REDES I

MODELO DE COMUNICACIÓN.TRANSMISION DE DATOS.MEDIOS DE TRANSMISION

RAFAEL GAVIRIA MING. DE SISTEMAS VII SEMESTRE

UNIVERSISAD DE CARTAGENA

Modelos de Comunicación

Las redes peer-to-peer (Par a Par) • Es una red de computadoras en la que todos o algunos aspectos de ésta

funcionan sin clientes ni servidores fijos, sino una serie de nodos que se comportan como iguales entre sí. Es decir, actúan simultáneamente como clientes y servidores respecto a los demás nodos de la red .

• EJEMPLO:

Red Cliente - ServidorEsta arquitectura consiste básicamente en un cliente que realiza peticiones a otro programa (el servidor) que le da respuesta. Aunque esta idea se puede aplicar a programas que se ejecutan sobre una sola computadora es más ventajosa en un sistema operativo multiusuario distribuido a través de una red de computadoras.

En esta arquitectura la capacidad de proceso está repartida entre los clientes y los servidores, aunque son más importantes las ventajas de tipo organizativo debidas a la centralización de la gestión de la información y la separación de responsabilidades, lo que facilita y clarifica el diseño del sistema.

La red Cliente/Servidor es aquella red de comunicaciones en la que todos los clientes están conectados a un servidor, en el que se centralizan los diversos recursos y aplicaciones con que se cuenta; y que los pone a disposición de los clientes cada vez que estos son solicitados.

Características: El Cliente:

• Es quien inicia solicitudes o peticiones, tienen por tanto un papel activo en la comunicación.

• Espera y recibe las respuestas del servidor.

• Por lo general, puede conectarse a varios servidores a la vez.

• Normalmente interactúa directamente con los usuarios finales mediante una interfaz gráfica de usuario.

El Servidor:

• Al iniciarse esperan a que lleguen las solicitudes de los clientes, desempeñan entonces un papel pasivo en la comunicación • Tras la recepción de una solicitud, la procesan y luego envían la respuesta al cliente. • Por lo general, aceptan conexiones desde un gran número de clientes (en ciertos casos el número máximo de peticiones puede estar limitado). • No es frecuente que interactúen directamente con los usuarios finales.

DOMINIOS

Colisión :Un dominio de colisión es un segmento físico de una red de computadores donde es posible que los paquetes puedan "colisionar" (interferir) con otros. Estas colisiones se dan particularmente en el protocolo de red Ethernet.

El rendimiento de una red puede ser expresado como : Rendimiento(%) = (1- colisiones ) * 100Paquetes Totales.

Colisiones en las redes Ethernet :

Las redes Ethernet son de carácter no determinista, en la que los hosts pueden transmitir datos en cualquier momento. Antes de enviarlos, escuchan el medio de transmisión para determinar si se encuentra en uso. Si lo está, entonces esperan. En caso contrario, los host comienzan a transmitir. En caso de que dos o más host empiecen a transmitir tramas a la vez se producirán encontronazos o choques entre tramas diferentes que quieren pasar por el mismo sitio a la vez. Este fenómeno se denomina colisión, y la porción de los medios de red donde se producen colisiones se denomina dominio de colisiones.

Segmento de Red

Sinónimo de LAN, conjunto de equipos (computadoras y periféricos) conectados en red. Una gran red en una organización puede estar compuesta por muchos segmentos de red conectados a la LAN principal llamada backbone, que existe para comunicar los segmentos entre sí. En el gráfico puede observarse dos segmentos (que pueden estar en dos pisos distintos de una empresa) compuestos de tres computadoras conectados al backbone que los comunica..

Un segmento de red suele ser definido por el "hardware" o una dirección de red específica. Por ejemplo, en el entorno “ Novell NetWare", en un segmento de red se incluyen todas las estaciones de trabajo conectadas a una tarjeta de interfaz de red de un servidor y cada segmento tiene su propia dirección de red.

Transmisión de DatosLa energía para transmitir datos puede ser eléctrica, ondas de radio, luminosa, etc. Cada tipo tendrá sus propiedades y requisitos de transmisión. Podrá utilizar diferentes medios físicos de transmisión (cobre, aire, vidrio...)• Transmisor necesita:

Hardware especial para transformar datos en energía.Una conexión hardware con el medio de transmisión utilizado.

