Redes de Área Local: Conceptos, Funcionamiento y Componentes

1. Redes de Datos de Área Local

Un sistema de comunicación que conecta ordenadores y otros equipos informáticos entre sí para compartir información y recursos.

1.1. Tipos de Redes

a) Según el lugar que ocupan:

• WAN (Red de Área Extensa): Red formada por equipos distribuidos por todo el mundo. Son utilizadas por multinacionales o bancos.
• MAN (Red de Área Metropolitana): Para una misma ciudad, extensión de unos 10 km.
• LAN (Red de Área Local): Redes pequeñas para oficinas, entre 10 m y 1 km.

b) Según la velocidad de transmisión de datos:

• Ethernet: 10 Mbps
• Fast Ethernet: 100 Mbps
• Gigabit Ethernet: 1000 Mbps

c) Según la tecnología de transmisión:

• Redes punto a punto: Cada ordenador puede actuar como cliente y como servidor, permiten que el compartir datos sea fácil para un pequeño grupo de usuarios.
• Redes basadas en servidor: Puede tener uno o más servidores, dependiendo del volumen de tráfico. Son mejores para compartir gran cantidad de recursos y datos.

d) Según el tipo de transferencia de datos:

• Redes de transmisión simple: Los datos solo se pueden transmitir en un sentido.
• Redes Half-Duplex: Los datos se pueden enviar en ambos sentidos, pero solo puede haber transferencia en un único sentido a la vez.
• Redes Full-Duplex: Los datos pueden viajar en ambos sentidos a la vez. Son las que se usan actualmente.

e) Según el medio de transmisión:

• Redes cableadas: Emplean cables para la interconexión de equipos. Son más seguras y rápidas que las inalámbricas porque no se alteran ni se interfiere la comunicación.
• Redes inalámbricas: Utilizan señales de radiofrecuencia para establecer la comunicación entre equipos. No necesitan cables, pero son más lentas, inseguras y pueden estar sujetas a interferencias.

1.2. Principios de Funcionamiento

Para establecer comunicación entre dos ordenadores en red es necesario el uso de un protocolo de comunicación, que son normas que permiten el flujo de información entre ordenadores.

a) El envío de datos en red: La comunicación de un equipo a otro se produce mediante paquetes de datos para así incrementar la velocidad de transmisión. El protocolo TCP/IP es un protocolo de transmisión de paquetes.

b) El modelo OSI: Define las fases por las que deben pasar los datos para viajar de un dispositivo a otro en una red de comunicaciones, formado por 7 capas, en la que se comunican es la física (7).

• Banda base: Todos los equipos comparten el mismo canal en diferentes intervalos de tiempo, solo admite una transmisión simultánea, emplea todo el ancho de banda.
• Banda ancha: Divide el medio físico en varios canales, admite varias transmisiones simultáneas, se pueden enviar distintos tipos de información (vídeo, voz y datos).

c) Método de acceso al medio: Conjunto de reglas que definen la forma en que un equipo se conecta a la red y envía o recibe datos del sistema. Todos los equipos de una red Ethernet están conectados a la misma línea de transmisión, y la comunicación se lleva a cabo con la técnica CSMA/CD, que se utiliza para evitar las colisiones que se producen cuando dos o más equipos acceden a la red.

• CSMA/CD: Cuando un equipo conecta a la red, examina si el medio está libre u ocupado. Cuando está libre, establece la conexión, y si no, realiza un nuevo intento. Una vez conectado, si no hay colisión de datos, establece la comunicación, y si hay colisión, espera un tiempo aleatorio (ms) y lo intenta de nuevo automáticamente. (Método de Acceso Múltiple por Detección de Portadora por Detección de Colisión).

d) Ethernet: Es un estándar de transmisión de datos para redes de área local que se basa en que todos los equipos de una red Ethernet están conectados a la misma línea de comunicación.

1.3. Topología de Red

Es el tipo de conexión adoptada por los equipos para comunicarse entre sí:

• Topología en estrella: Es la que más se monta en pequeñas redes, los equipos se conectan mediante un switch.
• Conexión en bus: Todos los equipos están conectados a la misma línea de transmisión mediante un cable, no permite mucha velocidad (10 Mbps).
• Conexión en anillo: Los ordenadores de la red se conectan entre sí formando un círculo, las señales que transmiten los equipos van en un solo sentido. Casi no se utiliza.

Switch: Para hacer la transmisión se necesita una dirección física (tarjeta de red, única en cada dispositivo conectado a internet) y una dirección lógica (IP).

Dominio de colisiones: Área de red donde se originan las tramas y donde se producen las colisiones.

Métodos de reenvío del switch:

• Conmutación, almacenamiento y envío: El switch recibe información, la almacena en los búferes de memoria hasta recibir la trama en su totalidad, realiza una comprobación de esa información y, si es correcta, la reenvía; si no, la devuelve.
• Conmutación por método de corte: Le va llegando información y la va enviando, pero si hay algún error, desecha esa parte y no la devuelve.
• Envío rápido: El switch solo va a esperar a leer la dirección destino para que vea en su tabla de direcciones MAC y lo envíe a su destinatario. No existe ningún método de verificación de la trama y las puede mandar dañadas o con errores.
• Libre de fragmentos: El switch solo almacena los primeros 64 bytes, luego hace una pequeña verificación de errores de esos 64 bytes, pero no almacena la trama en su totalidad. // El switch conecta todos los equipos de un centro, para comunicarse con el exterior (el router).

