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Técnicas Informáticas Curso 2010-2011 (c)Maximiliano Saiz Noeda

TEMA 5 página 1 de 17

TécnicasInformáticasDiplomatura en Gestión y Administración Pública

COMUNICACIONES Y REDES

UNIVERSIDAD DE ALICANTE

TÉCNICAS INFORMÁTICAS. TEMA 5

CONTENIDO

IntroducciónTransmisión de datosMedios de transmisiónRedes conmutadasInternetDirecciones IP




OBJETIVOS Y BIBLIOGRAFÍA

ObjetivosProporcionar conceptos básicos relacionados con la transmisión de datos y las redes de datos.Presentar el potencial de Internet como recurso clave en la SI.

BibliografíaGarcía, Fernando; Chamorro, Félix; Molina, José M.; Informática de Gestión y Sistemas de Información. McGraw Hill. Madrid, España. 2000.Prieto, Alberto; Lloris, Antonio; Torres, Juan C.; Introducción a la Informática (4ª edición). McGraw Hill. Madrid, España. 2006.Ribagorda, A.; García A.; García F.; Ramos, B.; Informática para la empresa y técnicas de programación. Editorial Centro de Estudios Ramón Areces. Madrid, España. 1999.


PLANTEAMIENTO HISTÓRICO

La necesidad de comunicación es innata al hombreEl hablaSistemas de comunicación para distancias más largasLa escritura: de las tablas de arcilla a la imprenta

Los sistemas de telecomunicacionesTelégrafo (Samuel Finley Breese Morse en 1844)Teléfono (Alexander Graham Bell, 1876 y Elisha Gray).Teletipo

La electrónica: transmisión de imágenes y digitalizaciónTransmisión binaria de los datosPotencia de procesamiento informáticoAvances tecnológicos en transmisión de datos




ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN

Fuente de información: lo que se quiere transmitir.Codificador/Transmisor: transforma lo que se desea transmitir al formato adecuado para su transmisión.Canal: es el medio por el que se propaga la información.Decodificador/Receptor: transforma las señales del medio al tipo de información original.Destino: elemento que recibe la información transformada.

Fuente de información MEDIO Destino

Codificador

Transmisor

Decodificador

Receptor


TIPOS DE COMUNICACIÓN

Tipos de comunicaciónComunicación símplex

comunicación unidireccional.muy poco usada en transmisión de datos salvo en los medios de comunicación como la televisión o la radio.

Comunicación semidúplexunidireccional.permite la comunicación en ambos sentidos.comunicación entre radioaficionados.

Comunicación dúplex integralcomunicación bidireccional.mucho más potente y exige mecanismos de comunicación más costosos.




EVOLUCIÓN

Proceso localtarjetas perforadas.Gran volumen, consumo y necesidades de mantenimiento.

Teleprocesograndes ordenadores con terminales interconectados.introducción y obtención de datos a distancia.

Proceso distribuidoordenadores geográficamente dispersos, conectados e independientes.flexibilidad, modularidad y bajos costes de transmisión. Arquitectura cliente-servidor.

La redred mundial como un sistema informático global (ciberespacio).

TRANSMISIÓN ANALÓGICA

Transmisión continua de los datos (onda senoidal).Desventajas en la transmisión por canales electromagnéticos

Degradación de la señalSensibilidad a los ruidos

TRANSMISIÓN DIGITAL

Transmisión discreta de los datos (onda cuadrada)

Transmisión digital o binariaControl de errores (CRC)

Velocidad de transmisiónNº de bits que pueden circular por la línea de transmisión.Se mide en bits por segundo (bps) y múltiplos (Kbps, Mbps, ...).

1-------------------------------------

0 -------------------------------------

1-------------------------------------

0 -------------------------------------

¿ANALÓGICO O DIGITAL?

INFORMÁTICA BÁSICA INGENIERÍA DE EDIFICACIÓN. TEMA 38




¿ANALÓGICO O DIGITAL?

TRANSMISIÓN ANALÓGICA

El MódemConversión señal de digital a analógica y viceversa para adaptarlo a la línea telefónica.Velocidad de hasta 56 Kbps.Tecnología DSL

Tecnología digital sobre pares de cobre

Hasta 8Mbps de recepciónHasta 1Mbps de envío

Las nuevas tecnologías ADSL aumentan esta velocidad a 56Mbps/12Mbps (VDSL)

TRANSMISIÓN DIGITAL

La tarjeta de redIntermediaria ordenador-red

Adapta las señales digitales al canal de transmisión de la red, empaquetando la información y controlando el acceso al medio

Hace uso de los protocolos de comunicación de la red Diferentes tipos dependiendo del cableado o topología de redVelocidad hasta 1Gbps



REDES DE ORDENADORES

Estructura de comunicación entre ordenadoresConjunto de equipos conectados por medio de cualquier canal de comunicación con el fin de compartir recursos o servicios

Hardware (impresoras, sistemas de almacenamiento, etc.)Software (aplicaciones, archivos, datos, etc.)

