La necesidad de que varios usuarios de un mismos servicio de telecomunicaciones, puedan comunicarse entre sí y, además optimizar los medios instalados para tal propósito, ha llevado al concepto de red de telecomunicaciones.

Estas han evolucionado desde formas muy simples, diseñadas durante el siglo pasado para brindar el servicio telegráfico a redes más complejas, como son las redes que pueden brindar el servicio telefónico con computación o a las actuales instalaciones que permiten una importante y más variada oferta, de servicios de telecomunicaciones.

Entre estos últimos, pueden señalarse aquellos que hacen a la interconexión con la computadora con diferentes fines ocupar un lugar de importancia.

Por otra parte, el crecimiento de las redes de telecomunicaciones es un fenómeno que se ha mantenido y se mantiene constante durante las ultimas décadas; siendo este sector, uno de los más dinámicos en la economía en casi todos los países.

La necesidad de comunicarse mas, mejor y con mayores facilidades técnicas esta haciendo al sector de los servicios de telecomunicaciones uno de los de mayor tasa anual de crecimiento en el mundo entero.

La aparición de la informática aplicada a los medios de comunicaciones ha reforzado y entremezclados ambos conceptos.

Los problemas relacionados con el almacenamiento y recuperación de la información han estado presentes desde que el hombre comenzó a escribir por vez primera. En el antiguo Egipto, por ejemplo representar el transporte de mercancías desde las oficinas de campo hasta las oficinas principales consistía en grabar o pintar imágenes en tabletas de arcilla. La pérdida de información era causada por cualquier tipo de contratiempos a lo largo de la ruta, incluyendo botes hundidos y cocodrilos. Al pasar los años, papeles y ápices y más tarde, máquinas de escribir, gabinetes archivadores y servicios postales, hicieron de la transferencia de datos un proceso más práctico y seguro.

En la década de los años 50, el hombre dio un significativo paso hacia el progreso con la invención del computador electrónico. A partir de entonces, los ambientes de oficina podían enviar lotes de información a una localidad central, disponer de computador para realizar el procesamiento de esta información. El problema era que la información, perforada en cajas repletas de tarjetas, todavía debía ser transportada manualmente a la localidad central de procesamiento.

La década de los años 60 fue la época de los terminales tontos, situados en los escritorios de los empleados de las oficinas. Los terminales tontos permitían a los usuarios comunicarse directa e interactivamente con la unidad central de procesamiento a la que estaban conectados. Las líneas telefónicas constituían los medios más prácticos para efectuar la comunicación a larga distancia entre computadoras. A medida que se conectaban más terminales y otros periféricos a la unidad central de procesamiento de una compañía, esta unidad comenzaba a debilitarse ante la carga de entrada y salida de información. Otro problema era la naturaleza única de cada sistema operativo de las computadoras, lo cual hacía muy difícil la comunicación entre dos sistemas diferentes.

A mediados de los años 70. surgió la tecnología de los chips, o circuitos integrados de silicón. Esta nueva tecnología permitió a los fabricantes de computadoras integrar un mayor volumen de 'inteligencia" en una máquina más pequeña.

Estos microcomputadores tomaron la agobiante carga de entrada/salida de las viejas unidades centrales de procesamiento, y la distribuían en porciones más manejables para los escritorios de cada trabajador.

Para comienzos de los años 80, los microcomputadores habían revolucionado completamente el concepto de computación electrónica, así como sus aplicaciones y sus mercados. Los Gerentes de Sistemas de Información estaban perdiendo control, ya que el ambiente de computación ya no era centralizado. Los precios fueron descendiendo, a tal punto que casi cualquier presupuesto departamental podía absorber el costo de adquirir unas cuantas computadoras personales para uso del departamento.

La revolución del computador personal trajo consigo abundantes mejoras que beneficiaban directamente al usuario final: aplicaciones en mayor cantidad y variedad, competencia entre fabricantes de hardware y software, menores costos e interfaces de usuarios mucho más sencillas. La lista sigue indefinidamente. Sin embargo, una desventaja evidente del microcomputador era la descentralización. Los primeros años de la década fueron la época de los disquetes.