• Receptor necesita:Hardware especial para transformar energía en datosUna conexión hardware con el medio de transmisión utilizado

Canal: medio de transmisión al que se le acoplan un transmisor y un receptor y, por tanto, tiene asociado un sentido de transmisión:

- Analógico: información suministrada al transmisor es analógica.

- Digital: información suministrada al transmisor es digital.

- El tipo de canal lo imponen los equipos, no el medio.

• Circuito: canal en cada sentido de transmisión.

• Enlace: circuito con controladores de los equipos terminales de datos (camino de transmisión entre Txor y Rxor).

• Enlace directo: enlace en el que la señal se propaga sin usar dispositivos intermedios que no sean amplificadores o repetidores.

• Configuración o enlace punto a punto: enlace directo entre dos dispositivos que comparten un medio de transmisión.

• Configuración multipunto: el medio es compartido por más de 2 dispositivos.

Canales de transmisiónUn canal es el camino por donde viajan los datos desde un lugar a otro. Es la combinación de medios que interconectan a la computadoras que envían y reciben datos. La capacidad del canal se clasifica por el número de bits que éste puede transmitir por segundo.Tangibles: - Línea o par telefónico: Usa las instalaciones telefónicas para la transmisión de datos. La velocidad de transferencia de los datos en las líneas de voz va de 300 a 9.600 bps. - Cable coaxial: Contiene cables eléctricos para permitir la transmisión de datos a alta velocidad con un mínimo de distorsión de las señales. La transmisión de datos es mucho más rápida. Hay dos categorías generales de cable coaxial: a) Banda base: Transporta una única señal digital a muy altas velocidades. El cable de banda de base es relativamente barato y de muy fácil mantenimiento. b) Banda ancha: Lleva múltiples señales análogas al mismo tiempo, con diferentes intervalos de frecuencia. Es el adecuado para la transmisión de voz, datos e imagen.Fibra óptica:Diminutas fibras de vidrio en vez de alambres sirven como medios de transmisión. En lugar de electricidad se utiliza láser. Un láser es un haz de luz coherente dentro de ciertos intervalos de frecuencia. Su gran ventaja es la velocidad de la transmisión. Los cables de fibra óptica transmiten la información en forma de ondas lumínicas a la velocidad de la luz. Un cable de fibra óptica puede transmitir medio gigabit por segundo. Los cables de fibra óptica transmiten datos con mayor rapidez y son más ligeros y baratos que sus contrapartes de alambre de cobre. La fibra óptica también contribuye a la seguridad de los datos, ya que es mucho más difícil interceptar una señal enviada por medio de un rayo de luz que una señal enviada por medio de una señal eléctrica.

Intangibles: Microondas: La transmisión por microondas necesita de estaciones de transmisión que envían los datos a través del aire en forma de señales codificadas. La transmisión de datos vía señales de radio por microondas es de línea de visión: la señal de radio viaja en línea recta de una estación repetidora a la siguiente hasta llegar a su destino. Los satélites han permitido reducir al mínimo el límite de la línea de visión.Satélites :La transmisión de datos a través de distancias muy largas utiliza satélites en órbita. Los datos que alimentan a una computadores se envían a una estación de microondas, la cual a su vez los transmite a una estación terrestre; de la estación, el mensaje se envía en hace a un satélite en órbita, desde donde se transmite de nuevo a otra estación terrestre. Los datos se envían posteriormente a través de microondas y por teléfono hasta su destino. En esencia, un satélite es una estación repetidora. La ventaja principal de los satélites consiste en que los datos se pueden transmitir desde un sitio a cualquier número de lugares en cualquier parte del planeta. Una característica adicional en la comunicación y transmisión por satélite es que en el costo de la transmisión no se considera la distancia, como sucede con los otros métodos.

Según el sentido de la transmisión:

Simplex: Transmite los datos únicamente en una dirección y ésta no se puede cambiar nunca.

Dúplex: Lleva los datos únicamente en una dirección, pero ésta puede ser invertida.

Full dúplex: Puede transmitir los datos simultáneamente en ambas direcciones, como si dos

líneas simplex estuvieran trabajando en direcciones opuestas.

Configuración de líneas

Describe el método de conexión de las computadoras con las líneas de comunicación. En este

sentido las líneas pueden ser:

Punto a punto: Un único emplazamiento está conectado directamente con la computadora.

Las líneas punto a punto se usan frecuentemente entre grandes computadoras que se

comunican entre sí en forma continua.

