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CFGM SISTEMAS MICROINFORMTICOS Y REDES REDES LOCALES

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TEMA 1: INTRODUCCIN A LAS REDES LOCALES.

1 INTRODUCCIN.

El concepto de informacin se puede definir como el resultado de

procesar los datos que percibimos.

La comunicacin se realiza a travs de un lenguaje compuesto por

smbolos.

La Informtica es la ciencia que estudia el tratamiento automtico

(mediante el ordenador) de la informacin.

En un Sistema de Informacin nos encontramos:

ENTRADA DE DATOS SISTEMA INFORMTICO-INFORMACIN DE SALIDA

En un Sistema Informtico hay datos que son variables, y por tanto

cambian, y otros que son fijos o constantes.

Cmo se procesa la informacin? Mediante un programa.

DEFINICIN DE TELECOMUNICACIN: Es toda transmisin, emisin o

recepcin de signos, seales, imgenes, sonidos o informaciones de cualquier

tipo, que se transmiten por hilos, medios pticos, radioelctricos u otros

sistemas electromagnticos.

RED DE TRANSMISIN DE DATOS: Estructura formada por medios

fsicos y lgicos para satisfacer las necesidades de comunicacin de una

determinada zona geogrfica.

EMISORRED DE COMUNICACINRECEPTOR

La seal_recibida= Seal_enviada + Ruido

Es necesario un sistema para comunicarnos.


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ELEMENTOS DE UNA RED DE COMUNICACIN:

SISTEMA DE TRANSMISIN: Medio que soporta el transporte

de la seal.

SISTEMA DE CONMUTACIN: Permite el encaminamiento de

la informacin.

SISTEMA DE SEALIZACIN: Sistema de inteligencia

distribuido por la red que sincroniza todos los recursos que se

encuentran en ella.

QU ES UNA RED?

Conjunto de ordenadores que se caracterizan por:

- Estar interconectados mediante un medio de transmisin.

- Son autnomos (No como anteriormente que se acceda a un

ordenador central a travs de terminales autnomos)

Entre 1983 y 1984 surgieron servidores de ficheros para redes de rea

local. Hacia 1990 crece el uso de redes locales y hoy en da tienen una gran

fiabilidad, velocidad de transmisin y hay una mayor capacidad de la red.

2 INTRODUCCIN A LA COMUNICACIN DE DATOS.

Si deseamos realizar una comunicacin entre varios ordenadores

necesitamos conectarnos a una red de transmisin de datos.

En una red existen dos partes fundamentales: dispositivos (hardware) o

parte fsica y programas (software o parte lgica):

DISPOSITIVOS DE RED: Son un conjunto de elementos fsicos que hacen

posible la comunicacin entre el emisor y el receptor. Estos dispositivos son:

-CANAL DE COMUNICACIN: Medio por el que circula la informacin.

NODOS INTERMEDIOS: Elementos encargados de realizar la seleccin

del mejor camino por el que circular la informacin.

PROGRAMAS DE RED: Programas que permiten controlar la red para

hacerla ms fiable. (El software es muy importante)


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2.1 SERVICIOS Y PROTOCOLOS.

Los servicios de comunicaciones proporcionados por una red de

transmisin de datos siguen unos protocolos bien establecidos y

estandarizados. Un protocolo de red define unas normas a seguir a la hora de

transmitir informacin: velocidad de transmisin, tipo de informacin, formato

de los mensajes, etc.

En comunicaciones los protocolos son complejos porque deben permitir

corregir errores.

Una red est orientada a la transmisin de la informacin entre

determinadas zonas geogrficas.

Los servicios dependen del tipo de informacin a transmitir, hay que tener

en cuenta la velocidad y el protocolo utilizado.

SERVICIOS BSICOS QUE OFRECE UNA RED DE COMUNICACIN:

- Transmisin de voz.

- Transmisin de datos: se intenta integrar el envo de diferentes tipos

de informacin en una sola red.

- Establecimiento de llamada: Es fundamental (excepto en mensajes

SMS).

- Tarificacin: Todas las redes pblicas, no as en las redes privadas.

