Mantenimiento del enlace, detección de errores.
Red: Encaminamiento de mensajes. Prestaciones de la red. Resolución de congestiones en la red.
Transporte: Ensamblado y desensamblado de datos en partes.
Sesión: Control del diálogo entre aplicaciones en una misma máquina.
Presentación: Formato y transformación de los datos enviados por las aplicaciones. Encriptado.
Aplicación: Problemática de tratamiento de los datos propios de la aplicación que los maneja.
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Internet
Internet (INTERconnected NETworks o redes interconectadas): Es un conjunto de miles de redes dispersas, que conectan a millones de ordenadores y cuyos usuarios pueden intercambiar recursos informáticos.
Estas redes se conectan mediante líneas telefónicas convencionales, líneas de datos de alta velocidad, satélites o fibra óptica.
Internet está estructurada de tal manera que las redes a ella conectadas se dividen en dos niveles:
Primer nivel: subredes y usuarios domésticos.
Segundo nivel: nodos de interconexión muy rápidos, que conectan todas las anteriores a una red muy rápida o red troncal.
Red troncal
Red nivel 1 Red nivel 1
Red nivel 1
Red nivel 1
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TCP/IP
El protocolo que comunica todas estas redes es TCP/IP. Sigue parcialmente el modelo OSI
TCP: Se encarga de trocear la información en paquetes y de reconstruirlos, cuando se recogen de la red; es decir, no envía información, sólo la “mete dentro de un sobre” y “la saca del sobre” al llegar a su destino.
IP: Encaminar los datos, averiguar cuál es el mejor camino para que un paquete TCP llegue a su destino. Es que es un protocolo dinámico: es capaz de detectar si algún ordenador (o rutador, conmutador, etc.) está averiado y enviar los datos por rutas alternativas.
Direcciones de internet
Necesitamos identificar destinatario y emisor de la información.
Direcciones IP: Numero binario de 32 bits. Se representa dividiéndolo en 4 grupos de 8 bits, pasados a decimal, y separados por puntos. Ej: 192.168.1.32
Privadas: asignadas por la empresa o gestor de red. Pertenecen a uno de estos rangos:
192.168.0.0 – 192.168.255.255 : 65536 direcciones diferentes
10.0.0.0 – 10.255.255.255 : 16777216 direcciones diferentes
172.16.0.0 – 172.31.255.255 : 1048576 direcciones diferentes
Públicas: asignadas por la IANA
Necesaria para poder usar Internet
Se asignan de forma dinámica a los usuarios domésticos
Una IP pública puede ser compartida por varios ordenadores
DNS
Direcciones del sistema de dominios (DNS). Funciona como un listín telefónico
Asocia direcciones IP con nombres más sencillos de recordar.
Jerarquiza los ordenadores y servicios existentes en la red. Un servidor pertenece a un departamento, que a su vez pertenece a una
corporación, que a su vez está en un país.
Las asigna un organismo internacional: InterNIC. Hay organismos nacionales que se encargan de lo mismo para dominios primarios locales. Ej: En España ESNIC, gestiona dominios acabados en .es
Dominios internacionales: .COM, .ORG, .NET
+34 95 455 6449
Departamento de ATC
Universidad de Sevilla
Sevilla
España
www atc us es
Universidad de Sevilla
España
Departamento de ATC
Servidor web
Otros protocolos y servicios usados en Internet
DHCP: Protocolo que permite que un proveedor de servicios de Internet asigne una dirección IP dinámica a un ordenador.
Los proveedores de Internet envían por DHCP la dirección IP pública al router o al PC del usuario.
Si se usa un router, éste envía a su vez por DHCP direcciones IP privadas a todos los PC’s de la red interna (intranet).
HTTP: El protocolo por el que se transmiten páginas web a un navegador
FTP / TFTP: Servicios y protocolos de transferencia de ficheros. TFTP es usado junto con BOOTP en el arranque remoto de sistemas empotrados.
ONO lo usa para enviar los parámetros de velocidad al cablemódem.
SSH: Servicio que permite usar de forma remota un sistema usando comunicaciones encriptadas para mayor seguridad. Usa comandos de texto.
P. ej: consolas de monitorización de sistemas remotos.
POP: Permite leer el correo de un servidor remoto.
SMTP: Permite enviar correo a través del un servidor remoto.