Multipunto: Permiten que un canal de comunicación sea compartido entre todos los usuarios

de la misma línea. La ventaja es que el costo total de la red de usuarios puede reducirse,

porque la línea compartida disminuye la cantidad de líneas de comunicación. Además, todos

los puntos de una línea pueden recibir los mismos datos al mismo tiempo si es necesario.

Tipos de Transmision

Asincrónica: Los datos se transmiten enviando un carácter a la vez, con un método de inicio/parada. Los datos se transmiten a intervalos irregulares conforme se necesitan. Los bits de arranque/parada se agregan al inicio y al final de cada mensaje. La transmisión asincrónica o de arranque/parada es más apropiada para la comunicación de datos que comprende dispositivos de entrada/salida de baja velocidad (v.g.: impresoras en serie).

Sincrónica : La transmisión es continua; los caracteres se envían uno tras otro por las líneas sin interrupción. La transmisión sincrónica es mucho más rápida debido a que no se tienen que enviar señales adicionales por las líneas para cada uno de los caracteres. La fuente y el destino operan con una sincronización para permitir la transmisión de datos de alta velocidad. Este tipo de transmisión no necesita los bits de arranque/parada.

Unidad de medida de transmisión de datos

La velocidad de transmisión de datos se mide en bits por segundo (bits per seconds, bps).Las menciones de bauds o tasa de bauds son incorrectas, El baud es una unidad variable de transmisión de datos y la "rapidez en bauds" es la velocidad a la cual viaja un pulso. La velocidad de transmisión a menudo se llama "rapidez en bits", pero ya que un pulso puede representar varios bits a la vez, a velocidades mayores que 1.200 bps, la rapidez de bits generalmente excede a la rapidez en bauds.Protocolo de comunicacionesConjunto de reglas establecidas para regir el intercambio de datos que permiten que las entidades que se están comunicando puedan comprenderse. Uno de estos protocolos es la velocidad de transmisión; si una máquina "habla" a una 2.400 bps y las otra "escucha" a 1.200 bps, el mensaje no pasará. Entre los protocolos hay códigos predeterminados para algunos mensajes. Los protocolos se definen en capas, la primera de las cuales es la capa física; ésta define la manera en que los nodos de una red se conectan entre sí. Las capas subsecuentes, que varían en cantidad entre protocolos, describen cómo se empacan los mensajes para su transmisión, cómo se encaminan los mensajes a través de la red, los procedimientos de seguridad y la forma en que se proyectan en pantalla los mensajes.

Tipos de software para comunicaciones

Para que dos computadores se puedan comunicar, hay que configurar el software de ambas máquinas de modo que sigan los mismos protocolos. El software de comunicación asegura que el hardware siga el protocolo .El software específico de comunicación se presenta de diversas formas:sistema operativo de red: para usuarios que trabajan exclusivamente en una red local. Un sistema operativo de red oculta al usuario los detalles de hardware y software de la comunicación cotidiana entre máquinas. El software para LAN residente en la RAM redirige ciertas peticiones al componente adecuado de la LAN.Los sistemas operativos de LAN tienen dos formatos: igual a igual: todas las PC son iguales; cualquiera puede ser cliente de otra y cualquiera

puede compartir sus recursos con sus similares; se trata de redes LAN menos complejas. servidor dedicado: el software de control reside en la RAM del servidor de archivos; este tipo

de LAN ofrece un nivel de seguridad que no es posible con una LAN igual a igual. programa terminal o emulador de terminal: permite que un computador personal funcione

como si fuera una terminal. este tipo de programa se encarga del marcado telefónico, el manejo de protocolos y una diversidad de detalles necesarios para que trabajen en conjunto el computador personal y el módem.

Sistemas operativo multiusuario: permite que un computador de tiempo compartido se comunique con varios computadores o terminales al mismo tiempo (UNIX es el más difundido).

Accesorios de los canales de transmisión Multiplexores: Son dispositivos que permiten que varios mensajes puedan

conjuntarse en un solo canal. Logran este objetivo reuniendo varias señales de baja velocidad y transmitiéndolas todas a través de un canal de alta velocidad. Es decir que el multiplexor permite que varios dispositivos o estaciones de trabajo compartan una línea en forma simultánea para transmitir los datos tan pronto como se reciben.

Concentradores: Dispositivos asíncronos de menor velocidad que se conectan con frecuencia a un concentrador para lograr la transmisión de datos. Este dispositivo de almacén y envío reúne y almacena temporalmente en una sección de almacenamiento intermedio los datos recolectados poco a poco de los diferentes dispositivos de entrada. Cuando dicha sección está completa, los datos se transmiten por líneas de alta velocidad a la computadora.

