Capitulo 3 IT Essentials 2 Sistemas Operativos de Red - Español

Módulo 3: Componentes físicos de una red

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Índice

Descripción general ........................................................................................................ 23.1 Configuración de una Tarjeta de Interfaz de Red .......................................... 2

3.1.1 ¿Qué es una NIC?.............................................................................................. 23.1.2 Configuración de la dirección IP.................................................................. 53.1.3 Servidores DHCP ............................................................................................... 73.1.4 Sistema de Nombres de Dominio .............................................................. 103.1.5 Gateway por defecto ...................................................................................... 13

3.2 Topologías................................................................................................................. 153.2.1 La topología de red ......................................................................................... 153.2.3 Identificación de Topologías de Red ........................................................ 18

3.3 Tipos de Medios ...................................................................................................... 293.3.1 Medios de Networking ................................................................................... 293.3.2 Cable de par trenzado .................................................................................... 293.3.3 Cable de fibra óptica ...................................................................................... 363.3.4 Inalámbricos...................................................................................................... 39

3.4 Dispositivos .............................................................................................................. 423.4.1 Hubs y repetidores.......................................................................................... 423.4.2 Bridges y switches.......................................................................................... 463.4.3 Routers................................................................................................................ 52

Resumen ........................................................................................................................... 56


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Descripción general

En este capítulo, el alumno estudiará los conceptos fundamentales de la red. Las opciones que setoman cuando se diseña una red de computadora determinan cuán bien funciona el sistema. Estecapítulo trata cómo las topologías física y lógica combinadas con el medio y los dispositivos de redpermiten a todas las computadoras conectadas al sistema comunicarse entre sí y con Internet.

3.1 Configuración de una Tarjeta de Interfaz de Red

3.1.1 ¿Qué es una NIC?

Una tarjeta de interfaz de red (NIC) es un dispositivo que se conecta a una motherboard yproporciona puertos para las conexiones de medios de la red. Es el componente de lacomputadora que sirve de interfaz con la red de área local (LAN). Cuando se instalan las tarjetasde interfaz de red en una computadora, el IRQ, la dirección de E/S, y el espacio en la memoriapara los controladores del sistema operativo se configurarán automáticamente para que lleven acabo su función. No obstante, en el caso de NICs más antiguas estas configuraciones tendríannecesidad de configurarse manualmente.

La siguiente información es importante a considerar al seleccionar una NIC para utilizar en una red:

• El tipo de red Las NICs están diseñadas para LANs Ethernet, Token Ring, Interfaz deDatos Distribuidos por Fibra (FDDI), y otras. Una NIC diseñada para LANs Ethernet nofuncionará en redes Token Ring y viceversa.

• El tipo de medio El tipo de puerto o conector de una NIC que proporciona conexión a lared es específico del medio. Los tipos de medio incluyen par trenzado, coaxial, fibra óptica,e inalámbrico.

• El tipo de bus del sistema Los slots de Información de Control del Protocolo (PCI) sonmás rápidos que los de Arquitectura Estándar de la Industria (ISA). Se recomienda el usode PCI con tarjetas FDDI, ya que un bus ISA no podrá manejar la velocidad requerida.


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3.1.2 Configuración de la dirección IP

En una LAN basada en TCP/IP, las PCs utilizan direcciones del Protocolo Internet (IP) paraidentificarse y localizarse entre sí. Una dirección IP es un número binario de 32 bits. Este númerobinario se divide en 4 grupos de 8 bits denominados octetos, cada uno de los cuales esrepresentado por un número decimal en el rango de 0 a 255. Los octetos se separan por medio depuntos decimales. Un ejemplo de dirección IP es 190.100.5.54. Este tipo de dirección se describecomo representación decimal de punto. Cada dispositivo de la red que tenga una dirección IP sedenomina host o nodo.

Un número decimal de punto secundario, denominado máscara de subred, siempre acompaña auna dirección IP. Una máscara de subred es una herramienta usada por un administrador delsistema para segmentar la dirección de red que ha sido asignada a la red. La técnica de subnettingpermite a toda la red ser representada en Internet por una única dirección. Un ejemplo de máscarade subred es 255.255.0.0. La máscara de subred también se utiliza para determinar si unadirección IP de un host en particular es local (en el mismo segmento de red) o remota (en otrosegmento).


