Arquitectura de Redes de Computadoras: Modelo OSI y Tipos de Redes

Arquitectura de Redes de Computadoras

Modelo OSI

ModRefOsi: arquitectura de capas para redes de ordenadores y sistemas distribuidos propuesta por ISO. La primera capa es la más cercana al medio físico, la última, la más cercana al usuario.

1. Nivel Físico: Bits
2. Nivel Enlace: Trama
3. Nivel Red: Paquete
4. Nivel Transporte: Segmento
5. Nivel Sesión: SPDU
6. Nivel Presentación: PPDU
7. Nivel Aplicación: APDU

Redes de Datos

Permiten el control y seguimiento de los sistemas industriales de forma remota y segura.

Ventajas

• Recursos compartidos
• Dispositivos de protección de datos
• Una base de datos común
• Repartir la ejecución de una tarea
• Correo electrónico
• Capacidad de ampliación

Elementos

Objetivo: permitir la transmisión de información.

• Transmisor: genera y prepara la información para enviar por el canal de transmisión.
• Receptor: recupera la información del canal y la interpreta.
• Canal de transmisión: medio utilizado para hacer llegar la información.

Medio

• Guiado: el canal es compuesto por material físico sólido, que lleva la señal por su interior.
• No guiado: el canal es el aire, transmisión y recepción de información mediante antenas.

Nodos

Conjunto de elementos transmisores y receptores de información.

Protocolo de Comunicación

Conjunto de reglas que permiten que las entidades de un sistema de comunicación se comuniquen variando una magnitud física.

Tipos de Redes de Datos

• LAN: Red de Área Local. Red privada para conectar ordenadores personales y estaciones de trabajo.
  • Servidor: hardware/software utilizado para cumplir con las solicitudes de otros ordenadores conectados a él, componente central de un sistema de red, no tienen dispositivos de E/S individuales, no tienen GUI.
  • Estación de trabajo (Workstation): ordenador con mayor rendimiento que se utiliza para una tarea específica, conectadas a la red o sistemas independientes, tienen dispositivos de E/S individuales, tienen GUI.
• Equipos de distribución y comunicación: permiten la interconexión de redes independiente de la tecnología utilizada (Switch).
• Adaptador de red: tarjeta que permite conectar equipos a la red.
• Repetidor: regeneran señales, amplían la distancia alcanzada por la red.
• Concentradores (Hubs): repetidor + aviso de uso, crean redes en estrella, envían la entrada a todas las salidas.
• Puentes (Bridges): permiten conectar redes con diferente acceso al medio, no envían la entrada a todas las salidas.
• Conmutadores (Switches): dividen la red en segmentos, transmiten a mayor velocidad, permiten segmentos a distintas velocidades, almacenan tramas, crean un circuito virtual emisor-receptor.
• Encaminadores (Routers): segmentan la red y eligen la ruta óptima que deben seguir los mensajes, dividen la red en subredes, conectan diferentes redes entre sí.
  • Funcionamiento Router: Envía paquetes por la red por la ruta más adecuada, almacena paquetes recibidos, procesa información de origen/destino y reenvía el paquete (enrutamiento).
• Pasarela (Gateway): conecta redes con protocolos distintos. OSI: 1 (Repetidor, Hub), 2 (Switch, Bridge), 3 (Router), 4-7 (Gateway).
• WLAN: Red de Área Local inalámbrica, emplea radiofrecuencia, permite mayor movilidad y minimizar el cableado.
• MAN: Red de Área Metropolitana, cubre ciudades enteras.
• WAN: Red de Área Extensa, compuestas por un grupo de LAN conectadas a través de enlaces.

Modos de Transmisión

• Simplex: transmisión unidireccional, del terminal que origina la información hacia el que la recibe y procesa. Ejemplo: emisoras de radiodifusión.
• Half-duplex: bidireccional pero no las dos al mismo tiempo. Transmisor y receptor comparten una frecuencia.
• Full-duplex: transmisión bidireccional simultánea. Dos frecuencias, una para transmitir y otra para recibir. Ejemplo: teléfonos.

Topologías y Estructura de Red

Topología física: configuración espacial de la red. Objetivo: encontrar la forma más económica/eficaz de comunicar equipos.

Funcionamiento de la Fibra Óptica

Formada por dos cilindros (núcleo y revestimiento) coaxiales de vidrios transparentes y diámetro muy pequeño, todo envuelto en una capa protectora. En el punto de conexión núcleo-revestimiento, se produce una reflexión total de la luz por diferente índice de refracción, por ello, los rayos de luz se reflejan y se transmiten.

Características

• Longitud de onda: color de la luz.
• Atenuación: pérdida de luz en el camino.
• Ancho de banda: velocidad máxima de transmisión.
• Reflectancia: luz rebotada hacia el emisor.
• Reflexión: luz reflejada en la fibra.
• Refracción: luz absorbida por el revestimiento, pérdidas.

Modos de Transmisión

• Monomodo: luz generada por láser viaja por el núcleo sin reflejarse (una sola longitud de onda), cable grueso, poca curvatura.
• Multimodo: núcleo más grande, permite el paso de más de un haz de luz a la vez, permite varias longitudes de onda, la reflexión en las paredes propaga la luz.
  • Índice Gradual: núcleo de capas concéntricas de material óptico con distinto índice de refracción, provoca que el rayo se refracte, mayor distancia de propagación.
  • Índice Escalonado: varios rayos simultáneos, reflejados con distintos ángulos, distintas distancias, se desfasan, menor distancia de propagación.