Se lleva a cabo por tiempo de conexin (llamada telefnica), por

cantidad de informacin transmitida (fax), etc.

2.2 USO DE LAS REDES DE ORDENADORES.

En las compaas o empresas el uso de las redes de ordenadores:

- Permiten compartir recursos de forma que los datos estn disponibles para el que los requiera en la red.

- Tienen una alta confiabilidad, se pueden tener copias en varias mquinas, por si se producen fallos. Esto permite la capacidad de continuar operando.

- Se puede ahorrar dinero, en lugar de un gran mainframe, varios ordenadores personales. (Un mainframe cuesta 1000 veces ms que un PC y 10 veces ms rpido).

- Se crea un modelo cliente-servidor:


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- La escalabilidad: se puede incrementar de forma gradual el

rendimiento del sistema. - Proporciona un potente medio de comunicacin.

Para lo usuarios:

1. Acceso a informacin remota Por ejemplo acceso a sus cuentas del banco, a Internet)

2. Comunicacin persona a persona: videoconferencia, correo electrnico,

3. Entretenimiento interactivo.

2.3 CLASIFICACIN DE LAS REDES LOCALES.

Vamos a realizar varias clasificaciones atendiendo a diferentes criterios:

2.3.1 TITULARIDAD DE LA RED.

Atiende a la propiedad de la red. REDES DEDICADAS: Es aquella en la que las lneas de comunicacin son diseadas e instaladas por el usuario o administrador, o bien alquiladas a las compaas de comunicaciones que ofrecen este servicio si las zonas a conectar estn en lugares geogrficos alejados. (por ejemplo el Instituto). REDES COMPARTIDAS: Son aquellas en las que las lneas de comunicacin soportan informacin de diferentes usuarios. Son redes de servicio pblico ofertadas por las compaas telefnicas.

2.3.2 CLASIFICACIN TOPOLGICA.

Se tiene en cuenta la forma de conectar los nodos de la red. Hay dos tipos: Lgica y Fsica.

FSICA: o TOPOLOGA EN ESTRELLA: Tiene un nodo central con funciones

de distribucin, conmutacin y control:


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Inconveniente: si falla el nodo central, quedar inutilizada toda la red. Todas las comunicaciones pasan por el nodo central, por lo que se producen cuellos de botella, apareciendo errores y retrasos.

o TOPOLOGA EN BUS: Utiliza un nico cable para conectar los equipos. El mensaje se deposita en el bus, lo leen todos los nodos de la red, pero es el receptor el que se queda con una copia y es capaz de contestar.

Necesita menos cableado, pero si falla un nodo todos los nodos quedan aislados. Se pueden producir colisiones, para resolverlas se emplean dos tcnicas (seleccin y contienda) que veremos ms adelante:

o TOPOLOGA EN ANILLO: Cada ordenador est conectado a otros dos. La comunicacin se produce en una sola direccin (existen tambin los anillos dobles, Se llaman anillos redundantes, si falla uno, se utiliza el otro):


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El inconveniente es que si falla un nodo, falla toda la red.

La informacin se coloca en la red con la direccin del receptor. Se va reenviando de un nodo a otro hasta llegar al destino.

o TOPOLOGA EN MALLA: Es una interconexin total de todos los nodos de la red. Tiene como ventaja que si falla un nodo hay un camino alternativo, ya que hay ms de un camino posible entre cada par de nodos.

El inconveniente es su complejidad y mayor coste.

o TOPOLOGA EN RBOL: Es una forma de conectar nodos como una estructura jerarquizada. Se utiliza poco.


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Si falla un nodo de enlace falla la transmisin. Pueden existir cuellos de botella entre distintas zonas.

o TOPOLOGA DE INTERSECCIN DE ANILLO: Varios anillos conectados por nodos comunes. Si fallan los nodos comunes toda la red dejar de funcionar.

o TOPOLOGA IRREGULAR: Cada nodo conectado al menos por un

enlace, pero no existen ms restricciones. Es utilizada en redes que ocupen zonas geogrficas amplias. Permite la bsqueda de rutas alternativas cuando falla alguno de los enlaces.