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Existen varias opciones para asignar direcciones IP para hosts en una LAN:

• Estática Asignada por el administrador de red manualmente• Dinámica Asignada por un servidor de Protocolo de Configuración Dinámica del Host

(DHCP) (los servidores DHCP se tratan en la siguiente sección).• Automática Direccionamiento IP privado

Si hay más de unas pocas computadoras, configurar manualmente direcciones TCP/IP para cadahost de la red puede ser un proceso que consuma mucho tiempo. Esto también requiere que eladministrador de red que asigna las direcciones comprenda el direccionamiento IP y sepa cómoelegir una dirección válida para la red en particular. Una dirección IP es única para cada host. Ladirección IP se almacena en las Configuraciones de Red del Software del Sistema Operativo. Sedenomina comúnmente dirección lógica. El direccionamiento TCP/IP se enseñará posteriormenteen este curso.

En el sistema operativo Windows, la dirección IP se introduce manualmente en el recuadro dediálogo Propiedades TCP/IP. La Figura muestra el recuadro de diálogo TCP/IP, que se usa paraestablecer las configuraciones de dirección que se introducen, que incluyen lo siguiente:

• Una dirección IP• Una máscara de subred• Dirección de gateway por defecto• Valores opcionales incluyendo una dirección de servidor de Sistema de Nombre de

Dominio (DNS) y un Servicio de Nombrado de Internet Windows (WINS)

La dirección de gateway por defecto y la DNS se tratan en una sección posterior.


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3.1.3 Servidores DHCP

Otra forma de que las computadoras de una red obtengan una dirección IP es mediante un servidorde Protocolo de Configuración Dinámica del Host (DHCP). DHCP es una utilidad de software queautomáticamente asigna direcciones IP a las PCs. La computadora que ejecuta el software sedenomina servidor DHCP. Los servidores DHCP asignan la dirección IP y la información deconfiguración TCP/IP a las computadoras configuradas como clientes DHCP. Este procesodinámico elimina la necesidad de asignaciones de direcciones IP manuales. No obstante, cualquierdispositivo que requiera una dirección IP estática o permanente debe aún tener asignadamanualmente su dirección IP. La Figura muestra un ejemplo de la herramienta, que un usuarioutilizaría para configurar un servidor para que ejecute servicios DHCP a sistemas cliente en la red.

Cuando el servidor DHCP recibe una solicitud de un host, selecciona información acerca de ladirección IP a partir de un conjunto de direcciones predefinidas que están almacenadas en su basede datos. Una vez que haya seleccionado la información IP, ofrece estos valores al dispositivosolicitante de la red. Si el dispositivo acepta la oferta, el servidor DHCP prestará entonces lainformación IP al dispositivo durante un periodo específico.


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La información sobre la dirección IP que un servidor DHCP puede asignar a hosts que estáncomenzando en la red incluye la siguiente:

• Una dirección IP• Una máscara de subred• Gateway por defecto• Valores opcionales incluyendo una dirección de servidor DNS y WINS

El uso de este sistema simplifica la administración de una red porque el software rastrea lasdirecciones IP. Configurar automáticamente TCP/IP también reduce la posibilidad de asignardirecciones IP duplicadas o inválidas. Para que cualquier computadora de la red aproveche losservicios proporcionados por el servidor DHCP, debe primero poder identificar al servidor de la redlocal. La opción de obtener una dirección IP automáticamente se selecciona en el recuadro dediálogo Propiedades TCP/IP. La Figura muestra un ejemplo de la pantalla de configuración dedirección IP de un cliente Windows cuando es configurada con una dirección IP a través de DHCP.En otros casos, una función del sistema operativo llamada Direccionamiento IP Privado Automático(APIPA) permite a una computadora asignarse una dirección si no puede ponerse en contacto conun servidor DHCP.


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3.1.4 Sistema de Nombres de Dominio

En una LAN a gran escala a menudo es un desafío recordar las direcciones IP de los hosts. Lamayoría de los hosts son identificados en Internet por nombres informáticos amigablesdenominados nombres de host. El Sistema de Nombres de Dominio (DNS) se usa para traducir losnombres informáticos, como www.cisco.com a la dirección IP única correspondiente. El proceso deresolución de nombres se demuestra en la Figura . El software DNS se ejecuta en unacomputadora que actúa como servidor de red y hace las traducciones de direcciones. El softwareDNS puede estar albergado en la red por sí misma o por un Proveedor de Servicios de Internet(ISP). Las traducciones de direcciones se utilizan cada vez que se accede a Internet. El proceso detraducir nombres a direcciones se denomina resolución de nombres.