Módems: Conectan a las computadoras con el canal de comunicación y permiten transmitir los datos a través de largas distancias sin ninguna interferencia de ruido ni distorsión en el canal. El módem es un dispositivo de hardware esencial para cualquier aplicación que implique el uso de una línea de teléfono para la comunicación de datos.

Medios de transmisiónUna de las principales necesidades del hombre es comunicarse. No importa cómo ni cuando, pero permanecer comunicado a toda hora parece ser la preocupación que nos agobia más y más en nuestros días. Las redes de transmisión de datos cumplen esa función, nos mantienen en comunicación constante. Es así como las redes de transmisión de datos se han convertido en una prioridad en todas las grandes empresas y también en la mayoría de las “pymes”.Las redes de transmisión pueden mantener comunicados simultáneamente a dos o mas usuarios, por lo que cuando se trata de compartir datos, las posibilidades son ilimitadas. Pero, para compartir datos en forma óptima, se necesita que cada uno de los componente de la red, este correctamente conectado a ella.

Medios físicos de transmisión de datosEl medio físico viene a ser básicamente el "cable" que permite la comunicación y transmisión de datos, y que define la transmisión de bits a través de un canal. Esto quiere decir que debemos asegurarnos que cuando un punto de la comunicación envía un bit 1, este se reciba como un bit 1, no como un bit 0.Para conectar físicamente una red se utilizan diferentes medios de transmisión.A continuación veremos cómo se trabaja con los medios de transmisión en las redes LAN, en donde por lo general se utilizan cables.El cableado de la red:El cable es el medio a través del cual fluye la información a través de la red. Hay distintos tipos de cable de uso común en redes LAN. Una red puede utilizar uno o más tipos de cable, aunque el tipo de cable utilizado siempre estará sujeto a la topología de la red, el tipo de red que utiliza y el tamaño de esta.Estos son los tipos de cable más utilizados en redes LAN: Cable de par trenzado sin apantallar : Este tipo de cable es el más utilizado. Tiene una variante con apantallamiento pero la variante sin , apantallamiento suele ser la mejor opción para una PYME. La calidad del cable y consecuentemente la cantidad de datos que es capaz de transmitir varían en función de la categoría del cable. Las categorías van desde el cable de teléfono, que solo transmite la voz humana, a el cable de categoría 5 capaz de transferir 100Megabytes por segundo.

Categorías UTP

Tipo Uso

Categoría1 Voz (Cable de teléfono)

Categoría 2 Datos a 4 Mbps

Categoría 3 Datos a10 Mbps

Categoría 4 Datos a 20 Mbps/16 Mbps

Categoría 5 Datos a 100 Mbps

La diferencia entre las distintas categorías es la tirantez. A mayor tirantez mayor capacidad de transmisión de datos. Se recomienda el uso de cables de Categoría 3 o 5 para la implementación de redes en PYMES (pequeñas y medianas empresas). Es conveniente sin embargo utilizar cables de categoría 5 ya que estos permitirán migraciones de tecnologías 10Mb a tecnología 100 Mb.

Conector UTP:El estándar para conectores de cable UTP es el RJ-45. Se trata de un conector de plástico similar al conector del cable telefónico. La siglas RJ se refieren al estándar Registré Jack, creado por la industria telefónica. Este estándar define la colocación de los cables en su pin correspondiente.

Cable de par trenzado apantallado:Una de las desventajas del cable UTP es que es susceptible a las interferencias eléctricas. Para entornos con este problema existe un tipo de cable UTP que lleva apantallamiento, esto es, protección contra interferencias eléctricas.

Cable CoaxialEl cable coaxial contiene un conductor de cobre en su interior. Este va envuelto en un aislante para separarlo de un apantallado metálico con forma de rejilla que aísla el cable de posibles interferencias externasAunque la instalación del cable coaxial es más complicada que la del UTP, este tiene un alto grado de resistencia a las interferencias. Por otra parte también es posible conectar distancias mayores que con los cables de par trenzado. Existen dos tipos de cable coaxial, el fino y el grueso conocidos como thin coaxial y thick coaxial.

El cable coaxial es muy popular en las redes con topología de BUS. Con frecuencia se pueden escuchar referencias al cable coaxial grueso como thicknet o 10Base5. Esto hace referencia a una red de tipo Ethernet con un cableado coaxial grueso, donde el 5 significa que el mayor segmento posible es de 500 metros.