LGICA: Se refiere al funcionamiento. Por ejemplo una topologa fsica en estrella y lgica en bus, utilizando un Hub:


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Si tenemos una topologa fsica en Bus y establecemos un orden A->B->C->D la topologa lgica es en anillo:

Nota: En topologa en bus o anillo la informacin se enva a todos los equipos, sin embargo, en topologa en estrella el equipo que funciona como nodo central debe saber donde estn conectados los equipos para decidir hacia dnde enviar la informacin. Sin embargo para simplificar los mecanismos de comunicacin, ese equipo enva los mensajes que le llegan a todos los equipos, por lo que la topologa sigue siendo en estrella y el funcionamiento es en bus

2.3.3 CLASIFICACIN SEGN LA LOCALIZACIN GEOGRFICA.

SUBRED O SEGMENTO DE RED: El segmento de red de comunicacin ms pequea que existe, y todas las redes de mayor tamao estn constituidas por segmentos de red. Es un conjunto de estaciones que comparten el mismo medio de transmisin (cable). No tienen ningn dispositivo conmutador.

LAN (LOCAL AREA NETWORK) O REDES DE REA LOCAL: Estn restringidas respecto al tamao que pueden alcanzar, con lo cual se conocen los tiempos de transmisin.

10 metros habitacin 100 metros casa 1 Km Universidad

A B

C D


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MAN (METROPOLITAN AREA NETWORK) O REDES DE REA METROPOLITANA: Normalmente dentro de una misma ciudad. Puede constar de varios recursos pblicos o privados, como el sistema de telefona local, sistemas de microondas locales o cables de fibra ptica.

10 Km metrplolis RED DE CAMPUS: Es una red que se extiende entre varios edificios dentro de

un mismo polgono industrial que se conectan generalmente a un tendido de cable principal.

WAN (WIDE AREA NETWORK) O RED DE REA EXTENSA: Abarcan varias

ciudades, regiones o pases. Los enlaces WAN son ofrecidos por compaas de telecomunicaciones pblicas o privadas.

10.000 Km continente 1000 Km pas

2.3.4 TRANSFERENCIA DE INFORMACIN.

Se tiene en cuenta la tcnica empleada para transferir la informacin desde el origen al destino. REDES CONMUTADAS (PUNTO A PUNTO): Un equipo origen o emisor selecciona un equipo con el que se quiere conectar o receptor, y la red se encarga de habilitar una va de conexin entre los dos equipos (puede haber ms de un posible camino). Existen tres tipos de redes conmutadas:

CONMUTACIN DE CIRCUITOS: Se establece un circuito fsico para realizar la conexin. Es un camino nico dedicado. La ruta se establece durante todo el proceso de comunicacin. El receptor debe estar activo durante toda la comunicacin. Existen unos pasos a seguir que son:

1. Establecimiento de llamada. 2. Transferencia de la informacin. 3. Liberacin de la conexin.

No se dan retrasos.

CONMUTACIN DE PAQUETES: El mensaje se divide en trozos

fragmentos que se llaman paquetes. Estos paquetes circulan por la red


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hasta que encuentran su destino. Deben incluir parte de la informacin a transmitir, datos de control, y las direcciones de emisor y receptor.

Se tienen dos tipos de conmutacin de paquetes:

CIRCUITO VIRTUAL: Es parecido a la conmutacin de circuitos. Se establece un circuito virtual entre emisor y receptor. Se crean varios circuitos virtuales para los paquetes que van enumerados. Los paquetes siguen el mismo camino y llegan ordenados.

o Tarda menos. o Los paquetes estn enumerados. o Si falla alguno se pide su reenvo. o Es una tcnica cara.

DATAGRAMA: Cada paquete va por el camino que puede, sigue un camino distinto. Los paquetes no llegan ordenados, pero si estn enumerados, de forma que se detecta si ha habido prdida. Si hay retrasos en la llegada se pide nuevamente su reenvio, y si llegaran ms de uno con la misma numeracin se desechan los repetidos. Es peor que el circuito virtual pero ms barato. Internet funciona as.