El servidor DNS mantiene registros que mapean los nombres informáticos (de host) y sucorrespondiente dirección IP. Estos tipos de registro se combinan en la tabla DNS. Cuando unnombre de host necesita traducirse a su dirección IP, el cliente contacta al servidor DNS. Existeuna jerarquía de servidores DNS en Internet con diferentes servidores que mantienen lainformación DNS para sus propias áreas de autoridad, llamadas zonas. Si el servidor DNS que esconsultado por una computadora no tiene un mapeo IP para el nombre de host que se estábuscando, pasará la consulta a otro servidor DNS hasta obtener la información. Si el nombre nopuede resolverse en una dirección IP en el servidor DNS de más alto nivel, se devuelve un

http://www.cisco.com


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mensaje de error. La Figura muestra un ejemplo de la herramienta, que un usuario utilizaría paraconfigurar servicios DNS en Windows 2000.

DNS no es un requisito absoluto para comunicarse en Internet, pero sin él todas lascomunicaciones deben usar direcciones IP en lugar de nombres de host. Es mucho más fácilrecordar "www.cisco.com" que 198.133.219.25.

Para que las computadoras de la LAN accedan a y hagan uso de los servicios DNS, la dirección IPdel servidor DNS debe configurarse en Configuración de Red. La dirección IP del servidor DNSpuede introducirse manualmente en el recuadro de diálogo Propiedades TCP/IP de Internet que semuestra en la Figura , o puede configurarse automáticamente por funciones adicionales usadasen DHCP.


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3.1.5 Gateway por defecto

Una computadora ubicada en un segmento de red que está intentando hablar con otracomputadora en un segmento diferente pasando por un router, envía los datos a través de ungateway por defecto. El gateway por defecto es la interfaz del lado cercano del router. Es la interfazdel router a la cual el segmento o cable del segmento de red informática local está conectado. Paraque cada computadora reconozca su gateway por defecto, la dirección IP de la interfaz del routerdel lado cercano correspondiente tiene que introducirse en el recuadro de diálogo PropiedadesTCP/IP del host. La Figura demuestra cómo el gateway por defecto sería configurado y surelación con las otras interfaces del router en la red.


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3.2 Topologías

3.2.1 La topología de red

La topología de red define la disposición de la red. Muestra cómo los dispositivos de la red estáninterconectados. Los dispositivos de la red se denominan nodos. Ejemplos de nodos incluyencomputadoras, impresoras, routers, bridges y otros componentes conectados a la red. La topologíatiene influencia en la forma en que opera la red.

En las siguientes secciones, se tratarán los diferentes tipos de topologías. Estos tipos incluyen lastopologías de bus, estrella, estrella extendida, anillo, malla e híbrida. Una red tiene una topologíatanto física como lógica. La Figura representa un diagrama de una topología de red que podríaexistir en una red típica. Note cómo varios de los diversos tipos de topologías de red existen enesta red de ejemplo.

3.2.2 Topología física versus topología lógicaLas redes pueden tener tanto una topología física como una topología lógica:


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• Topología física El ejemplo de la Figura muestra la topología física de una red, que serefiere a la disposición de los dispositivos y los medios.

• Topología lógica El ejemplo de la Figura muestra la topología lógica de una red, que serefiere a las rutas que atraviesan las señales de un punto de la red a otro (es decir, laforma en la cual los datos acceden al medio y transmiten los paquetes a través de él).

Estas dos terminologías pueden ser un tanto confusas, en parte porque la palabra "lógica" en estecaso no tiene nada que ver con la forma en que la red parece funcionar. Las topologías física ylógica de una red pueden ser la misma. Por ejemplo, en una red físicamente en forma de buslineal, los datos viajan en línea recta de una computadora a la siguiente. (Los alumnos aprenderánqué es una topología de bus lineal en la siguiente sección de este capítulo). De ahí que tenga unatopología física de bus y una topología lógica de bus.

Una red también puede tener topologías física y lógica muy diferentes. Por ejemplo, una topologíafísica en forma de estrella, donde los segmentos de cable pueden conectar todas las computadorasa un hub central, puede de hecho tener una topología lógica de anillo. Recuerde que en un anillo,los datos viajan de una computadora a la siguiente. Eso se debe a que dentro del hub, lasconexiones de los alambres son tales que la señal realmente viaja en círculo de un puerto alsiguiente, lo cual crea un anillo lógico. Por lo tanto, las predicciones respecto a cómo viajan losdatos en una red no pueden siempre hacerse simplemente observando la disposición física.