2. Elementos de una Red de Datos de Área Local

• Ordenadores: Son los equipos de los usuarios.
• Armarios de red: Alojan los equipos y centralizan la conexión de la red.
• Medios de transmisión: Cables de red, fibra óptica o comunicación inalámbrica.
• Tarjetas de red: Conectan nuestro equipo a la red.
• Electrónica de red: Distribuye y conecta los elementos a la red.
• Periféricos: Dispositivos que se comparten en la red (impresoras).

2.1. Medios de Transmisión

a) Pares de cables trenzados (conector RJ45):

• UTP (Par trenzado sin apantallar): Formado por 4 pares de conductores trenzados entre sí. Son los más utilizados por su bajo coste, pero tienen poca velocidad de transmisión, no admiten grandes distancias y son susceptibles a ruidos e interferencias.
• STP (Par trenzado apantallado): Igual que el anterior, pero con malla protectora, posee una elevada inmunidad frente a las interferencias.

b) Cables coaxiales: Están formados por un conductor interno recubierto de PVC, que a su vez se envuelve con una malla metálica y luego se cubre con material aislante. (Conector BNC).

c) Fibra óptica: Estos cables transportan luz de una determinada longitud de onda: (Multimodo - 1ª ventana - 850 nm) (Multimodo - 2ª ventana - 1310 nm) (Monomodo - 3ª ventana - 1550 nm). Se clasifican en:

• Según su construcción: Las fibras ópticas se componen de un núcleo rodeado de un revestimiento, se fabrican con plástico u óxido de silicio, grosor muy pequeño.
• Según el modo de propagación: La luz puede viajar siguiendo diferentes haces o modos, los cuales nos permiten conocer sus características de propagación, como la atenuación. (Conectores ST y SC).

2.2. Equipos de Distribución

Son los encargados de regular y repartir el tráfico de datos en la red (switch y router). Cableado estructurado: Es la infraestructura que se necesita para conectar los equipos de la red de distribución y los equipos entre sí. (Armarios).

a) Armario rack: Es el elemento que sirve para alojar los dispositivos electrónicos de distribución de la red y centralizar las conexiones de los equipos. Ancho normalizado de 19''. Clasificación:

• Por tamaño: Para grandes redes, tipo columna, y para pequeñas, de fijación mural.
• Por unidades de rack: Definen la capacidad del armario para alojar los diferentes elementos. (1U = 1,75'' = 44,45 mm).
• Por accesibilidad: En algunos modelos se pueden abrir los paneles laterales para el mantenimiento.

2.3. Electrónica de Red: Switch

Es el dispositivo que interconecta dos o más segmentos de la red que tengan la misma dirección IP. Según su aplicación:

• No administrables: Diseñados para aumentar el rendimiento de grupos de trabajo en una red LAN. Simples de usar, configuración manual insertando conectores en los puertos.
• Administrables: Se pueden establecer prioridades de acceso, configurar la conexión a otras redes y asignar contraseñas, cuentan con un software de gestión propio.

Según velocidad: 10 Mb (Ethernet), 100 Mb (Fast Ethernet), 1000 Mb (Gigabit Ethernet), 10000 Mb (10 Gigabit Ethernet).

Según tamaño de red:

• Para rack: Equipos diseñados para montaje en armarios de 19'', entre 16 y 48 puertos, con alguno para conexiones de fibra óptica.
• De sobremesa: Se utilizan para redes pequeñas en las que no es preciso un cableado estructurado. Disponen de 4 a 8 puertos. (Todos conector RJ45).

b) Router: Dispositivo de interconexión de redes, internas o externas. Asegura el direccionamiento de paquetes entre redes y determina la ruta que debe seguir el paquete de datos. El ordenador envía la solicitud al router más cercano. Este router identifica el equipo de destino y, mediante la tabla de enrutamiento y los puertos de conexionado, elige la mejor ruta posible. Están formados por:

• Enrutador: Dirige los paquetes procedentes de internet hacia la interfaz de destino por el camino correspondiente (encamina paquetes IP).
• Switch: Interconecta equipos de la red interna.
• Puerta de enlace: Proporciona salida al exterior a una red local.
• Módem ADSL: Conecta la red local con el proveedor de internet.
• Punto de acceso Wireless: Algunos routers permiten la conexión sin cables con los equipos de la red local.

Los routers disponen de conectores RJ45: uno con la indicación WAN que se conecta a la entrada de otras redes (internet), y varios de este tipo para conectar los switches a otros equipos.

c) Puntos de acceso: Dispositivos que hacen de puente entre la red cableada y la inalámbrica.

d) Otros dispositivos electrónicos: Repetidores, puentes, pasarelas, amplificadores...

El cable paralelo de red sirve para conectar dispositivos desiguales, como un computador con un hub o switch, para conectarlos, en ambos extremos del cable se debe usar la misma conexión (568A o B).

El cable cruzado sirve para conectar dos dispositivos igualitarios, como dos computadoras entre sí, para lo que se ordenan los colores de tal manera que no sea necesaria la presencia de un hub.

Variador de frecuencia (f/v = cte): ns = 60f/p      S = (ns - nr) / ns      nr = ns (1 - S)      nr = (60f / p) x (1 - S)

La regulación de pares de polos no aumenta progresivamente la velocidad porque o gira a un número de pares de polos, o gira a otro. En el motor de imanes el campo es constante, no se puede variar ni flujo ni tensión. Si reduzco la frecuencia de un motor, le reduzco la velocidad; si le reduzco la frecuencia, también le tengo que reducir la tensión; si la reduzco demasiado, el motor se cala. El motor se satura bajando la frecuencia y manteniendo la tensión constante, ya que el flujo también se mantendrá constante. A medida que aumenta la velocidad, el par disminuye.