Los vendedores de computadores decían: Estos 30 diskettes son capaces de almacenar toda la información de sus gabinetes archivadores" y eso era cierto. Sólo que ahora, en lugar de cargar una pila de tarjetas perforadas de oficina en oficina, los empleados cargaban una pila de disquetes.

El disco Winchester vino al rescate del usuario final. Estas unidades permitían almacenar capacidades a partir de 5 megabytes hasta más de 100 megabytes. Una desventaja del sistema de disco duro era su elevado costo. Este elemento, así como el potencial de almacenamiento, generaron una vez más el movimiento de los engranajes creativos, y la gente comenzó a pensar: "Debe existir una forma de que varios usuarios puedan compartir el costo y el almacenamiento de los discos duros". Este fue el nacimiento de las redes de área local.

Se entiende por red a un conjunto de equipos o computadoras interconectados a través de uno o varios caminos o medios de transmisión. El principal objetivo de las redes es permitir la comunicación entre los sistemas entre estos sistemas.

Todas las redes disponen de tres unidades básicas:

1.- Servidor

Un microcomputador especial al que están asociados todos los recursos de uso compartido, tanto de hardware como de software, incluyendo el software encargado de supervisar la operación de la red

 

2.- Estaciones de Trabajos

Los microcomputadores en los que trabajan los usuarios.

 

3.- Elementos de Conexión

 

El equipo utilizado para conectar las estaciones de trabajo al servidor de la red, bien sea directa o indirectamente. Esta categoría incluye las tarjetas de interfaz de red instaladas tanto en el servidor como en las estaciones, cableado, y otros equipos de conexión, dependiendo del sistema.

Las redes pueden también disponer de una variedad de dispositivos periféricos opcionales los cuales deben estar conectados directamente al servidor de archivos.

Entre éstos se incluyen:

1. Impresoras.

2. Subsistemas de discos (para Incrementarla capacidad de almacenamiento en disco del servidor de archivos).

 

4.- Sistema Operativo de la Red

En términos generales, un sistema operativo se define como el programa que se encarga de administrar y controlar todas las operaciones de un equipo de computación, principalmente en lo que se refiere a la utilización de dispositivos periféricos la supervisión de los procesos en ejecución y el manejo de los recursos de memoria principal de que dispone. En el caso particular de las redes locales, el sistema operativo de la red (Network Operating System), tiene a su cargo estas mismas funciones, pero con la variante de que los procesos cuya ejecución debe supervisar son los relativos a la comunicación del servidor de archivos con las estaciones de trabajo, la utilización compartida de los dispositivos periféricos y archivos, y la administración del sistema de seguridad asociado a la red local.

El sistema operativo de la red, al que nos referiremos en lo sucesivo simplemente como NetWare, Windows NT Server, está basado en la filosofía del procesamiento distribuido, en el cual cada estación de trabajo es un microcomputador independiente que se encarga de ejecutar sus propios programas de aplicación.

Considerando las distancias existentes entre los sistemas, la tecnología para redes se clasifican de acuerdo al área de cobertura para la que fueron diseñadas como se indican a continuación:

 

Redes de Área Locales (LAN)

LAN son las siglas de Local Area Network (red de área local), y su utilidad primordial radica en el hecho de poder enlazar microcomputadores originalmente aislados, permitiendo a las personas que los utilizan establecer un nivel de comunicación y compartir recursos. La compartición eficiente de recursos y la comunicación efectiva redunda normalmente en un ahorro sustancial de tiempo y de dinero, provee una comunicación de alta velocidad (4-10 Mbps) y corta distancia entre dispositivos inteligentes como PC.