Token Ring usa una topología de anillo lógico en un anillo físico o estrella física. Ethernet usa unatopología lógica de bus en un bus físico o estrella física.


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3.2.3 Identificación de Topologías de Red

Topología de BusComúnmente denominada bus lineal, todos los dispositivos de una topología de bus estánconectados por un único cable, que procede de una computadora a la siguiente como una línea deautobuses a través de una ciudad. El segmento de cable principal debe finalizar con un terminadorque absorbe la señal donde llega al final de la línea o cable. Si no hay un terminador, la señaleléctrica que representa a los datos rebota hacia atrás al final del cable, ocasionando errores en lared. Sólo un paquete de datos puede transmitirse a la vez. Si se transmite más de un paquete,éstos colisionan y tienen que reenviarse. Una topología de bus con muchos hosts puede ser muylenta debido a las colisiones. Esta topología se utiliza raramente y sólo sería apta para una oficinaen el hogar o pequeño negocio con sólo unos pocos hosts. La Figura muestra un ejemplo de unatopología de bus típica. La Figura delinea algunas de las ventajas y desventajas del uso de unatopología de bus en una red.

Topología en EstrellaLa topología en estrella es la arquitectura más comúnmente utilizada en LANs Ethernet. Una vezinstalada, la topología en estrella se asemeja a los rayos de una rueda de bicicleta. Se compone deun punto de conexión central que es un dispositivo, como un hub o switch, donde todos lossegmentos de cableado realmente se unen. Cada host de la red está conectado al dispositivocentral con su propio cable como lo muestra la Figura .


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Cuando una red en estrella se expande para incluir un dispositivo de networking adicional, como unhub o switch conectado al dispositivo de networking principal, se denomina topología en estrellaextendida. La Figura muestra un ejemplo de una topología en estrella extendida típica. La mayorparte de las redes más grandes, como las de corporaciones o escuelas, utilizan la topología enestrella extendida. Esta topología, cuando se la utiliza con dispositivos de red que filtran paquetesde datos, como switches y routers, reduce significativamente el tráfico en los cables. Los paquetesse envían sólo a los cables del host de destino. La Figura enumera las ventajas y desventajas deuna topología en estrella.

Topología en AnilloLa topología en anillo es otra topología importante en la conectividad LAN. Como el nombre loimplica, los hosts se conectan en forma de anillo o círculo. A diferencia de la topología de bus, notiene principio ni fin que necesite ser terminado. Los datos se transmiten de forma diferente a latopología de bus o en estrella. Un frame, denominado token, viaja alrededor del anillo y se detieneen cada nodo. Si un nodo desea transmitir datos, agrega dichos datos y la información dedireccionamiento al frame. El frame continúa entonces alrededor del anillo hasta encontrar el nodode destino, que saca los datos del frame. La ventaja de usar este método es que no hay colisionesde paquetes de datos.

Existen dos tipos de anillos:

1. Con el anillo simple, que se muestra en la Figura , todos los dispositivos de la redcomparten un único cable, y los datos viajan en una sola dirección. Esto significa que cadadispositivo espera su turno para enviar datos por la red.

2. Con el anillo dual, que se muestra en la Figura , dos anillos permiten a los datos serenviados en ambas direcciones. Esto crea redundancia, o tolerancia a fallos, lo cualsignifica que en caso de fallo de un anillo, los datos aún se transmitirán por el otro anillo.

Topología de MallaLa topología de malla conecta a todos los dispositivos, o nodos, entre sí para obtener redundanciay tolerancia a fallos. Se utiliza en Redes de Área Amplia (WANs) para interconectar LANs y pararedes críticas como las usadas por los gobiernos. La topología de malla es cara y difícil deimplementar. La Figura muestra un ejemplo de cómo se conectan los dispositivos en unatopología de malla.

Topología HíbridaLa topología híbrida combina más de un tipo de topología. Cuando una línea de bus se une a doshubs de diferentes topologías, la configuración se denomina estrella bus. Los negocios o lasescuelas que tienen varios edificios, denominados campus, a veces usan esta tecnología. La líneade bus se usa para transferir los datos entre las topologías en estrella como muestra la Figura .


