Conceptos Esenciales de Redes Informáticas: Topologías, Fibra Óptica y Protocolos de Comunicación

Topologías de Red Fundamentales

Las topologías de red definen la estructura física o lógica de una red, es decir, la forma en que sus componentes están interconectados. A continuación, se describen las principales:

Topología en Bus

Las redes con topología en bus comparten un mismo canal de transmisión, denominado bus. Consiste en un único cable (generalmente de tipo coaxial) que une secuencialmente todos los equipos de la red. Los extremos del bus se cierran con un terminador. Los conectores del cable a los ordenadores se conocen como BNC.

Topología en Anillo

Es una red en la que los equipos se sitúan de una forma similar a la topología en bus, pero en este caso formando un anillo completamente cerrado, lo que significa que el cable no requiere terminadores. La información circula en un sentido por este anillo y cada ordenador analiza si es el destinatario de la información; si no lo es, la deja pasar hasta el siguiente equipo, y así sucesivamente hasta llegar a su destino.

Topología en Estrella

En este tipo de redes, los ordenadores están conectados a un dispositivo central específico que se encarga de transmitir la información. Este dispositivo suele ser un concentrador (hub) o, más frecuentemente, un conmutador (switch).

Características Clave de la Fibra Óptica

La fibra óptica es una tecnología de transmisión de datos que ofrece ventajas significativas sobre los cables tradicionales. Sus principales características son:

• Gran Ancho de Banda: Permite velocidades de 10 Gbps por cada fibra, pudiendo alcanzar velocidades de transmisión totales de hasta 10 Tbps en sistemas multicanal.
• Inmunidad Total a Interferencias: Es completamente inmune a las interferencias electromagnéticas, lo que garantiza una transmisión de datos limpia y sin ruido.
• Alta Seguridad: Dado que el haz de luz permanece confinado en el núcleo, no es posible acceder a los datos transmitidos mediante métodos no destructivos. Además, puede instalarse en lugares con sustancias peligrosas o inflamables, ya que no transmite electricidad.
• Costo Elevado: Requiere el uso de transmisores y receptores más caros que los de otros tipos de cables, lo que incrementa el costo inicial de implementación.
• Dificultad en Empalmes y Reparaciones: Los empalmes entre fibras son difíciles de realizar, lo que complica las reparaciones en caso de ruptura del cable y requiere personal especializado.
• Alternativa Superior: Los cables de fibra óptica representan una alternativa superior a los coaxiales en la industria de la electrónica y las telecomunicaciones, ya que soportan una mayor capacidad de transmisión en un espacio reducido y permiten mayores distancias entre repetidores.

Protocolos de Red y Direccionamiento IP

El Protocolo TCP/IP

El protocolo TCP/IP está formado por la unión de dos protocolos fundamentales: IP y TCP.

• El protocolo IP (Internet Protocol) trabaja a nivel de red (Nivel 3 del modelo OSI) y su función se centra en el ámbito del direccionamiento y los puertos. Para poder enviar un paquete a un nodo, es necesario conocer su dirección IP y el número de puerto donde recibirá la información. Cuando el nodo destinatario recibe la información, genera un paquete de respuesta invirtiendo las direcciones.
• El protocolo TCP (Transmission Control Protocol) trabaja a nivel de transporte (Nivel 4 del modelo OSI) y está orientado al control de flujo y la conexión. El transporte se realiza mediante paquetes, denominados datagramas, que incluyen en la cabecera la dirección IP de origen y destino, así como el puerto de origen y destino.

La Dirección IP

La dirección IP es un número formado por cuatro cifras decimales (cada una de un byte) y separadas por puntos. El valor de cada cifra decimal oscila entre 0 y 255. Es fundamental que un ordenador tenga una dirección IP, ya que el protocolo TCP/IP la utiliza para identificarlo y saber dónde debe enviar los paquetes de datos.

Funcionamiento del Enrutamiento y la Puerta de Enlace

Para que dos ordenadores puedan comunicarse, deben pertenecer a la misma red. Cuando dos hosts no pertenecen a la misma red, se utilizan tablas de enrutamiento para decidir a dónde se transmite la información. La pasarela (o puerta de enlace) a la que se envíe la información es la encargada de transmitirla a su red de destino.

Así, cada vez que una LAN (Local Area Network) se conecta a Internet, el proveedor de servicios de Internet (ISP) asigna a la LAN una dirección IP dentro de su red. Esta dirección, que puede ser de Clase A (u otras clases), puede ser dinámica o fija. Además, esta dirección es pública y la obtiene un router que posee dos direcciones IP (una para la LAN y otra para la conexión con el ISP).

El DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) es un protocolo de red que permite a los nodos de una red obtener sus parámetros de configuración IP automáticamente. Se trata de un protocolo típico de redes cliente-servidor en el que el servidor posee una lista de direcciones IP dinámicas y las va asignando a los clientes conforme estos se van conectando.