Mientras más rápidamente puedan comunicarse los individuos, mucho mejor podrán trabajar. Cuando los microcomputadores en los que trabajan las personas están enlazados, es más fácil establecer la comunicación, y de esa forma pueden trabajar más eficientemente. Imaginemos, por ejemplo, el tratar de manejar una empresa sin teléfonos.

 

Redes de Área Metropolitana (MAN)

Las MANs se encuentran entre las LANS y WANS, con una cobertura que comprende desde unos kilómetros hasta cientos de kilómetros, y una velocidad de transmisión de unos cuantos Kbps a Gbps, sirve como el backbone que interconecta varias LANS distribuidas o puede proveer acceso a la res metropolitana o a una red pública de cobertura amplia.

 

 

Redes de Área Amplia (WAN)

 

Son aquellas redes que comunican a un amplio grupo de usuarios separados geográficamente.

Las WANs han evolucionado; actualmente los dispositivos conectados a estas redes pueden ser terminales inteligentes, PCs, estaciones de trabajo, minicomputadoras e incluso LANs.

Antes de mencionarlas distintas topologías utilizadas en las LANs, es preciso identificar que una red presenta 2 tipos de topologías: Física y Lógica. Sin embargo dependiendo del método de acceso al medio utilizado, el funcionamiento lógico de la red corresponderá a determinada topología pudiendo ser distinta a la topología física.

La topología física se refiere a la forma de conectar físicamente a las estaciones de trabajo dentro de una red. Cada topología, independientemente de la forma o apariencia geométrica que pueda tener, cuenta con características propias que definen el material a utilizar como medio de transmisión, distancia máxima entre estaciones, grado de dificultad para realizar el cableado, así como para su mantenimiento, ya que la disposición de las estaciones en la red puede determinar si una falla afecta a uno o más elementos; favorece también determinados métodos de acceso.

Entre las topologías más utilizadas se encuentran: Bus, Anillo, Estrella.

 

Topología Bus

En esta tecnología las estaciones de trabajo se conectan a un medio de transmisión común consistente en una línea de cable (bus) que corre de un extremo a otro de la red, tal como se indica en la fig. 1.1. Su instalación es muy sencilla pues basta que una estación se conecte al bus para integrarse a la red, por lo cual su mantenimiento es relativamente sencillo.

Las estaciones de trabajo compiten por el acceso al medio, lo cual se convierte en una desventaja ya que sólo una estación puede transmitir a la vez sin que existan colisiones. Esta tecnología es utilizada principalmente en redes Ethernet.

 

 

Topología Anillo

En la topología de anillo cada estación de trabajo se integra al medio de comunicación hasta formar un círculo.

Es sencilla su instalación, pero tiene el inconveniente de que si una estación falla puede interrumpir el funcionamiento de toda la red.

Puesto que la información viaja dentro del anillo en un solo sentido no hay riesgo de colisiones. Siendo esta topología la utilizada en las redes Token Ring.

 

 

Topología Estrella

La base de una tecnología es un concentrador de red que se conecta hacia el procesador central. Su Instalación es relativamente sencilla pues solo se requiere que cada estación se conecte al concentrador de red, sin embargo requiere mayor cantidad de cable.

Si una estación falla no interfiere en el funcionamiento del resto de la red, sin embargo el número de usuarios de la red está limitado por la capacidad del concentrador utilizado.

Desde el punto de vista de su forma física, este tipo de topología es utilizada en redes Ethernet y Token Ring, aunque la topología lógica continúa siendo bus y anillo, respectivamente.

El medio de transmisión es por donde viajan las señales de información los estándares hoy en día solo especifican para redes de área local los medios físicos cableados o cables. Sin embargo también existen medios de transmisión inalámbricas implementadas mediante la utilización de tecnologías de Spread Spectrum o Radio Frecuencias, Infrarrojo y Láser.

El medio de transmisión consiste en el elemento que conecta físicamente las estaciones de trabajo al servidor y los recursos de la red. Entre los diferentes medios utilizados en las LANs se puede mencionar: el cable de par trenzado, el cable coaxial, la fibra óptica y el espectro electromagnético (en transmisiones inalámbricas).