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3.3 Tipos de Medios

3.3.1 Medios de Networking

Los medios de networking pueden definirse simplemente como los medios a través de los cualeslas señales, o los datos, se envían de una computadora a otra. Las señales pueden transmitirse através de cable o por medios inalámbricos. Existe una amplia variedad de medios de networking enel mercado. Se tratarán los siguientes tipos de medios:

• Cobre incluyendo coaxial y par trenzado• Vidrio fibra óptica• Ondas inalámbricos

Existen dos categorías de cable para cada tipo de medio, como coaxial, par trenzado, y fibraóptica:

• Pleno La palabra pleno se refiere al espacio entre un falso cielo raso y el piso por encimade él en un edificio. El cableado de red que se tiende en este espacio debe retardar elfuego. El cable de categoría pleno, llamado comúnmente cable para plenos, se refiere alcable con una vaina exterior hecha de Teflon u otro material que cumple con códigoscontra incendios y de edificación.

• PVC La vaina exterior de los cables categoría no-pleno está hecha de Cloruro de Polivinilo(PVC). El PVC es un material protector menos caro que los materiales de categoría pleno.No cumple con la mayoría de los códigos de seguridad para la instalación en el área porencima del cielo raso porque libera un gas venenoso cuando se quema. Verifique el códigode edificación e incendios local para saber las locaciones donde puede utilizarse el cablecategoría PVC.

3.3.2 Cable de par trenzadoEl par trenzado es un tipo de cableado que se utiliza para las comunicaciones telefónicas y lamayoría de las redes Ethernet modernas. Las Figuras y muestran dos ejemplos de cables depar trenzado. Un par de alambres forman un circuito que puede transmitir datos. Los pares setrenzan para evitar crosstalk, el ruido generado por pares adyacentes. Pares de alambres de cobre


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encapsulados en aislación plástica codificada por colores se trenzan juntos. Todos los parestrenzados son protegidos entonces dentro de una vaina exterior.

Hay dos tipos básicos:

1. Par trenzado blindado (STP) (Ver Figura )2. Par trenzado sin blindaje (UTP) (Ver Figura )

UTPEl cable par trenzado sin blindaje (UTP) se utiliza en una variedad de redes. Tiene dos o cuatropares de alambres. Este tipo de cable se basa únicamente en el efecto de cancelación producidopor los pares de alambre trenzado para limitar la degradación de la señal ocasionada por lainterferencia electromagnética (EMI) y la interferencia de radiofrecuencia (RFI). UTP es el cableadomás comúnmente utilizado en redes Ethernet.

STPEl cable par trenzado blindado (STP) combina las técnicas de cancelación y trenzado de los cablescon blindaje. Cada par de alambres es envuelto en una lámina metálica para resguardar más losalambres del ruido. Los cuatro pares de alambres son luego envueltos en una red o láminametálica que los cubre a todos. El STP reduce el ruido eléctrico, tanto dentro del cable, llamadocrosstalk, como desde afuera del cable, llamado EMI y RFI.

Aunque STP evita más interferencia que UTP, es más caro y difícil de instalar. Además, el blindajemetálico debe estar conectado a tierra en ambos extremos. Si está mal conectado a tierra, elblindaje actúa como antena recogiendo señales indeseadas. STP se utiliza principalmente enEuropa.

La mayoría de las redes de hoy se arman utilizando cable UTP. El conector de un extremo delcable se denomina conector RJ-45. Una vez dispuestos los alambres en el orden correcto delcódigo de colores, termínelo con un conector RJ-45. Una herramienta de crimpeado se usa paraterminar un cable UTP en un conector RJ-45. La Figura muestra un ejemplo de herramienta decrimpeado que se utiliza para asegurar los conectores RJ-45 a un cable UTP.

El UTP viene en varias categorías según la cantidad de alambres y de trenzados en ellos comomuestra la Figura .

Categoría 3 es el cableado utilizado para conexiones telefónicas. Tiene cuatro pares de alambres yuna velocidad de datos máxima de hasta 16 Mbps.

Categoría 5 y 5e son actualmente los cables Ethernet más comúnmente utilizados. Tienen cuatropares de alambres con una velocidad de datos máxima de hasta 100 Mbps. Category 5e tiene mástrenzados por metro que el cableado Categoría 5. Estos trenzados extra evitan aún más lainterferencia de fuentes exteriores y de los otros alambres dentro del cable.

Categoría 6 es la categoría más moderna y ha sido ratificada por organizaciones de la industria delcableado. Categoría 6 es similar a Categoría 5/5e excepto en que un divisor plástico para evitar elcrosstalk separa los pares de alambre. Además, los pares tienen más trenzados que el cableCategoría 5e.