CONMUTACIN DE MENSAJES: Los mensajes se transmiten ntegros. Se coloca en un mensaje la direccin del destino, y circula de nodo en nodo por la red hasta llegar al receptor. En cada nodo se ve si existe un camino libre, y cuando es as, se enva al siguiente nodo. No tiene que estar el receptor activo para comenzar la comunicacin.

REDES DE DIFUSIN (MULTIPUNTO).

La informacin del emisor se enva a todos los nodos y es el destinatario el

encargado de detectar y capturar esa informacin.

Se da en topologas en las que el medio de transmisin es compartido por

todos los nodos. Se da en topologa bus o anillo. Tambin se da este tipo de

comunicacin en las transmisiones por ondas de radio.

En sistemas de difusin si queremos enviar un paquete a todos los destinos se

coloca un campo especial en el de direccin (BROADCASTING).


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2.4 ELEMENTOS BSICOS DE UN SISTEMA DE COMUNICACIN

Al principio se utiliza la conexin modem nulo:

- Serie (conector serie dotado de 9 pines DB9)

- Paralelo (conector paralelo de 25 pines DB25)

- USB (conector USB)

Pero no permitan conectar ms de 2 ordenadores a la vez. La longitud del

cable estaba limitada a pocos metros, y la velocidad de transmisin era muy

lenta.

Hoy en da estos sistemas casi no se utilizan. En una red de comunicaciones

tenemos los siguientes elementos bsicos:

ETD: Equipo terminal de datos (enva o recibe informacin).

ECD o DEC: Equipo de comunicacin de datos. Se encarga de convertir el

formato de la seal del ETD en otro que sea adecuado al canal de transmisin,

y al contrario.

MULTIPLEXOR: Es el que manda la informacin por un canal u otro de los que

estn disponibles, dependiendo de la ubicacin del destinatario.

CONCENTRADOR: Conecta la informacin que proviene de varios canales de

comunicacin y las enva al DEC:

MULTIPLEXOR


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2.5 NORMALIZACIN Y ORGANISMOS.

Las primeras redes que se construyeron utilizaban sus propias normas de

diseo y funcionamiento. Los problemas surgieron cuando se quisieron

conectar estas redes: no eran compatibles.

Se opt por deshacerse de todo e instalarlo de nuevo, ya que las adaptaciones

eran de un coste muy elevado.

Se vio entonces que era necesario definir un conjunto de normas

estandarizadas, lo que permite coordinar a todos los fabricantes y proveedores.

Esto posibilita la comunicacin entre ordenador, un menor coste y mayor

aceptacin.

Las normas se dividen en dos categoras:

- Estndares de facto (de hecho) Son los estndares que se

impusieron por su extensa utilizacin. Por ejemplo el PC de IBM y

sus sucesores son normas de facto ya que fue copiado por la

mayora de los fabricantes.

- Estndares de iure (por ley). Son los acordados por un organismo

oficial. Son formales y legales. Hay dos tipos de organismo: los

creados mediante tratados de varios pases y los de organizaciones

voluntarias.

Existen varias organizaciones internacionales dedicadas a tareas de

normalizacin y estandarizacin. Destacamos:

ITU (UNIN INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONES): Organizacin

de las Naciones Unidas constituidas por las autoridades de Correos,

Telgrafos y Telfonos de los pases miembros.

Se encarga de realizar recomendaciones tcnicas sobre telfono e interfaces

de comunicacin de datos, que a menudo se convierten en estndares.

Colabora con ISO. Tiene tres sectores:

- Sector de radiocomunicaciones ITU-R

- Sector de de desarrollo ITU-D

- Sector de telecomunicacin ITU-T (antes de 1993 era la CCITT)

ISO (ORGANIZACIN INTERNACIONAL DE NORMALIZACIN): Agrupa a

163 pases y es una organizacin voluntaria no gubernamental. Han


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desarrollado el modelo de referencia OSI y protocolos estndares para varios

niveles de ese modelo.

ANSI (INSTITUTO AMERICANO DE NORMAS NACIONALES): Est formado

por fabricantes, usuarios, compaas que ofrecen servicios pblicos de

comunicacin y otros organismos interesados en comunicaciones.