Su uso depende del tipo de aplicación particular ya que cada medio tiene sus propias características de costo, facilidad de instalación, ancho de banda soportado y velocidades de transmisión máxima permitidas.

            2.1.1 Twister-Par

Los métodos de acceso se refieren a las reglas que deben seguir las estaciones de trabajo para accesar al medio y transmitir su información en forma ordenada, evitando así colisiones con la consecuente pérdida de datos. Permiten también el direccionamiento de la comunicación entre estaciones. Entre los métodos más comunes se explican a continuación:

3.1.1 Acceso Múltiple con Sensibilidad de Portadora, con Detección de Colisión (CSMA/CD).

Es un método en el que la estación de trabajo sensa el medio antes de hacer una transmisión; si el medio está ocupado espera un tiempo determinado antes de volver a sensar, cuando detecta que ninguna estación está transmitiendo comienza su envío. Es posible que dos estaciones transmitan al mismo tiempo por hacer la detección simultáneamente, por lo tanto habrá una colisión. Cuando ocurre esto, ambas máquina vuelven a esperar un tiempo aleatorio para iniciar el proceso. Se usa principalmente en redes con topologías bus.

3.1.2 Acceso Múltiple con Sensibilidad de Portadora Evitando Colisiones (CSMA/CA).

Es una variante del CSMA/CD en el cual la característica principal es evitar las colisiones y no sólo detectarlas.

3.1.3 Token Passing

Se basa en el envío de paquetes de información que contiene tanto la dirección del destino como la información a transmitir. Una vez liberada la información, el paquete está libre y disponible para que otra estación pueda utilizarlo. El paquete viaja en una dirección definida por lo que no existen problemas por colisión y permite a todos los usuarios la posibilidad de accesar la red con más facilidad.

El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) emite los estándares que definen las características, topología, medios de transmisión de los modelos más utilizados en las LANs dentro de su proyecto 802.

3.2.1 Ethernet

3.2.2 Fast Ethernet

También conocido como 100 BaseT, es la evolución de 10 BaseT pero aumentando la velocidad de transmisión de datos a 100 Mbps. Conserva el método de acceso CSMA/CD y puede utilizar cable UTP niveles 3, 4 y 5.

Los datos pueden ser transmitidos en incrementos de velocidad de 10 Mbps a 100 Mbps sin ningún protocolo de traslación o cambios en el software de aplicaciones y de interfuncionamientos, ya que Fast Ethernet mantiene las funciones de control de error al igual que la longitud y formato de las tramas de 100 Base T.

 

3.2.3 Token Ring

En coordinación con el estándar IEEE 802.5 utiliza una topología lógica de anillo pero físicamente utiliza topología estrella. La velocidad de transmisión de datos es de 4 Mbps ó 16 Mbps y método de acceso Token Passing.

 

3.2.4 100 VGAnyLAN

Definida por el estándar IEEE 802.12 para soportar tanto a topología Ethernet y Token Ring también es una tecnología para alta velocidad (100 Mbps). Introduce un nuevo concepto en cuanto al método de acceso llamado Método de Acceso Prioritario por Demanda (DPAM).

 

3.2.5 FDDI

Es una tecnología más de MAN que de LAN, utiliza topología lógica de anillo y método de acceso Token Passing pero permite transmisión de datos a 100 Mbps y su medio de transmisión es la fibra óptica, por lo que accede a mayores distancias de operación. No está estandarizado por la IEEE sino por el Instituto Nacional de Estándares Americanos (ANSI) como X3T9.5.

Se utiliza principalmente para implantar un backbone de alta velocidad entre redes LAN en un ambiente de Campus.

FDDI define el uso de 2 tipos de fibra: monomodo y multimodo. En la monomodo da una mayor distancia debido a que maneja en su transmisor de luz un rayo láser, y en la fibra multimodo el generador de luz es un diodo emisor de luz (LED), lo que proporciona una distancia mucho menor.