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3.3.3 Cable de fibra óptica

El cable de fibra óptica es un medio de networking con capacidad para conducir transmisiones deluz modulada. Modular luz es manipularla de modo tal que viaje de modo tal que transmita datos.La fibra óptica hace referencia a un cableado que tiene un núcleo de fibras de vidrio o plástico (enlugar de cobre), a través del cual los impulsos de luz transportan señales. La Figura muestra unejemplo de la totalidad de los diversos componentes que componen un cable de fibra óptica. Elcable de fibra óptica no transporta impulsos eléctricos, como sí lo hacen otras formas de medios denetworking que utilizan alambre de cobre. En cambio, las señales que representan datos sonconvertidas en rayos de luz. La fibra tiene muchas ventajas sobre el cobre en términos de ancho debanda de transmisión e integridad de la señal a lo largo de la distancia. No obstante, es más difíciltrabajar con ella y es más cara que el cableado de cobre. Los conectores son caros, como lo es lamano de obra para terminar los extremos de los cables. La Figura muestra un ejemplo de cablede fibra óptica con los extremos terminados.

La Figura muestra las ventajas y desventajas de la fibra óptica


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3.3.4 Inalámbricos

Una red inalámbrica es un método alternativo de conectar una LAN. Estas redes usan ondaselectromagnéticas como radiofrecuencia (RF), láser, infrarrojo (IR), y satélite/microondas paratransportar señales de una computadora a otra sin una conexión de cable permanente. Puesto queno es necesario un medio físico permanente para esta red, esta tecnología es una forma muyversátil de construir una red.

Una aplicación común de la comunicación de datos inalámbrica es el uso móvil. Algunos ejemplosdel uso móvil incluyen conmutadores, aviones, satélites, sondas espaciales remotas,transbordadores espaciales y estaciones espaciales.

En la parte central de la comunicación inalámbrica están los dispositivos llamados transmisores yreceptores. La fuente interactúa con el transmisor que convierte los datos en ondaselectromagnéticas (EM) que luego son recibidas por el receptor. El receptor luego convierte estasondas electromagnéticas nuevamente en datos hacia el destino. Para la comunicación en dossentidos, cada dispositivo requiere un transmisor y un receptor. Muchos de los fabricantes dedispositivos de networking arman el transmisor y el receptor como una unidad llamada transceptoro placa de red inalámbrica. Todos los dispositivos de una LAN inalámbrica (WLAN) deben tenerinstalada la placa de red inalámbrica apropiada.


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Las dos tecnologías inalámbricas más comunes utilizadas para el networking son IR y RF. Latecnología IR tiene sus debilidades. Las estaciones de trabajo y los dispositivos digitales debenhallarse en la línea de visión del transmisor para poder operar. Una red basada en infrarrojo sirve aentornos donde todos los dispositivos digitales que requieren conectividad a la red se encuentranen una única habitación. La tecnología de networking IR puede instalarse rápidamente, pero lasseñales de datos pueden ser debilitadas u obstruidas por la gente que camina por la habitación o lahumedad del aire. Existen, no obstante, nuevas tecnologías IR en desarrollo que pueden funcionarfuera de la vista.

La tecnología RF permite a los dispositivos encontrarse en diferentes habitaciones o inclusoedificios. El alcance limitado de las señales de radio aún restringirá el uso de este tipo de red. Latecnología RF puede ser en una única o en múltiples frecuencias. Una radiofrecuencia única estásujeta a interferencia del exterior y a obstrucciones geográficas. Además, otros pueden monitorearfácilmente una única frecuencia, lo cual vuelve inseguras las transmisiones de datos. El espectroexpandido evita el problema de la transmisión de datos insegura utilizando múltiples frecuenciaspara incrementar la inmunidad al ruido y para dificultar que extraños intercepten las transmisionesde datos.

Existen dos enfoques utilizados actualmente para implementar el espectro expandido paratransmisiones WLAN:

• Espectro Expandido de Salto de Frecuencia (FHSS)• Espectro Expandido de Secuencia Directa (DSSS)

Los detalles técnicos acerca de cómo funcionan estas tecnologías están más allá del alcance deeste libro. La Figura ilustra cómo funcionan las tecnologías de networking inalámbrico.


