Arquitecturas de Red en Capas

Las arquitecturas de red en capas permiten la comunicación entre diferentes sistemas. Las capas pueden comunicarse con su capa superior, inferior (comunicación real) e igual en otra máquina (comunicación virtual). La información se pasa, mediante un protocolo, sucesivamente a su capa inferior hasta llegar al canal de comunicación, donde la capa inferior de la máquina destino recoge la información y la pasa a sus capas superiores.

Modelo OSI (Open Systems Interconnection)

Desarrollado por ISO en 1983, el modelo OSI es un modelo de referencia para la interconexión de sistemas abiertos y define los servicios y protocolos que debe tener cada nivel. Es un modelo basado en capas y está compuesto por 7:

• Capa Física: Se ocupa de la transmisión de bits en el canal de comunicación.
• Capa de Enlace de Datos: Corrige errores en el canal y regula el flujo de datos.
• Capa de Red: Encaminada los paquetes de datos de origen a destino, controla la congestión e interconecta redes heterogéneas.
• Capa de Transporte: Realiza la comunicación y control de flujo de extremo a extremo.
• Capa de Sesión: Establece, administra y finaliza sesiones entre máquinas.
• Capa de Presentación: Codifica, comprime y encripta datos.
• Capa de Aplicación: Es la capa más cercana al usuario final y contiene una gran variedad de protocolos para aplicaciones que utilizan la red.

Modelo TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

Se desarrolló a principios de los años 60. Es un sistema abierto, con protocolos e implementaciones públicas. Es la arquitectura en la que se basa Internet, por lo que es la más importante y conocida. Consta de las siguientes capas:

• Capa de Aplicación: En el modelo OSI, corresponde con las capas de aplicación, presentación y sesión. Incluye los protocolos que ofrecen servicios al usuario.
• Capa de Transporte: Coincide con la capa de transporte en OSI y maneja las conversaciones de extremo a extremo. Los protocolos de esta capa son TCP (fiable, orientado a conexión, con control de flujo y errores) y UDP (no fiable, sin conexión, pero más rápido).
• Capa de Internet: En el modelo OSI, corresponde a la capa de red. Se ocupa de encaminar los paquetes, utiliza el protocolo IP y ofrece un servicio de conmutación de paquetes no orientado a conexión.
• Capa de Acceso a la Red: En el modelo OSI, corresponde a las capas de enlace de datos y física. Se encarga de colocar los paquetes en el medio de la red y de recibirlos.

De Redes Móviles

Arquitectura de Redes LAN (Local Area Network)

Las redes de área local (LAN) suelen tener una arquitectura de capas simplificada, como la definida por el estándar IEEE 802:

• Capa Física: Define el medio de transmisión.
• Capa MAC (Media Access Control): Controla el acceso al medio.
• Capa LLC (Logical Link Control): Controla errores y flujo.

Topologías de Red

La Topología de una Red es la forma en que los componentes de una red se conectan entre sí.

Topología Física

La topología física se refiere a la disposición real de las máquinas y el cableado. Los tipos principales son:

• Bus: Todos los equipos se conectan a un mismo medio de transmisión que difunde la información.

• Anillo: Los equipos se conectan con los dos equipos adyacentes, formando un anillo.

• Estrella: Todos los equipos se conectan a un nodo central por donde pasa toda la información.

Topología Lógica

La topología lógica describe cómo se consigue el funcionamiento de la topología física. Algunos tipos son:

• Topología Anillo-Estrella: Un anillo implementado a través de una estrella.
• Topología Bus-Estrella: Un bus implementado a través de una estrella.

Ejemplos de Redes LAN

Algunos ejemplos comunes de redes LAN incluyen:

• Red Token Ring
• Redes FDDI
• Redes Ethernet:
  • Con cable coaxial: Utilizan una topología en bus y cable coaxial que se conecta a los equipos mediante conectores BNC en forma de T.
  • Con Par Trenzado: Utilizan una topología en bus, donde los equipos se conectan a un elemento central (hub o switch) mediante un cable de par trenzado de 4 pares de hilos y tarjetas de red Ethernet.

Tipos de Transmisión

Según la Naturaleza de la Señal

• Transmisión Banda Base: Se utiliza todo el ancho de banda para la transmisión mediante señales digitales. Ejemplo: Ethernet.
• Transmisión Banda Ancha: Se envían varias señales a la vez de forma analógica.

Según la Sincronización

El emisor y el receptor se ponen de acuerdo sobre el instante en que comienza o acaba el paso de información.

