Arquitectura de Redes

 Arquitectura de Redes:

La conexión entre equipos informáticos es posible gracias a los protocolos de comunicaciones. Un protocolo de comunicaciones es un conjunto de reglas perfectamente organizadas y convenidas de mutuo acuerdo entre los participantes en una comunicación, cuya misión es permitir el intercambio de información entre los dos dispositivos, detectando los posibles errores que se produzcan.  El conjunto de protocolos que facilitan la comunicación entre dispositivos se le denomina arquitectura de la red.

 Cuando se diseña una red es necesario resolver múltiples problemas: ¿Hay que corregir errores? ¿Qué medio de transmisión vamos a utilizar? ¿Cómo distinguimos el ordenador al que hay que enviar la información? ¿hay que codificar la información?.  Como respuesta a esta complejidad surgen las arquitecturas por capas que simplifican el diseño y la implementación de las soluciones.  En un intento de estandarizar y definir las capas necesarias se crea el modelo de referencia OSI.

Hay gran cantidad de protocolos que han aportado soluciones diferentes a los problemas de red: Netbeui, AppelTalk, TCP/IP, etc. Entre ellos destaca hoy en día TCP/IP que se ha impuesto como estándar de facto en todo tipo de redes.  Hoy en día incluso los protocolos propietarios se implementan como interfaces de TCP/IP.

 CARACTERÍSTICAS DE LAS ARQUITECTURAS DE RED

El software de red hace la misma función con el hardware de red que el sistema operativo de una máquina hace con el hardware de un ordenador.

 La arquitectura de una red viene definida por tres características  que definen la tecnología que se emplea en la red:

Topología: la topología es la organización de su cableado. Esto define la interconexión de las estaciones y el camino de transmisión de datos sobre el medio de comunicación:

Método de acceso a la red: Una característica de una red es que todos los elementos comparten el medio de transmisión de la información. El método de acceso define la forma y protocolo mediante el cual cada elemento de la red accede al medio.
Protocolo de comunicaciones. El protocolo está constituido por las reglas y procedimientos utilizados en la red para realizar la comunicación. Estas reglas tienen en cuenta el método para corregir errores, establecer la comunicación, entre otros.

PRINCIPALES PROBLEMAS EN EL DISEÑO DE UNA ARQUITECTURA DE RED

Al diseñar un sistema de comunicación en una red se abordar problemas de gran complejidad. Los problemas más importantes en el diseño son los siguientes:

• Encaminamiento: En una red es necesario elegir el camino de un mensaje para llegar a destino. Usualmente el camino más corto o el que tenga menor tráfico.
• Direccionamiento: Permite identificar el ordenador al que hay que enviar un mensaje.  Un ordenador suele tener asignadas varias direcciones diferentes, relacionadas con diferentes niveles o capas de su arquitectura de red.
• Acceso al medio: Como se comparte el medio de transmisión entre los elementos de una red es necesario evitar colisiones ya que si no fuera así los mensajes se mezclarían y no sería posible interpretarlos.
• Saturación del receptor: Un emisor rápido y un receptor lento saturarían al receptor generando pérdida de datos.
• Mantenimiento del orden: Es necesario mantener el orden de los fragmentos de un mensaje sino resultaría imposible su interpretación.
• Control de errores: El protocolo debe revisar si se ha recibido correctamente la información enviada ya que los medios de transmisión son imperfectos.
• Multiplexación: En ciertos sitios de una red  y por razones económicas, se debe compartir un medio entre comunicaciones que no tienen que ver entre sí. Se debe asegurar la integridad de cada mensaje.

 

Hubs (Concentrador):

Un Hub es un dispositivo que esta compuesto por repetidores que retransmiten las señales recibidas por una computadora a las otras, sin alterar de ninguna manera la información que circula a través de él.

El término concentrador o Hub describe la manera en que las conexiones de cableado de cada nodo de una red se centralizan y conectan en un único dispositivo. Se suele aplicar a concentradores Ethernet, TokenRing y FDDI soportando módulos individuales que concentran múltiples tipos de funciones en un sólo dispositivo. Normalmente los concentradores incluyen ranuras para aceptar varios módulos y un panel trasero común para funciones de encaminamiento, filtrado y conexión a diferentes medios de transmisión (por ejemplo Ethernet y TokenRing).

Los Hub poseen una serie de LED’s que indican el estado de conexión de los usuarios.

Existen Hub de primera, segunda y tercera generación. Los de primera generación son cajas de cableado avanzadas que ofrecen un punto central de conexión conectado a varios puntos. Sus principales beneficios son la conversión de medio (por ejemplo de coaxial a fibra óptica), y algunas funciones de gestión bastante primitivas como partimiento automático cuando se detecta un problema en un segmento determinado. Los de segunda generación basan su potencial en las posibilidades de gestión ofrecidas por las topologías TokenRing y Ethernet. Tiene la capacidad de gestión, supervisión y control remoto, prolongando el funcionamiento de la red gracias a la aceleración del diagnóstico y solución de problemas. Los de tercera generación, ofrecen proceso basado en arquitectura RISC (Reduced Instructions Set Computer) junto con múltiples placas de alta velocidad. Estas placas están formadas por varios buses independientes Ethernet, TokenRing, FDDI y de gestión, lo que elimina la saturación de tráfico de los actuales productos de segunda generación.