Es un conjunto completo de estándares funcionales que especifican interfaces, servicios y formatos de soporte para conseguir la interoperabilidad. El modelo OSI se compone por 7 niveles (capas), cada una de ellas con una función específica. La utilidad principal del modelo OSI radica en la separación de las distintas tareas que son necesarias para comunicar dos sistemas independientes.

Es importante indicar que no es una arquitectura de red en sí misma, sino exclusivamente indica funcionalidad de cada una de ellas. El modelo de referencia OSI se constituye como el marco de trabajo para el desarrollo de protocolos y estándares para la comunicación entre dos capas homónimas ubicadas en equipos separados.

Define las reglas para el envío y recepción de información a través de la conexión física entre dos sistemas. Este nivel codifica y sitúa los datos en tramas para la transmisión, además de ofrecer detección y control de errores.

LLC (Local Link Control). Define el uso lógico del puerto de interface (802.1 OSI network Management, 802.2 logical Link Control)

MAC (Media Access Control). Se comunica directamente con el adaptador de la red (802.3 CSMA/CD, 802.4 Token Bus, 802.5 Token Ring, 802.12 Demand Priority, Token Passing, ICA).

Protocolo

Control de enlace de datos de alto nivel (HDLC, High Level Data Link Control) y protocolos síncronos orientados a bits afines. Los datos HDLC se organizan en tramas.

Controladores de LAN y métodos de acceso como Ethernet y anillo con testigo.

Interfaz abierta de enlace de datos (ODI, Open Data Link Interface) de Novell.

Especificación de la interfaz del controlador de red (NDIS, Network driver Interface Specification)

 

3. Capa Red

Define los protocolos para abrir y mantener un camino sobre la red entre los sistemas. Responsable del direccionamiento de mensajes y de la conversión de las direcciones y nombres lógicos a físicos. Su principal función es determinar la ruta del mensaje desde la computadora emisora hasta la receptora, dependiendo de las condiciones de la red.

Protocolo de Internet (IP)

Protocolo X.25

Intercambio de paquetes entre redes (IPX)

Protocolo Internet Vines (Vip) de Banyan

Netbui, provee el servicio de transporte para Netbios.

4. Capa Transporte

Proporciona un alto nivel de control para trasladar la información entre sistemas, ofrece servicios de calidad y distribución segura mediante la utilización de los servicios orientados a la conexión entre los dos sistemas finales. Controla la secuencia de paquetes, regula el flujo del tráfico y reconoce los paquetes duplicados. Su principal función en manejar los problemas asociados con el transporte de los datos.

TCP, protocolo de control de transmisión

Intercambio secuencial de paquetes, SPX

UDP, (User Datagram Protocol) protocolo de datagramas de usuarios.

 

5. Capa Sesión

Coordinar el intercambio de información entre sistemas mediante técnicas de conversación o diálogos, por tanto responsables de iniciar, mantener y terminar cada sesión lógica entre usuarios finales.

 

6. Capa Presentación

Define el formato en que la información será intercambiada entre aplicaciones, así como la sintaxis usada entre las mismas.

 

7. Capa Aplicación

Se define una serie de aplicaciones que gestionan transferencias de archivos, sesiones de terminales e intercambio de mensajes.

Terminal virtual

FTAM (File Transfer Access and Management), acceso y gestión en la transferencia de archivos

Procesamiento de transacciones distribuidas (UDT)

TCP: (Transmission Control Protocol), Protocolo de Control de Transmisión.

Proporciona transporte de datos fiables de un nodo a otro mediante el uso de técnicas orientadas a la conexión.

El funcionamiento de TCP se basa en la filosofía de conmutación de paquetes, en la que un conjunto de información viaja por a red dividida en segmentos de información más pequeños e independientes. Cuando una aplicación de nivel superior entrega a la capa de transporte de OSI una información para enviar, éste la fragmenta en porciones de un tamaño fijo, añadiéndole a cada una las informaciones de control, entre las que se encuentra un número que define el orden en que han de volverse a unir los fragmentos para componer el mensaje original. Cada una de estas porciones de información se denomina paquete. Además, de este número de orden de los paquetes para su reordenación, cada uno necesita contener cierta información para que en el destino la capa de transporte correspondiente sepa a qué aplicación o servicio de los corren por encima de él ha de entregarle los paquetes, esta información se proporciona colocándole a cada paquete un número de puerto que identifica la aplicación a la que va destinado. Los puertos, en el protocolo TCP, se numeran del 0 al 65.000, existiendo algunos números asignados a aplicaciones concretas, tales como el número 23, que indica aplicaciones Telnet, el 25 aplicaciones de correo electrónico.

Es un protocolo de comunicación sin conexión que por si mismo proporciona un servicio de datagramas. Los datagramas son paquetes independientes de información que se envían a través de los encaminadores en función de su dirección y la tabla de encaminamiento.

Una vez, enviados los paquetes de información a la capa de red, son tratados por el protocolo IP, el cual se encarga, primero de definir la unidad básica para la transferencia de datos a través de la red, luego selecciona la mejor ruta par enviar los datos. En caso, de que un paquete se quede viajando de modo infinito en la red, el protocolo IP incluye en los paquetes una variable denominada TTL (Time To Live, Tiempo de Vida) que comenzando con un valor determinado en su transmisión, se decrementa cada vez que pasa por un nodo de la red, de modo que si antes de alcanzar su destino final esta variable llega a valor cero, el paquete es automáticamente destruido para evitar colapsos. Por tanto, TTL define el número máximo de nodos por los que puede pasar un paquete para llegar a su destino.

4.3.1 Dirección IP

El modelo básico en Internet es el modelo Cliente/Servidor. El Cliente es un programa que le solicita a otro que le preste un servicio. El Servidor es el programa que proporciona este servicio.

La arquitectura de Internet esta basada en capas. Esto hace más fácil implementar nuevos protocolos. El conjunto de protocolos TCP/IP, al estar integrado plenamente en Internet, también dispone de este tipo de arquitectura. El modelo de capas de TCP/IP es algo diferente al propuesto por ISO (International Standard Organization) para la interconexión de sistemas abiertos (OSI). (Ver Fig. 1).

No hace mucho tiempo, ATM era visto por todos los operadores de telecomunicaciones como la única tecnología integradora de todo tipo de tráficos: datos, vídeo y por supuesto voz. Sin embargo, ATM ha visto como su desarrollo e implantación han ido más lentos de lo esperado y su extensión sobre todo al entorno LAN está en duda. A la vez, IP a surgido como un protocolo de LAN de transmisión de datos, el cual ha ido extendiéndose hacia las redes MAN y las WAN de un modo imparable debido en parte a su sencillez, su bajo costo en equipos y por su transporte tanto a través de redes IP como de Internet.

El protocolo IP ha tenido su origen en transmisión de datos y no está demasiado adaptado a la transmisión de datos e imágenes. La tecnología de transmisión de paquetes, en la que está basada IP, ofrece tamaño de celdas variable, que en comparación con tecnologías de tamaño de celda fija como ATM, introduce ineficiencias y necesidad de procesos extras. Además IP es un protocolo que solamente ofrece un tipo de calidad e servicio (QoS) basado en proporcionar el mejor rendimiento posible en el enlace disponible.

Cuando hablamos de tecnologías "IP" nos estamos refiriendo en general a un conjunto de protocolos que conforman lo que actualmente llamamos redes IP. Principalmente los más comúnmente usados son TCP: que se ocupa de proporcionar conexiones garantizadas para paquetes de datos sobre IP y UDP: que proporciona un servicio de entrega no garantizado; sin embargo, ninguno de estos protocolos puede proporcionar el soporte de aplicaciones en tiempo real como la voz.