• Transmisión Asíncrona: El emisor transmite datos por la red sin una sincronización previa. La sincronización se logra al enviar bits de arranque y parada.
• Transmisión Síncrona: No utiliza bits de arranque y parada. La sincronización se puede lograr mediante una línea adicional, incluyendo la información de sincronización en la propia señal de datos, o mediante sincronización bit a bit, que es más fiable.

Según el Número de Canales

• Transmisión Serie: La información se transmite por una única línea.
• Transmisión Paralela: Se puede enviar más de un bit a la vez.

Según el Medio de Transmisión

• Guiados: Las ondas se guían a través de un medio físico. Ejemplo: cable.
• No Guiados: No hay guía física; la información se transmite por el aire o el agua.

Según el Tipo de Enlace y Destinatario

• Enlace Punto a Punto: Circuito directo dúplex o semidúplex entre dos equipos.
• Enlace Multipunto: Conecta más de dos estaciones a la vez.

Medios de Transmisión

Medios Guiados

• Par Trenzado

  Consiste en pares de hilos de cobre trenzados en forma de espiral y recubiertos de plástico. A mayor velocidad, mayor calidad.

  • UTP (Unshielded Twisted Pair): Es el más económico, simple y utilizado, con una longitud máxima de 100 metros.
  • STP (Shielded Twisted Pair): Más caro, ofrece menos interferencias y ruido, mayor protección, pero es menos flexible.
  • FTP (Foiled Twisted Pair): Precio medio, más protegido que UTP y menos que STP.

• Cable Coaxial

  Su construcción es coaxial, formado por un núcleo de cobre, un aislante y una cubierta protectora. Ofrece un buen ancho de banda, baja atenuación y es menos susceptible al ruido. Se utiliza para mayores distancias.

  • Banda Base: Transmisión digital, utilizada para datos.
  • Banda Ancha: Transmisión analógica, utilizada en TV por cable.
  • Cable Coaxial Fino: Fácil de instalar, delgado y menos rígido.
  • Cable Coaxial Grueso: La señal se debilita menos, permitiendo mayores velocidades y distancias.

• Fibra Óptica

  Es un hilo fino de vidrio o plástico que guía la luz de forma cilíndrica. La señal eléctrica se convierte en luminosa y se transmite a través del núcleo al receptor, donde se vuelve a convertir en eléctrica.

  • Monomodo: Más cara, ofrece velocidad superior y distancias de hasta 30 km.
  • Multimodo: Utilizada para la comunicación de datos, con un alcance máximo de 2 km.

Medios No Guiados

No utilizan cables para la transmisión, sino que se propagan por el aire o el agua. Las señales electromagnéticas se reciben y emiten mediante antenas que pueden estar alineadas (transmisión direccional) o no (omnidireccional).

• Radiofrecuencia: Puede ser transmisión analógica o digital, viaja largas distancias, se ralentiza al atravesar sólidos y es omnidireccional.
• Microondas: Ondas de alta frecuencia que pueden ser terrestres o por satélite. Utilizan transmisión direccional y se ven afectadas por fenómenos atmosféricos y edificios.
• Infrarrojos: Ondas electromagnéticas que viajan en línea recta y se utilizan para la conexión local de corto alcance. No atraviesan obstáculos.

Componentes y Conceptos Clave en Redes

Velocidad de Transmisión

Es la tasa de transferencia de datos y se mide en bits por segundo (bps).

Ancho de Banda

Es la capacidad máxima de transmisión de un canal o medio, a menudo comparado con el «ancho de un tubo». Cuanto mayor es, más rápido es el flujo de datos. Se mide en Hertz (Hz).

Patch Panel

Son paneles donde se ubican los puertos de una red. Todos los elementos de la red se conectan a uno de estos paneles para una gestión centralizada.

Rack

Es una caja metálica diseñada para alojar y organizar diversos componentes de una red.

Recomendaciones de Instalación de Cableado

• No dejar el cable tenso ni doblarlo en ángulos muy agudos.
• Evitar instalar el cable cerca de fuentes con altos niveles de interferencia electromagnética.
• No instalar cableado horizontal en el hueco del ascensor.

Cableado Estructurado

Es una infraestructura de cableado que transporta las señales desde un emisor a un receptor. Está diseñado para soportar múltiples sistemas de voz, datos, vídeo y multimedia.

Etiquetas: modelo OSI, Redes informáticas, TCP/IP, topologías de red