IEEE (INSTITUTO DE INGENIEROS ELCTRICOS Y ELECTRNICOS):

Elabora estndares en las reas de ingeniera elctrica y computacin

(estndares IEEE 802 para redes de rea local).

IAB (CONSEJO DE ARQUITECTURA DE INTERNET): Supervisa la aparicin

de nuevos estndares y protocolos para Internet. Se publican los acuerdos en

la RFC (Peticin de comentarios). En estos documentos encontramos las

especificaciones de TCP/IP de Internet.

IETF (GRUPO DE TRABAJO EN INGENIERA DE INTERNET): Desarrolla

estndares que funcionan en Internet junto con IAB. Los documentos que

publican se llaman RFC y son la base del desarrollo de Internet.

Por ejemplo RFC 2616 ->HTTP

ISC (CONSORCIO DE SISTEMAS DE INTERNET): Da soporte a

determinados programas que funcionan en Internet y que se utilizan como

referencia:

- Bind: servidor de DNS en sistemas UNIX

- DHCP

- NTP (Network Time Protocol): Para sincronizar los relojes de

sistemas informticos.

ICANN (CORPORACIN DE INTERNET PARA LA ASIGNACIN DE

NOMBRES Y NMEROS): Tareas de IANA. Nmeros asignados a los

protocolos de internet, adems de los nombres de dominios y direcciones de

esta red.

W3C (CONSORCIO DE LA WORLD WIDE WEB): Estndares para todas las

tecnologas que engloba WWW.

Se publican y distribuyen los nuevos estndares para que los fabricantes los

utilicen. Sobre HTML, CSS (Hojas de estilo), XML (lenguajes de marcas).

OPEN GROUP: Ofrece estndares abiertos y neutrales para la industria

informtica.

Forman parte de IBM, HP, departamento de defensa de EEUU.


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Los productos de tipo UNIX son conocidos bajo el estndar Single Unix

Specification.

2.6 REPRESENTACIN DE LA INFORMACIN

Se busc un sistema que cumpliera estos requisitos:

- Poder representar cualquier tipo de informacin.

- Ser compatible con la tecnologa existente.

- Representar unvocamente la informacin.

Ejemplo: Cdigo Morse (se envan pulsos)

Se tienen dos smbolos: punto y raya

A se representa .-

B se representa -

I se representa

En el ordenador utilizamos ausencia o presencia se seal elctrica que se

corresponden con un 0 y un 1.

2.6.1 SISTEMAS DE NUMERACIN

Es un conjunto de reglas y smbolos para representar cantidades numricas.

Los ms utilizados son los posicionales, que se caracterizan por:

- Tener un nmero finito de smbolos: decimal (0-9), Binario (0-1)

- Cada cantidad viene expresada por una secuencia finita de smbolos del

sistema.

- El valor de cada smbolo depende de s mismo y de la posicin que

ocupa.

EN GENERAL: Un nmero N expresado en base b de p dgitos enteros y q

dgitos fraccionarios sera:

N(b=ap-1 * bp-1+ ap-2 * b

p-2 ++ a1 * b1+a0 * b

0 +a-1 * b-1 +a-2 * b

-2 ++a-q * b-q

0


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B(4 tenemos los smbolos 0,1,2,3

230103(4= 2* 45+3*44+0*43+1*42+0*41+3*40=2835(10

Cuanto mayor es la base mayor es el nmero de smbolos del sistema y menos

hacen faltan para representar una determinada cantidad.

Con la base b con m dgitos puedo representar bm cantidades diferentes,

que iran desde el 0 hasta bm -1, por ejemplo:

En base dos con 3 dgitos puedo representar 23=8 nmeros diferentes que iran desde

el 0 hasta el 7:

000: 0 011: 3 110: 6

001: 1 100: 4 111: 7

010: 2 101: 5

2.6.2 SISTEMA DECIMAL

Sistema decimal hind-arbico:

Base (b) es 10

Smbolos {0-9}

Valor posicional del nmero.