Partes de una red de ordenadoresDispositivos de red: conjunto de elementos físicos que hacen posible la comunicación

Nodos: ordenadores, encaminadores, etc. Canal de comunicación: cable, aire, etc.

Programas de red: software que permite controlar el funcionamiento de la red





MEDIOS DE TRANSMISIÓN

Soporte físico que facilita el transporte de datos entre emisor y receptor

Guiados: conducen las ondas a través de un campo físico (cables) • Par trenzado• Coaxial• Fibra óptica

No guiados: proporcionan un soporte para que las ondas se transmitan, pero no las dirigen (aire)

• Infrarrojos• Microondas• Satélite



PAR TRENZADO

El más antiguo y todavía el más usadoDos hilos de cobre aislados que se enrollan entre sí para reducir la interferencia por el acoplamiento capacitivo entre los hilos (diafonía)Su aplicación más frecuente es la telefonía, especialmente en el bucle de abonadoPueden transmitir datos a varios kms sin amplificadores

En el caso de grandes distancias se precisan repetidores para amplificar la señal

Los cables de pares trenzados se pueden usar tanto para la transmisión analógica como la digitalBajo coste y rendimiento aceptable





CABLE COAXIAL

Hilo de cobre como núcleo, rodeado de un aislante encapsulados en un conducto cilíndrico constituido por una malla de cobre y todo cubierto de un plástico protector

Transmisión digital: cable coaxial en banda baseelevado ancho de banda inmunidad a los ruidos eléctricosVelocidad puede ser de hasta 10Mbps en 1kmUso habitual en redes de área local y en telefonía de largas distancias

Transmisión analógica: cable coaxial de banda anchaestándar usado para la televisiónMás costoso de instalar y mantener que el par trenzado, pero permite varios canales lógicos de forma simultánea y puede transmitir datos, voz y vídeo por el mismo cable a decenas de kilómetros



FIBRA ÓPTICA

Partes de un sistema óptico de transmisión de datos:Emisor: diodo láser que emite un punto luminoso cuando se le aplica una corriente eléctricaMedio de transmisión: fibra de vidrio ultrafinoDetector: fotodiodo que genera un pulso eléctrico cuando incide sobre él el punto luminoso

Empleada cada vez más por los operadores de telefonía y cable.Decenas de tendidos submarinos con fibra óptica alrededor de todo el mundo.Ventajas: delgada, inmune al ruido eléctrico, a las interferencias electromagnéticas y a los corrosivos químicosInconvenientes: instalación delicada y no es capaz de transportar energía eléctrica





TRANSMISIÓN INALÁMBRICA

Para determinadas frecuencias, las señales electromagnéticas pueden propagarse por el medio atmosférico.Se usan dos antenas (radioenlaces): emisor y receptor que manejan ondas de radio en diferentes frecuencias

Distancias cortas: rayos infrarrojos y láser• Ventajas: baratos y de transmisión digital• Desventajas: muy sensibles a los agentes atmosféricos. Además, el haz producido

obliga a una alineación muy precisa de las antenas.Grandes distancias: microondas terrestres

• emitidas y recibidas por antenas parabólicas• Ventajas: Se puede alcanzar una gran distancia• Desventajas: El haz se dispersa muy rápidamente, la interceptación es relativamente

fácil y son muy sensibles a las tormentas eléctricas.Microondas por satélites:

• situados en órbitas geoestacionarias.• nuevos satélites situados en órbitas más cercanas a la tierra.




CONMUTACIÓN

Transmisión de la información entre los nodos (o conmutadores) que encaminan la señal por un circuito concreto de un conjunto de ellos. Conmutación de circuitos:

Camino físico dedicado entre los dos equipos. Pasos:Establecimiento del circuitoTransferencia de datosDesconexión del circuito

Ineficiente: el circuito está ocupado aunque no haya transacción de datos.Conmutación de paquetes

Información dividida en paquetes de igual longitudExisten dos formas de manejar el flujo de paquetes:

Datagrama: cada paquete se trata de forma independienteCircuito virtual: se establece un canal lógico antes del envío.




Tipos de redes en función de su extensión:Redes de área local (RAL o LAN)

Pequeñas extensiones.Líneas fiables, de alta velocidad y de expansión geográfica reducida.

Redes de área extensa (RAE o WAN)Las conexiones abarcan una extensión geográfica muy grande.Las velocidades descienden.

Redes de área metropolitana (RAM o MAN)Redes de extensión media con características de las dos anteriores.

Red de área local: conjunto de dispositivos físicos o lógicos que permiten comunicar a un número moderado de equipos informáticos situados en un área geográfica pequeña con el objetivo principal de compartir recursos.

REDES DE ÁREA LOCAL: Introducción


Alcance: entre pocos metros y algunos kilómetros.Velocidad de transmisión: elevada en comparación con las líneas telefónicas (entre 10Mbps y 100Mbps aunque con las nuevas tecnologías se alcanzan velocidades de 1 Gbps).Topología: posición relativa de los equipos conectados.Protocolos de acceso al medio: definidos por un conjunto de reglas o convenciones usadas para establecer y controlar las comunicaciones.Gestión: es responsabilidad de su propietario su gestión y mantenimiento (remota, centralizada o descentralizada).

REDES DE ÁREA LOCAL: Aspectos fundamentales




BUSNodos conectados a un bus o canal principal en cuyos extremosse instalan unos terminadores.Topología barata y de fácil ampliaciónComunicación limitada a la capacidad del bus La caída de uno de los nodos provoca la caída de la redLa ampliación de la potencia de la red exige el cambio de los adaptadores y del propio bus.

REDES DE ÁREA LOCAL: Topologías


ANILLONodos conectados formando un anillo.Similar a la topología en bus pero sinterminadoresRed barata y de fácil ampliación La caída de uno de los nodos provoca la caída de la redLa ampliación de la potencia de la red exige el cambio de los adaptadores. Para su funcionamiento correcto, todos los adaptadores han de estar encendidos permanentemente.





ESTRELLATodos los nodos se conectan a un nodo central que controla la red. Gestión es sencilla por estar todo controlado por un único equipo, Dependencia del nodo central: si falla toda la red se verá afectada.Un fallo en uno de los nodos no afecta a toda la redLa ampliación de la potencia de la red exige sólo en cambio del nodo centralEl nodo central es el único que debe estar conectado permanentemente.



SO de red: programas necesarios para la gestión de la red, el control de las comunicaciones, etc. Tarjeta de red: transforma las señales digitales a transmitir en señales adecuadas al canal de transmisión de la red, empaquetando la información y controlando el acceso al medio.Cableado: es la materialización del medio de transmisión. Usa los cables antes detallados aunque actualmente se instalan redes sin hilos (Redes Locales Inalámbricas).Interconexión con otras RAL cercanas: dispositivos repetidores(amplifican la señal), encaminadores (o routers que cambian el protocolo de una red a otra), puentes (que envían los datos de una red a otro equipo de otra red si existe o le cortan el paso en caso contrario) y pasarelas que facilitan la conexión de un área local con otra.

REDES DE ÁREA LOCAL: Componentes



INTERCONEXIÓN DE REDES

Concentrador (hub)Centraliza el cableado de una red y permite ampliarla.Recibe una señal y la repite emitiéndola por sus diferentes puertos.

Puente (bridge)Interconecta redes de diferentes topologías y diferentes protocolos de acceso.Realiza las adaptaciones necesarias de una LAN a otra, de forma que se pueden intercambiar información, salvando los obstáculos de incompatibilidad que las separan.

Conmutador (switch)Segmenta una red para aumentar su rendimiento.A diferencia del puente, sólo permite conectar redes que utilizan los mismos protocolos de acceso.A diferencia del concentrador, envía las tramas exclusivamente por el puerto de salida donde se encuentra la estación destinataria.




INTRODUCCIÓN

Se presenta como una inmensa red de ordenadores diferentes conectados entre sí y distribuidos por todo el planeta. Interconexión de redes más pequeñas de una manera transparente al usuario que, si no es experto, no será capaz de precisar si está trabajando con su ordenador o con un ordenador situado al otro lado del mundo.Las ventajas de Internet son evidentes: acceso cómodo, intuitivo, sencillo y rápido. Es universal y permite acceder a cualquier tipo de información.




HISTORIA

Origen: experimento del gobierno de EEUU:Red de ordenadores militares y universitarios para compartir información sobre las investigaciones científicas y analizar formas de que las conexiones se mantuvieran ante un conflicto bélico.1969: red Arpanet a la que se añadieron poco a poco más redes1983: segregación de Arpanet de las conexiones entre ordenadores militares para hacer su propia red de defensa (MilNet). Nacimiento de INTERNET (INTERnational NETwork of Computers).

Problema: protocolo de comunicaciones potente y versátil1974: diseño de la familia de protocolos TCP/IP

TCP (Transport Control Protocol): responsable de transferir los datos de un ordenador a otro de manera fiableIP (Internet Protocol): encargado del direccionamiento individual de los datagramas entre los nodos de la red.


ORGANIZACIÓN

Internet tiene una fama merecida de red anárquicaConjunto de instituciones encargadas de organizar y controlar aspectos como los procedimientos de coordinación y los mecanismos de interconexión.ISOC (Internet Society):

sociedad sin ánimo de lucro constituida por individuos y organizaciones públicas y privadas involucradas en InternetEstructurada en varios órganos encargados de la orientación tecnológica y los estándares de la red, la coordinación de trabajos de información y la asignación de recursos.




ARQUITECTURA

Cuatro capas o niveles y los distintos protocolos realizan su tarea correspondiente a la comunicación en cada nivel:

Capa de enlace y acceso a red (o al medio): codifica los datos y los transmite por los canales oportunos.Capa de red: dirige y encamina los datos, comprueba errores y atiende las peticiones de retransmisión de paquetes.Capa de transporte: establece la conexión, asegura la fiabilidad de la transferencia (libre de errores, sin pérdidas, duplicaciones y en el orden correcto) y la desconexión.Capa de aplicación: suministra los servicios de aplicación a los usuarios finales (correo electrónico, transferencia de ficheros, etc.).

Esta estructura proporciona una conexión potente, versátil y transparente al usuario.


PROTOCOLOS

Conjunto de reglas formuladas para el intercambio de datos entre dos partes de una comunicación.

¿Dígame?Si no se siguen las reglas del protocolo estrictamente, la comunicación no se realizará satisfactoriamente.Los protocolos usados en Internet son más de 100, aunque hablaremos sólo de los más significativos:

Protocolos de acceso al medio: Protocolo PPPProtocolo de red: protocolo IPProtocolos de transporte: Protocolo de control de transporte TCPProtocolos de Aplicación

Protocolo de transferencia de ficheros: FTPProtocolo de búsqueda y recuperación de información: WWWProtocolo de transferencia de correo: SMTP




SERVICIOS

Son muy numerosos y todos están apoyados en los protocolos antes vistos y en otros menos relevantes.

Servicio de telefoníaCorreo electrónico (e-mail)Transferencia de ficherosServicios de conversaciónServicios de búsqueda de Información

Buscadores de Internet (Google, Yahoo, Lycos, ...)Intranet

LAS DIRECCIONES EN INTERNET

Cada nodo u ordenador conectado a una red que use el protocolo IP (p. ej. Internet) debe identificarse de manera unívoca

Para ello usa la dirección IP

IP dinámica o estáticaIP estática: siempre es la misma. Servidores.IP dinámica: puede variar con cada conexión. Clientes.

• Economiza el gastos de las compañías de telecomunicaciones

IP pública o privadaIP pública: visible desde el exterior (Internet). Dirección única.

• Asignada en régimen de alquiler por los organismos competentes.IP privada: visible sólo dentro de la misma red.

• Se puede repetir en redes diferentes.• Gratuita.• Los datagramas se transforman de privados a públicos a través del NAT





LA IP ES UN NÚMERO EN BINARIO

Tamaño fijo de 32 bits (en la versión 4 del protocolo, IPv4) Versión IPv6 es de 128 bits

Directamente en binarioNotación decimal con puntos

232 nodos = 4.294.967.296 nodosNo todos se pueden utilizar


11000000011101010010010100000011

11000000.01110101.00100101.00000011

192.117.37.3


¿QUÉ SECRETOS ESCONDEN LOS NÚMEROS DE LA IP?

Identificador: dirección IPNúmeros de 4 bytes separados por puntosUna parte identifica a la red lógica del equipo y otra distingue al ordenador de los restantes de la misma red.

Diferenciamos tres clases de redes:

Así, 192.117.137.233 identifica a un ordenador definido por el cuarto byte (233) dentro de una red determinada por los tres primeros bytes.


Clase Primer octeto Id red Id nodo Nº redes Nº de nodos

A 0XXXXXXX (0-127) a b.c.d 27 = 128 224 = 16777216

B 10XXXXXX (128-191) a.b c.d 214 = 16384 216 = 65536

C 110XXXXX (192-223) a.b.c d 221 = 2097152 28 = 256




ENRUTADOR, SERVIDOR DE NOMBRES Y PUERTA DE ENLACE

Enrutador (router): se encarga de decidir hacia dónde deben ir los datagramas (dentro o fuera de la red).

Si corresponde, traduce las IP´s privadas a públicas (NAT)

Puerta de enlace (gateway): invoca al DNS para la resolución de nombres externos y dirige los datagramas desde el interior hacia el exterior y viceversa.

Tiene dos dispositivos de red: interior (ip privada) y exterior (ip pública)El sistema de nombres de dominio (DNS) traduce un nombre en Internet a la cadena de dígitos (ip) correspondiente.

La Network Information Center (NIC) se encarga de registrar los nombres de dominio y actualizar los DNS

Lo que conocemos como router ADSL esta, en realidad, formado por un router, un módem y una puerta de enlace.


Escribir en el navegador 193.145.233.8


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