El cable coaxial grueso tiene una capa plástica adicional que protege de la humedad al conductor de cobre. Esto hace de este tipo de cable una gran opción para redes de BUS extensas, aunque hay que tener en cuenta que este cable es difícil de doblar.Conector para cable coaxialEl más usado es el conector BNC.BNC son las siglas de Bayone-Neill-Concelman. Los conectores BNC pueden ser de tres tipos: normal, terminadores y conectores en T.

Cable de fibra óptica:El cable de fibra óptica consiste en un centro de cristal rodeado de varias capas de material protector. Lo que se transmite no son señales eléctricas sino luz con lo que se elimina la problemática de las interferencias. Esto lo hace ideal para entornos en los que haya gran cantidad de interferencias eléctricas. También se utiliza mucho en la conexión de redes entre edificios debido a su inmunidad a la humedad y a la exposición solar. Con un cable de fibra óptica se pueden transmitir señales a distancias mucho mayores que con cables coaxiales o de par trenzado. Además, la cantidad de información capaz de transmitir es mayor por lo que es ideal para redes a través de las cuales se desee llevar a cabo videoconferencia o servicios interactivos. El coste es similar al cable coaxial pero las dificultades de instalación y modificación son mayores. En algunas ocasiones escucharemos 10BaseF como referencia a este tipo de cableado.

Características de la fibra óptica El aislante exterior está hecho de teflón o PVC. Fibras Kevlar ayudan a dar fuerza al cable y hacer más difícil su ruptura.

Se utiliza un recubrimiento de plástico para albergar a la fibra central. El centro del cable está hecho de cristal o de fibras plásticas

Conectores para fibra óptica:El conector de fibra óptica más utilizado es el conector ST. Tiene una apariencia similar a los conectores BNC. También se utilizan, cada vez con más frecuencia conectores SC, de uso mas fácil

Conectores y adaptadores para la fibra óptica

Resumen de tipos de cables

Especificación Tipo de Cable Longitud Máxima

10BaseT U T P 100 mts.

10Base2 CoaxialDelgado 185 mts.

10Base5 Coaxial grueso 500 mts.

10BaseF Fibra Óptica 2000 mts

Redes LAN sin cableado

No todas las redes se implementan sobre un cableado. Existen redes que utilizan señales de radio de alta frecuencia o haces infrarrojos para comunicarse. Cada punto de la red tiene una antena desde la que emite y recibe. Para largas distancias se pueden utilizar teléfonos móviles o satélites. Este tipo de conexión está especialmente indicada para su uso con portátiles o para edificios viejos en los que es imposible instalar un cableado.

Las desventajas de este tipo de redes es sus altos costos, su susceptibilidad a las interferencias electromagnéticas y la baja seguridad que ofrecen. Además son más lentas que las redes que utilizan cableado.

REDES DE ÁREA EXTENDIDA, WAN

Para redes de área extendida (WAN), los medios físicos de transmisión comunes son:COMUNICACIÓN POR MICROONDAS:Microondas se llaman las ondas de radio que van de una antena parabólica a otra, sirven básicamente para comunicaciones de vídeo o telefónicas. La movilidad que pueden caracterizar estos equipos y el ahorro económico que produce el hecho de no tender cable a cada sitio en que quiera enviarse o recibir la información hace de esta técnica una de las más usadas para comunicaciones móviles.Uno de los inconvenientes de la transmisión vía microondas es que las comunicaciones se ven afectadas por el estado del clima. COMUNICACIÓN POR SATÉLITE:Los satélites de comunicación son enormes repetidores de microondas localizados en el cielo. Están constituidos por uno o más dispositivos recepto-transmisores, cada uno de los cuales capta y re-transmite la señal de microondas . El flujo dirigido hacia abajo puede ser muy amplio y cubrir una parte significativa de la superficie de la tierra, o bien puede ser estrecho y cubrir un área de cientos de kilómetros de diámetro. Los satélites de comunicación tienen varias propiedades que son completamente diferentes de las que presentan los enlaces terrestres punto a punto. Por ejemplo, aún cuando las señales que van o vienen del satélite viajan a la velocidad de la luz (300.000 Km/s), éstas introducen un retardo substancial al recorrer la distancia total como consecuencia del tiempo que tarda la información en ir y venir.

GRACIAS