2.6.3 SISTEMA BINARIO

Lo utilizan las mquinas digitales:

Base (b) es 2

Smbolos {0,1}


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0 0 7 111

1 1 8 1000

2 10 9 1001

3 11 10 1010

4 100 11 1011

5 101 12 1100

6 110 13 1101

Con n dgitos binarios puedes representar los nmeros del rango [0, 2n-1]

2.6.4 CONVERSIN DE DECIMAL A BINARIO

Para el paso de Binario a Decimal utilizamos el desarrollo polinomial visto

anteriormente.

Para el paso de Decimal a Binario:

PARTE ENTERA: Se realiza la divisin sucesiva entre 2 hasta que el cociente

sea 0 o 1. Se toma el ltimo cociente y los restos de las divisiones de forma

inversa.

PARTE FRACCIONARIA: Se realizan multiplicaciones sucesivas y se toma la

parte entera (que ser 0 o 1) para conformar la cifra que buscamos, a su vez

tras realizar cada multiplicacin se elimina dicha parte entera (que ser 0 o 1)

para continuar la operacin. Se finaliza cuando se llega a 0 o a una cifra lo

suficientemente aproximada.


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2.6.5 SISTEMA HEXADECIMAL

Se utiliza para facilitar las tareas de codificacin:


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- Es un sistema cercano al decimal.

- Es sencilla la conversin al binario.

Su base es 16 siendo los smbolos que utiliza:

{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F}

Cada cifra en hexadecimal corresponde a 4 dgitos binarios ya que 24=16

Con 4 dgitos binarios puedo crear una cifra binaria.

Decimal Binario Hexadec. Decimal Binario Hexadec.

0 0 0 13 1101 D

1 1 1 14 1110 E

2 10 2 15 1111 F

3 11 3 16 00010000 10

4 100 4 17 00010001 11

5 101 5 18 00010010 12

6 110 6 19 00010011 13

7 111 7 20 00010100 14

8 1000 8 21 00010101 15

9 1001 9 22 00010110 16

10 1010 A 23 00010111 17

11 1011 B 24 00011000 18

12 1100 C 25 00011001 19


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2.6.6 CDIGO ASCII Y EBCDIC

EL CDIGO ASCII: American Estndar Code for Information Interchange.

Se utiliza para representar caracteres alfanumricos y de control.

Existen dos tipos: el ASCII 7 que permite 27=128 combinaciones, y por

consiguiente puede representar ese nmero de caracteres, y el ASCII 8 (a

partir del 1981) o extendido que permite hasta 256.

Se agrupa de manera que:

- Los que empiezan por 0000 y 0001: caracteres de control

- Los que empiezan por 0010 y 0011: nmeros y marcas de puntuacin

- Los que empiezan por 0100 y 0101: letras maysculas y smbolos

especiales.

- Los que empiezan por 110 y 111: letras en minsculas

Ejemplos:

A: 01000001

Esc: 00011011

c: 01100011

EL CDIGO EBCDIC: Extended Binary Coded Decimal Interchange Code.


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Es un cdigo estndar de 8 bits usado por computadoras mainframe de IBM:

- Las letras maysculas de la A a la I empiezan por 1100

- Las letras maysculas de la J a la R empiezan por 1101

- Las letras maysculas de la S a la Z empiezan por 1110

- Los nmeros empiezan por 1111 y luego sigue el nmero en binario

- Etc

Ejemplos:

A: 11000001

3: 11110011

2.6.7 ALMACENAMIENTO DE LA INFORMACIN

La mnima unidad de informacin es el bit que puede tener dos estados 0 o 1.

Se agrupa en un conjunto de 8 bits, que se denomina byte.

Las unidades:

1 Kilobyte 1024 (210) bytes kas Kb

1 Megabyte 1024 (210) Kb megas Mb

1 Gigabyte 1024 (210) Mb gigas Gb

1 Terabyte 1024 (210) Gb teras Tb

1 Petabyte 1024 (210) Tb petas Pb

1 Exabyte 1024 (210) Pb exas Eb

Cuntos bytes son un Terabyte?

2.6.8 OPERACIONES LGICAS

La unidad Aritmtico-Lgica del ordenador las utiliza para realizar operaciones.

Nosotros las utilizaremos en el estudio de las operaciones que se dan en las

redes como comprobacin de errores de los datos que se transmiten,

comprobaciones de los equipos que estn en una subred, etc


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