En la tecnología Ethernet (semidúplex). Cada host verifica la red para comprobar si los datos se están transmitiendo antes de seguir transmitiendo datos. Si la red está en uso, la transmisión se retarda. A pesar del retardo de la transmisión, dos o más hosts pueden transmitir al mismo tiempo, dando como resultado una colisión. Cuando se produce una colisión, el host que detecta primero la colisión envía una señal de atascamiento. Al escuchar la señal de atascamiento, cada host espera durante un lapso de tiempo aleatorio antes de intentar la transmisión. Este período de tiempo aleatorio se conoce como algoritmo de postergación. A medida que más hosts se agregan a la red y empiezan a transmitir, es más probable que se produzcan colisiones.

Bridgess (Puentes):

Un puente es un dispositivo que conecta dos redes de área local (LAN) o dos segmentos de la misma LAN, posiblemente con protocolos de transmisión distintos.

 

Las funciones de un puente son:

• División de la red LAN en segmentos o subredes. Cuando una LAN se hace demasiado grande, en cuanto a número de puestos o extensión, debe ser dividida para optimizar su funcionamiento.
• Interconexión de dos redes LAN, pudiendo tener protocolos de nivel dos o medios de transmisión distintos.
• Controlar las tramas defectuosas.

Las ventajas que introducen los puentes en redes locales grandes, deriva de la división en segmentos de red distintos de la red global. De esta forma, la lógica electrónica del puente reduce el traficó general, ya que los segmento no involucrados en una transmisión concreta se mantienen libres de tráfico.

Básicamente los puentes reciben todos los paquetes de información enviados por cada red acoplada a él, y los reenvían selectivamente entre las LAN's que incluyan el equipo terminal al cual va dirigida la transmisión, descartando o filtrando aquellos que no necesitan ser retransmitidos o haya detectado que son defectuosos. Por ejemplo, cuando un puente recibe información que va dirigida al mismo segmento de red del que procede, éste comprueba que el emisor y el receptor del mensaje se encuentran en una misma rama y descarta el mensaje. Si el destinatario del mensaje se encontrara en un segmento distinto, al verificar esta situación el puente, la transmitiría por el puerto adecuado

Cuando un puente inicia su función por primera vez, no tiene ninguna información sobre los equipos de las redes que interconecta. Sin embargo, a medida que va analizando tramas y comprobando las direcciones de procedencia, crea una base de datos o mapa de direcciones que usará posteriormente. Si en alguna ocasión desconoce la dirección a la que debe enviar una trama, transmitirá por todos sus puertos, de esta forma garantiza que lleguen los datos a su destino. Cuando el host de destino envía una señal de confirmación de recepción, podrá incorporar su dirección a su memoria.

Gateways (Compuertas):

Una Pasarela o puerta de enlace (del inglés Gateway) es un dispositivo, con frecuencia un ordenador, que permite interconectar dos redes distintas, con protocolos y arquitecturas diferentes, a todos los niveles de comunicación.

 

Básicamente, una pasarela, es un sistema de hardware o software que hace de puente entre dos aplicaciones o redes incompatibles para que los datos puedan ser transferidos entre distintos ordenadores. Así, Su propósito es traducir la información del protocolo utilizado en una red al protocolo usado en la red de destino.

Cuando un usuario se conecta a Internet, realmente se está conectando a un servidor que le proporciona las páginas Web. Tanto el usuario, equipo local a una LAN, como el servidor son nodos host de una red, no pasarelas. Por lo tanto, será el dispositivo que los interconecta el que realice esta función, en el caso de una red local será el Router.

 

Conviene aclarar que un mismo componente físico puede realizar varias funciones, como por ejemplo el citado Router que, haciendo de pasarela entre la LAN y e internet, generalmente también tiene soporte como conmutador un Switch. Además, el Router tiene una función de "cortafuegos" ya que reenvía únicamente el tráfico que realmente tiene que pasar a través de él. Esto elimina la posibilidad de que, a través del Router, se propaguen sobrecargas de tráfico, broadcast, y se transmitan paquetes procedentes de protocolos no soportados, o bien paquetes destinados a redes desconocidas.

Firewal (Cortafuego):

Un cortafuegos (firewall en inglés) es un componente de red que diseñado para bloquear el acceso no autorizado.

 

Se trata de un dispositivo o conjunto de dispositivos configurados para habilitar el tráfico entre los diferentes ámbitos sobre la base de un conjunto de normas y otros criterios, formando un cuello de botella intencionado de información con el objetivo de verificar que se cumple la seguridad.

Los cortafuegos pueden ser implementados en hardware o software, o una combinación de ambos. En redes con acceso a internet, este componente tiene como función principal la de evitar que usuarios malintencionados, no autorizados, tengan acceso al interior de la red. De forma inversa, se puede configurar para que los usuarios de la red local no tengan acceso a ciertos equipos o subredes.

El cortafuegos puede ser un dispositivo hardware o un módulo software, o una combinación de ambos. En redes con acceso a internet por cuenta de un Router, el cortafuegos está integrado en este dispositivo

Con el estudio de los componentes de una red de datos hemos finalizado el estudio de estas instalaciones. En los siguientes apartados analizaremos el servicio telefónico RDSI (Red Digital de Servicios Integrados) en el ámbito de los edificios.

Formatos de las Direcciones Web:

Formato Típico de Dirección de Correo: