Tutorial de redes informáticas: la guía definitiva

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Redes de computadoras: La guía definitiva para los conceptos básicos y conceptos de redes de redes de computadoras

Las computadoras e Internet han cambiado este mundo y nuestro estilo de vida de manera muy significativa en las últimas décadas.

Hace unas décadas, cuando queríamos hacer una llamada externa de larga distancia a alguien, tuvimos que pasar por una serie de procedimientos tediosos para que sucediera.

Mientras tanto, sería muy costoso tanto en términos de tiempo como de dinero. Sin embargo, las cosas han cambiado durante un período de tiempo, ya que ahora se han introducido tecnologías avanzadas. Hoy solo necesitamos tocar un pequeño botón y en una fracción de segundo, podemos hacer una llamada, enviar un mensaje de texto o video, muy fácilmente con la ayuda de teléfonos inteligentes, internet y computadoras.

El factor principal que se esconde detrás de esta tecnología avanzada no es otro que las redes de computadoras. Es un conjunto de nodos conectados por un enlace de medios. Un nodo puede ser cualquier dispositivo, como un módem, una impresora o una computadora, que debería tener la capacidad de enviar o recibir datos generados por los otros nodos a través de la red.

Lista de tutoriales de la serie Computer Networking:

A continuación se incluye la lista de todos los tutoriales de red de esta serie para su referencia.

Comencemos con el primer tutorial de esta serie.

Lo que vas a aprender:

• Introducción a las redes informáticas
  • Modelo de comunicación básico
  • Necesidad de redes informáticas
  • Usos de las redes informáticas
  • Tipos de topologías de red
    • # 1) Topología de BUS:
    • # 2) Topología RING:
    • # 3) Topología STAR:
    • # 4) Topología MESH:
    • # 5) Topología de ÁRBOL:
  • Modos de transmisión en redes informáticas
    • # 1) Modo simplex:
    • # 2) Modo semidúplex:
    • # 3) Modo dúplex completo:
  • Medios de transmisión en redes informáticas
    • # 1) Cable coaxial:
    • # 2) Cable de par trenzado:
    • # 3) Cable de fibra óptica:
  • Medios de comunicación inalámbricos
    • # 1) Ondas de radio:
    • # 2) Microondas:
    • # 3) Ondas infrarrojas:
  • Conclusión
  • Lectura recomendada

Introducción a las redes informáticas

Computer Network es básicamente una red de telecomunicaciones digitales que permite a los nodos asignar recursos. Una red de computadoras debe ser un conjunto de dos o más de dos computadoras, impresoras y nodos que transmitirán o recibirán datos a través de medios alámbricos como cable de cobre o cable óptico o medios inalámbricos como WiFi.

El mejorEjemplode una red informática es Internet.

Una red informática no significa un sistema que tiene una sola unidad de control conectada con los otros sistemas que se comportan como sus esclavos.

Además, debería poder cumplir con ciertos criterios como se menciona a continuación:

• Rendimiento
• Fiabilidad
• Seguridad

Analicemos estos tres en detalle.

# 1) Rendimiento:

El rendimiento de la red se puede calcular midiendo el tiempo de tránsito y el tiempo de respuesta, que se define de la siguiente manera:

• Tiempo de tránsito: Es el tiempo que tardan los datos en viajar desde un punto de origen a otro punto de destino.
• Tiempo de respuesta: Es el tiempo que ha transcurrido entre la consulta y la respuesta.

# 2) Fiabilidad:

La fiabilidad se comprueba midiendo los fallos de la red. Cuanto mayor sea el número de fallas, menor será la confiabilidad.

# 3) Seguridad:

La seguridad se define como la forma en que nuestros datos están protegidos de usuarios no deseados.

Cuando los datos fluyen en una red, pasan por varias capas de red. Por lo tanto, los datos pueden ser filtrados por usuarios no deseados si se rastrean. Por lo tanto, la seguridad de los datos es la parte más crucial de las redes informáticas.

Una buena red es aquella que es altamente segura, eficiente y de fácil acceso para que uno pueda compartir datos fácilmente en la misma red sin lagunas.

Modelo de comunicación básico

Componentes de la comunicación de datos:

• Mensaje: Es la información a entregar.
• Remitente: El remitente es la persona que envía el mensaje.
• Receptor: El receptor es la persona a la que se envía el mensaje.
• Medio: Es el medio a través del cual se envía el mensaje. Por ejemplo , Un módem.
• Protocolo: Se trata de un conjunto de reglas que gobiernan la comunicación de datos.

Otros aspectos de las redes informáticas:

Admite todo tipo de datos y mensajes que pueden ser en forma de voz, video o texto.

Es muy rápido y solo toma una fracción de segundo para la comunicación de datos. Es un medio de comunicación altamente seguro, muy renuente en cuanto a costo y muy eficiente y, por lo tanto, también es de fácil acceso.

Necesidad de redes informáticas

A continuación se enumeran las diversas necesidades:

• Comunicación entre una PC a otra PC.
• Intercambio de datos entre varios usuarios de una misma plataforma.
• Intercambio de bases de datos y software costosos.
• Compartir información sobre CAMIONETA .
• Se utiliza para compartir dispositivos de hardware y software, como impresoras, módems, concentradores, etc.

Usos de las redes informáticas

Echemos un vistazo a algunos ejemplos de redes informáticas tanto en nuestro día a día como con fines comerciales y también veremos cómo traerá una revolución en estos campos.

# 1) Compartir recursos : el único objetivo es hacer que todos los equipos de software y hardware, especialmente las impresoras y los conmutadores, sean accesibles para cualquier persona en la red, independientemente de la ubicación física del remitente o receptor.

# 2) Modelo servidor-cliente : Imagine un modelo en el que los datos de una empresa se almacenan en una computadora inteligente que está altamente protegida con firewalls y está ubicada en la oficina de la empresa. Ahora, un empleado de la empresa necesita acceder a los datos de forma remota con su simple escritorio.

En este modelo, el escritorio del empleado será el Cliente y la computadora ubicada en la oficina será el Servidor.

# 3) Medio de comunicación : Una red informática proporciona una sólida configuración de medio de comunicación entre los empleados de una oficina.

Casi todas las empresas (que tienen dos o más computadoras) emplearán una función de correo electrónico (correo electrónico) que todos los empleados generalmente usarán para un gran oficio de comunicación diaria.

# 4) Comercio electrónico: Hoy en día, comprar online desde la comodidad de nuestro hogar está de moda.

Hacer negocios con los consumidores a través de Internet es muy conveniente y también ahorra tiempo. Las aerolíneas, las librerías, las compras en línea, las reservas de hoteles, el comercio en línea y los vendedores de música sienten que a los clientes les gusta la facilidad de comprar desde casa.

Las formas más populares de comercio electrónico se enumeran en la siguiente figura:

Tipos de topologías de red

Los diversos tipos de topologías de red se explican a continuación con representaciones pictóricas para su fácil comprensión.

# 1) Topología de BUS:

En esta topología, cada dispositivo de red está conectado a un solo cable y transmite datos solo en una dirección.

Ventajas:

• Económico
• Se puede utilizar en redes pequeñas.
• Es fácil de entender.
• Se requiere muy menos cable en comparación con las otras topologías.

Desventajas:

• Si el cable falla, toda la red fallará.
• Lento en funcionamiento.
• El cable tiene una longitud limitada.

# 2) Topología RING:

En esta topología, cada computadora está conectada a otra computadora en forma de anillo con la última computadora conectada a la primera.

Cada dispositivo tendrá dos vecinos. El flujo de datos en esta topología es unidireccional, pero se puede hacer bidireccional utilizando la conexión dual entre cada nodo, lo que se denomina topología de anillo dual.

¿Cuál no es uno de los tipos de elementos que se prueban durante las pruebas del sistema?

En una topología de anillo doble, dos anillos funcionan en el enlace principal y de protección, de modo que si un enlace falla, los datos fluirán a través del otro enlace y mantendrán la red activa, proporcionando así una arquitectura de recuperación automática.

Ventajas:

• Fácil de instalar y expandir.
• Se puede utilizar fácilmente para transmitir grandes datos de tráfico.

Desventajas:

• La falla de un nodo afectará a toda la red.
• La resolución de problemas es difícil en una topología de anillo.

# 3) Topología STAR:

En este tipo de topología, todos los nodos están conectados a un solo dispositivo de red a través de un cable.

El dispositivo de red puede ser un concentrador, conmutador o enrutador, que será un nodo central y todos los demás nodos estarán conectados con este nodo central. Cada nodo tiene su propia conectividad dedicada con el nodo central. El nodo central puede comportarse como un repetidor y puede utilizarse con OFC, cable trenzado, etc.

Ventajas:

• La actualización de un nodo central se puede realizar fácilmente.
• Si un nodo falla, no afectará a toda la red y la red funcionará sin problemas.
• La resolución de problemas es fácil.
• Manejo sencillo.

Desventajas:

• Alto costo.
• Si el nodo central falla, toda la red se interrumpirá, ya que todos los nodos dependen del central.
• El rendimiento de la red se basa en el rendimiento y la capacidad del nodo central.

# 4) Topología MESH:

Cada nodo está conectado a otro con una topología punto a punto y cada nodo está conectado entre sí.

Hay dos técnicas para transmitir datos a través de la topología de malla. Uno está enrutando y el otro está inundado. En la técnica de enrutamiento, los nodos siguen una lógica de enrutamiento según la red requerida para dirigir los datos desde el origen al destino utilizando la ruta más corta.

En la técnica de inundación, los mismos datos se transmiten a todos los nodos de la red, por lo que no se requiere lógica de enrutamiento. La red es robusta en caso de inundación y es difícil perder datos; sin embargo, genera una carga no deseada en la red.

Ventajas :

• Es robusto.
• La falla se puede detectar fácilmente.
• Muy seguro

Desventajas :

• Muy costoso.
• La instalación y la configuración son difíciles.

# 5) Topología de ÁRBOL:

Tiene un nodo raíz y todos los subnodos están conectados al nodo raíz en forma de árbol, creando así una jerarquía. Normalmente, tiene tres niveles de jerarquía y se puede ampliar según la necesidad de la red.

Ventajas :

• La detección de fallas es fácil.
• Puede expandir la red cuando sea necesario según el requisito.
• Facil mantenimiento.

Desventajas :

• Alto costo.
• Cuando se usa para WAN, es difícil de mantener.

Modos de transmisión en redes informáticas

Es el método de transmisión de datos entre dos nodos conectados a través de una red.

Hay tres tipos de modos de transmisión, que se explican a continuación:

# 1) Modo simplex:

En este tipo de modo, los datos solo se pueden enviar en una dirección. Por tanto, el modo de comunicación es unidireccional. Aquí, podemos simplemente enviar datos y no podemos esperar recibir ninguna respuesta.

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Ejemplo : Altavoces, CPU, monitor, retransmisiones televisivas, etc.

# 2) Modo semidúplex:

El modo semidúplex significa que los datos se pueden transmitir en ambas direcciones en una sola frecuencia portadora, pero no al mismo tiempo.

Ejemplo : Walkie-talkie: en este caso, el mensaje se puede enviar en ambas direcciones, pero solo una a la vez.

# 3) Modo dúplex completo:

Full duplex significa que los datos se pueden enviar en ambas direcciones simultáneamente.

Ejemplo : Teléfono: en el que las personas que lo utilizan pueden hablar y escuchar al mismo tiempo.

Medios de transmisión en redes informáticas

Los medios de transmisión son el medio a través del cual intercambiaremos datos en forma de voz / mensaje / video entre el punto de origen y el de destino.

La primera capa de la capa OSI, es decir, la capa física juega un papel importante al proporcionar los medios de transmisión para enviar datos del remitente al receptor o intercambiar datos de un punto a otro. Seguiremos estudiando esto en detalle al respecto.

Dependiendo de factores como el tipo de red, el costo y la facilidad de instalación, las condiciones ambientales, la necesidad del negocio y las distancias entre el remitente y el receptor, decidiremos qué medio de transmisión será adecuado para un intercambio de datos.

Tipos de medios de transmisión:

# 1) Cable coaxial:

El cable coaxial es básicamente dos conductores que son paralelos entre sí. El cobre se utiliza principalmente en el cable coaxial como conductor central y puede tener la forma de un cable de línea sólida. Está rodeado por una instalación de PVC en la que un escudo tiene una envoltura metálica exterior.

La parte exterior se utiliza como escudo contra el ruido y también como conductor que completa todo el circuito. La parte más externa es una cubierta de plástico que se utiliza para proteger todo el cable.

Se utilizó en los sistemas de comunicación analógica donde una sola red de cable puede transportar señales de voz de 10K. Los proveedores de redes de televisión por cable también utilizan ampliamente el cable coaxial en toda la red de televisión.

# 2) Cable de par trenzado:

Es el medio de transmisión por cable más popular y se utiliza mucho. Es barato y más fácil de instalar que los cables coaxiales.

Consiste en dos conductores (comúnmente se usa cobre), cada uno con su propio aislamiento de plástico y trenzados entre sí. Uno está conectado a tierra y el otro se utiliza para transportar señales del emisor al receptor. Se utilizan pares separados para enviar y recibir.

Hay dos tipos de cables de par trenzado, es decir, par trenzado sin blindaje y cable de par trenzado blindado. En los sistemas de telecomunicaciones, el cable conector RJ 45 que es una combinación de 4 pares de cables se usa ampliamente.

Se utiliza en comunicaciones LAN y conexiones telefónicas terrestres, ya que tiene una gran capacidad de ancho de banda y proporciona conexiones de alta velocidad de datos y voz.

# 3) Cable de fibra óptica:

A cable de fibra óptica está formado por un núcleo rodeado por un material de revestimiento transparente con menor índice de reflexión. Utiliza las propiedades de la luz para que las señales viajen entre ellas. Por lo tanto, la luz se mantiene en el núcleo mediante el método de reflexión interna total que hace que la fibra actúe como guía de ondas.

En la fibra multimodo, existen múltiples rutas de propagación y las fibras suelen tener diámetros de núcleo más amplios. Este tipo de fibra se utiliza principalmente en soluciones dentro de edificios.

Mientras que en las fibras monomodo hay una única ruta de propagación y el diámetro del núcleo utilizado es comparativamente menor. Este tipo de fibra se utiliza en redes de área amplia.

Una fibra óptica es una fibra flexible y transparente que consiste en vidrio de sílice o plástico. Las fibras ópticas transmiten señales en forma de luz entre los dos extremos de la fibra, por lo que permiten la transmisión a distancias más largas y con un ancho de banda mayor que los cables coaxiales y de par trenzado o cables eléctricos.

En esto se utilizan fibras en lugar de cables metálicos, por lo tanto, la señal viajará con una pérdida de señales muy menor del emisor al receptor y también inmune a las interferencias electromagnéticas. Por lo tanto, su eficiencia y confiabilidad son muy altas y también es muy liviano.

Debido a las propiedades anteriores de los cables de fibra óptica, estos son en su mayoría preferibles a los cables eléctricos para comunicaciones de larga distancia. La única desventaja de OFC es su alto costo de instalación y su mantenimiento también es muy difícil.

Medios de comunicación inalámbricos

Hasta ahora hemos estudiado los modos de comunicación por cable en los que hemos utilizado conductores o medios guiados para la comunicación para transportar señales desde la fuente al destino y hemos utilizado alambre de vidrio o cobre como medio físico para los fines de comunicación.

El medio que transporta las señales electromagnéticas sin utilizar ningún medio físico se denomina medio de comunicación inalámbrico o medio de transmisión no guiada. Las señales se transmiten por el aire y están disponibles para cualquier persona que tenga la capacidad de recibirlas.

La frecuencia utilizada para la comunicación inalámbrica es de 3 KHz a 900 THz.

Podemos clasificar la comunicación inalámbrica en 3 formas como se menciona a continuación:

# 1) Ondas de radio:

Las señales que tienen una frecuencia de transmisión que va desde 3 KHz a 1 GHz se denominan ondas de radio.

Estos son omnidireccionales, ya que cuando una antena transmite las señales, las enviará en todas las direcciones, lo que significa que las antenas de envío y recepción no necesitan estar alineadas entre sí. Si uno envía las señales de ondas de radio, entonces cualquier antena que tenga las propiedades de recepción puede recibirlas.

Su desventaja es que, como las señales se transmiten a través de ondas de radio, cualquier persona puede interceptarlas, por lo que no es adecuado para enviar datos importantes clasificados, pero se puede utilizar para el propósito en el que solo hay un remitente y muchos receptores.

Ejemplo: Se utiliza en radio AM, FM, televisión y buscapersonas.

# 2) Microondas:

Las señales que tienen una frecuencia de transmisión que va desde 1 GHz a 300 GHz se denominan microondas.

Estas son ondas unidireccionales, lo que significa que cuando la señal se transmite entre la antena del emisor y el receptor, ambos deben alinearse. Las microondas tienen menos problemas de interferencia que la comunicación por ondas de radio, ya que tanto la antena emisora ​​como la receptora están alineadas entre sí en ambos extremos.

La propagación de microondas es el modo de comunicación de línea de visión y las torres con antenas montadas deben estar en línea de visión directa, por lo tanto, la altura de la torre debe ser muy alta para una comunicación adecuada. Se utilizan dos tipos de antenas para la comunicación por microondas, es decir Plato parabólico y bocina .

Las microondas son útiles en los sistemas de comunicación uno a uno debido a sus propiedades unidireccionales. Por lo tanto, es muy utilizado en comunicaciones LAN inalámbricas y por satélite.

También se puede utilizar para telecomunicaciones de larga distancia, ya que los microondas pueden transportar miles de datos de voz en el mismo intervalo de tiempo.

Hay dos tipos de comunicación por microondas:

1. Microondas terrestre
2. Microondas satelital

La única desventaja del microondas es que es muy costoso.

# 3) Ondas infrarrojas:

Las señales que tienen una frecuencia de transmisión que varía de 300 GHz a 400 THz se denominan ondas infrarrojas.

Se puede utilizar para comunicaciones de corta distancia, ya que los infrarrojos con altas frecuencias no pueden penetrar en las habitaciones y, por lo tanto, evita la interferencia entre un dispositivo y otro.

Ejemplo : Uso del mando a distancia por infrarrojos por parte de los vecinos.

Conclusión

A través de este tutorial, hemos estudiado los componentes básicos de las redes informáticas y su importancia en el mundo digital actual.

También se han explicado aquí los diferentes tipos de medios, topología y modos de transmisión utilizados para conectar los distintos tipos de nodos en la red. También hemos visto cómo las redes de computadoras se utilizan para redes dentro de edificios, redes entre ciudades y la red mundial, es decir, Internet.

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