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3.4 Dispositivos

3.4.1 Hubs y repetidores

Muchos tipos de dispositivos se conectan para componer una LAN. Éstos se denominancomponentes de hardware de la LAN. Esta sección tratará algunos de los componentes dehardware comunes que se utilizan en un entorno LAN. Dispositivos LAN comunes incluyenrepetidores, hubs, bridges, switches, y routers. Las Figuras y muestran ejemplos de hubs yrepetidores.

Un repetidor recibe la señal, la regenera, y la hace continuar. Los repetidores se utilizanprincipalmente en los bordes de las redes para extender el cable para poder agregar másestaciones de trabajo.

Los hubs son realmente repetidores multi-puerto. La Figura ilustra el aspecto que tendría un HubCisco típico. En muchos casos, la diferencia entre los dos dispositivos es la cantidad de puertosque cada uno proporciona. Mientras que un repetidor común tiene sólo dos puertos, un hub engeneral tiene de cuatro a veinte puertos. La Figura muestra un ejemplo de dónde podríacolocarse un repetidor entre dos objetos para extender la fuerza de la señal del cable. Además, loshubs son utilizados más comúnmente en redes Ethernet 10BASE-T o 100BASE-T, aunque existenotras arquitecturas de red que también los usan.

Usar un hub cambia la topología de la red de un bus lineal, donde cada dispositivo se conectadirectamente al cable, a una estrella. Con los hubs, los datos que llegan a través de los cables a unpuerto de hub se repiten eléctricamente en todos los otros puertos conectados a la misma LANEthernet, excepto por el puerto en el cual se recibieron los datos.

Los hubs vienen en tres tipos básicos:

1. Pasivo Un hub pasivo sirve a un punto de conexión físico únicamente. No manipula nivisualiza el tráfico que lo cruza. No impulsa ni despeja la señal. Un hub pasivo se utilizasólo para compartir el medio físico. Como tal, el hub pasivo no necesita energía eléctrica.

2. Activo Un hub activo debe conectarse a la salida de electricidad porque necesita energíapara amplificar la señal entrante antes de pasarla nuevamente hacia afuera hacia los otrospuertos.

3. Inteligente Los hubs inteligentes a veces se llaman "smart hubs". Estos dispositivosfuncionan básicamente como hubs activos pero también incluyen un chip microprocesadory capacidades de diagnóstico. Son más caros que los hubs activos pero son útiles ensituaciones donde hay que resolver problemas.

Finalmente, es importante recordar estos puntos acerca de los hubs:

• Todos los dispositivos que están conectados a un hub escuchan todo el tráfico. Por lotanto, los hubs mantienen un único dominio de colisión. Una colisión se describe como unasituación donde dos estaciones finales envían datos a través del cable de la red al mismotiempo.

• A veces los hubs son llamados concentradores. Esto se debe a que sirven como punto deconexión central para una LAN Ethernet.

• Los hubs operan en la capa física del modelo OSI.


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3.4.2 Bridges y switches

Hay ocasiones en que es necesario dividir una LAN grande en segmentos más pequeños y fácilesde administrar. Esto disminuye la cantidad de tráfico en una única LAN y puede extender el áreageográfica más allá de lo que una única LAN puede soportar. Los dispositivos que se utilizan paraconectar segmentos de red incluyen bridges, switches, routers y gateways. Los switches y bridgesoperan en la capa de enlace de datos del modelo OSI. La Figura muestra un bridge y un switch.La función del bridge es tomar decisiones inteligentes acerca de si pasar o no las señales alsiguiente segmento de una red. La Figura muestra de qué manera los bridges y switches puedenutilizarse para dividir una red en segmentos separados. La Figura muestra un ejemplo de bridgeinalámbrico Cisco. Cuando un bridge ve un frame en la red, mira la dirección MAC de destino y lacompara con la tabla de envío para determinar si filtrar, hacer flooding de o copiar el frame en otrosegmento. Este proceso de decisión tiene lugar de la siguiente manera:

• Si el dispositivo de destino está en el mismo segmento que el frame, el bridge bloquea alframe para que no pase a otros segmentos. Este proceso se denomina filtrado.

• Si el dispositivo de destino está en un segmento diferente, el bridge envía el frame alsegmento apropiado.

• Si la dirección de destino es desconocida para el bridge, el bridge envía el frame a todoslos segmentos excepto aquél en el cual se lo recibió. Este proceso se conoce comoflooding.


