Conceptos Fundamentales de Redes Informáticas: Tipos, Componentes y Arquitecturas

Tipos de Redes Según su Alcance

Las redes informáticas se clasifican según su alcance geográfico:

• LAN (Local Area Network): Red de Área Local. Su alcance es limitado, generalmente hasta 100 metros. Conecta dispositivos dentro de un espacio reducido, como una oficina o un edificio.
• MAN (Metropolitan Area Network): Red de Área Metropolitana. Cubre un área geográfica más extensa que una LAN, como una ciudad o un campus universitario, con un alcance de hasta 50 kilómetros.
• WAN (Wide Area Network): Red de Área Amplia. Conecta redes en grandes distancias geográficas, pudiendo abarcar todo el mundo. El ejemplo más conocido es Internet.

Arquitectura Cliente-Servidor

La arquitectura cliente-servidor es un modelo de aplicación distribuida en el que las tareas se reparten entre los proveedores de recursos o servicios, llamados servidores, y los solicitantes, llamados clientes.

El proceso funciona de la siguiente manera:

1. El cliente solicita un recurso o servicio.
2. La solicitud pasa por el núcleo de la red (que procesa y filtra la información).
3. El núcleo envía la solicitud al servidor.
4. El servidor procesa la solicitud y genera una respuesta.
5. El servidor devuelve la respuesta al núcleo.
6. Finalmente, el núcleo envía la respuesta al cliente.

Componentes Esenciales de una Red

Para que una red funcione, necesita de varios componentes clave:

• Tarjeta de red (NIC)
• Medios de transmisión (guiados y no guiados)
• Dispositivos de interconexión

¿Qué es una Tarjeta de Red?

La tarjeta de red (también conocida como NIC, por sus siglas en inglés Network Interface Card) actúa como la interfaz física o conexión entre el ordenador y el cable de red. Permite que el dispositivo se conecte a una red y se comunique con otros dispositivos.

Medios de Transmisión: Guiados y No Guiados

Los medios de transmisión son los canales por los que viaja la información en una red. Se dividen en dos categorías principales:

Medios de Transmisión Guiados

La transmisión se realiza a través de un cable físico.

• Cable de par sin trenzar: Utilizado en telefonía, susceptible a interferencias.
• Cable de par trenzado: Reduce la interferencia electromagnética. Es común en redes Ethernet (UTP/STP).
• Cable coaxial: Ofrece mayor ancho de banda y menos interferencia que el par trenzado, usado en televisión por cable y algunas redes antiguas.
• Cable de fibra óptica: Transmite datos mediante pulsos de luz, ofreciendo muy alta velocidad y gran inmunidad a interferencias electromagnéticas.

Medios de Transmisión No Guiados

La transmisión se realiza por el aire o el espacio, sin necesidad de un medio físico.

• Ondas de radio: Utilizadas en comunicaciones inalámbricas de largo alcance (Wi-Fi, Bluetooth, radio FM/AM).
• Microondas: Empleadas para enlaces punto a punto de alta capacidad, como en telecomunicaciones y radares.
• Infrarrojos: Usados para comunicaciones de corto alcance y línea de vista (controles remotos, algunos enlaces de datos).

Dispositivos de Interconexión de Red

Estos dispositivos permiten conectar diferentes segmentos de red o redes completas, facilitando la comunicación entre ellos.

• Módem RTC: Permite conectar equipos muy separados físicamente para acceder a internet a través de la Red Telefónica Conmutada (RTC). Actualmente está en desuso debido a su baja velocidad.
• Módem de cable: Dispositivo que permite la conexión a internet a través de la infraestructura de cable coaxial utilizada para la televisión.
• Módem ADSL: Permite la conexión a internet de alta velocidad a través de las líneas telefónicas de cobre existentes, utilizando tecnología ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line).
• Puntos de acceso inalámbricos (Access Points - AP): Dispositivos que permiten a los dispositivos inalámbricos conectarse a una red cableada, creando una red Wi-Fi.
• Hub (Concentrador): Permite compartir el uso de una línea entre varios ordenadores. Todos los ordenadores conectados a un concentrador pueden usar la línea, aunque no de forma simultánea, ni utilizando distintos protocolos, ni distintas velocidades de transmisión. Es un dispositivo de capa física que retransmite la señal a todos los puertos.
• Switch (Conmutador): Funciona para unir LANs filtrando la información y enviándola solo al puerto de destino específico, lo que mejora la eficiencia de la red en comparación con un hub. Opera en la capa de enlace de datos.
• Bridge (Puente): Unifica LANs, conectando dos segmentos de red que utilizan el mismo protocolo, pero filtrando el tráfico para reducir la congestión.
• Cortafuegos (Firewalls): Su función principal es filtrar los intentos de establecimiento de conexión, detectando e impidiendo el acceso no autorizado al sistema o a la red, actuando como una barrera de seguridad.
• Gateway (Pasarela): Es un dispositivo que permite interconectar redes con protocolos y arquitecturas diferentes a todos los niveles de comunicación. Su propósito es traducir la información del protocolo utilizado en una red al protocolo usado en la red de destino.
• Router (Enrutador): Es un dispositivo que proporciona conectividad a nivel de red (capa 3 del modelo OSI). Su función principal es determinar la ruta óptima para el envío de paquetes de datos entre diferentes redes.

Tipos de Arquitecturas de Red (Topologías)

Las arquitecturas de red, o topologías, describen la disposición física o lógica de los dispositivos en una red, y cómo se conectan entre sí.

• Bus:
  • Características: Todos los dispositivos están conectados a un único cable central (bus).
  • Ventajas: Fácil de implementar y económica para redes pequeñas.
  • Desventajas: Longitud limitada del cable, un fallo en el bus detiene toda la red, difícil de diagnosticar problemas.
• Estrella:
  • Características: Todos los dispositivos se conectan a un punto central (hub o switch).
  • Ventajas: Mantenimiento relativamente económico, fácil de añadir o quitar dispositivos, un fallo en un nodo no afecta a la red.
  • Desventajas: Si el dispositivo central falla, toda la red se cae; requiere más cableado que la topología de bus.
• Anillo:
  • Características: Conecta los dispositivos de red uno tras otro sobre el cable en un círculo físico. La información se mueve en una dirección.
  • Ventajas: Rendimiento consistente bajo carga, cada dispositivo actúa como repetidor.
  • Desventajas: Un fallo en un cable o dispositivo puede interrumpir toda la red; añadir o quitar dispositivos es complejo.
• Malla (Mesh):
  • Características: Utiliza conexiones redundantes entre los dispositivos de la red. Cada dispositivo está conectado a todos los demás (todos conectados con todos).
  • Ventajas: Alta tolerancia a fallos (si una ruta falla, hay otras disponibles), muy robusta.
  • Desventajas: Muy costosa de implementar debido a la gran cantidad de cableado y puertos necesarios.
• Híbridas:
  • Características: Son la combinación de dos o más topologías en una misma red para aprovechar las ventajas de cada una y adaptarse a necesidades específicas.
  • Ejemplos: Topología de árbol (una combinación de bus y estrella) y la jerárquica.
  • Ventajas: Flexibilidad, escalabilidad, optimización para entornos complejos.
  • Desventajas: Mayor complejidad de diseño e implementación.