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Si se lo coloca estratégicamente, un bridge puede mejorar mucho el desempeño de la red. Unswitch se describe a veces como bridge multi-puerto. Mientras que un bridge común puede tenersólo dos puertos, que vinculan a dos segmentos de red, el switch puede tener múltiples puertosdependiendo de cuántos segmentos de red han de ser vinculados. La Figura muestra cómo unswitch puede utilizarse para segmentar una red así como ser utilizado como dispositivo central paraque un sistema se conecte a la red. La Figura muestra un switch Cisco típico. Como los bridges,los switches aprenden cierta información acerca de los paquetes de datos que reciben desdediversas computadoras de la red. Usan esta información para armar tablas de envío paradeterminar el destino de los datos que son enviadas por una computadora a otra en la red.

Aunque existen algunas similitudes entre los dos, un switch es un dispositivo más sofisticado queun bridge. Un switch tiene muchos puertos con muchos segmentos de red conectados a ellos. Unswitch elige el puerto al cual el dispositivo de destino o estación de trabajo están conectados. Losswitches Ethernet se están volviendo soluciones de conectividad populares porque, como losbridges, mejoran el desempeño de la red, o la velocidad y el ancho de banda. Los switches ayudanmás a segmentar una red y reducen la congestión del tráfico de red limitando cada puerto a supropio dominio de colisión. Las colisiones en las redes tienen lugar cuando los paquetes se envíanpor la red. Esto usualmente ocurre cuando hay más de un dispositivo intentando enviar un paqueteal mismo tiempo. Estas colisiones resultan en mensajes corruptos y un uso excesivo del ancho debanda. Por esta razón, es importante que todas las redes implementen dispositivos para reducirestas colisiones. Se considera un dominio porque sólo los dispositivos que están en el dominio queestán transmitiendo paquetes pueden tener colisiones. No interferirán con ningún otro dispositivoque esté transmitiendo en otro segmento de la red. Un switch que sea capaz de hacer a cadapuerto su propio dominio de colisión puede conservar recursos en la red limitando sólo eldispositivo conectado a ese puerto a su propio dominio de colisión. Esto reducirá significativamentela interferencia para ese dispositivo así como la interferencia proveniente de otros dispositivostransmitiendo paquetes en otros segmentos de la red. Aunque un switch puede segmentar una reden múltiples dominios de colisión, no puede segmentar la red en dominios de broadcastsseparados. Los dominios de broadcast ocurren cuando una red es segmentada en múltiples partes,y no se permite a ningún tráfico de broadcast que cruce los segmentos.


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3.4.3 Routers

El router debe tomar decisiones inteligentes sobre cómo enviar datos de un segmento a otro. LaFigura muestra un ejemplo de router. Por ejemplo, desde una computadora en el segmento dered 1, a una computadora en el segmento de red 3. La Figura demuestra cómo puedenimplementarse los routers para segmentar más una red.

Los routers son los dispositivos de internetworking más sofisticados que hemos tratado hasta ahoray operan en la capa de Red del modelo OSI. Son más lentos que los bridges y switches pero tomandecisiones "inteligentes" acerca de cómo enrutar paquetes recibidos en un puerto hacia una red enotro puerto. Los routers, como los switches, son capaces de segmentar la red. Los routers soncapaces de segmentar una red en múltiples dominios de colisión así como en múltiples dominiosde broadcast. Un dominio de broadcast es un área lógica en una red de computadoras dondecualquier computadora conectada a la red informática puede transmitir directamente a cualquierotra del dominio sin tener que atravesar un dispositivo de enrutamiento. Más específicamente es unárea de la red informática compuesta por todas las computadoras y dispositivos de networking quepueden ser alcanzados enviando un frame a la capa de enlace de datos. Cada puerto al cual estáconectado un segmento de red se describe como interfaz de router. Los routers pueden sercomputadoras con software de red especial instalado en ellas o pueden ser dispositivos armadospor fabricantes de equipamiento de red. Los routers contienen tablas de direcciones de red juntocon rutas de destino óptimas a otras redes. La Figura muestra routers Cisco.


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Resumen

Este capítulo trató los componentes físicos de una red. Algunos de los conceptos importantes aretener de este capítulo incluyen a los siguientes:

• Consideraciones importantes al seleccionar una Placa de Interfaz de Red (NIC) son el tipode red, el tipo de medio a utilizar, y el tipo de bus del sistema.

• En una LAN basada en TCP/IP, las PCs utilizan direcciones del Protocolo Internet (IP) paraidentificarse entre sí. Estas direcciones pueden asignarse manualmente o con un servidorde Protocolo de Configuración Dinámica del Host (DHCP).

• La topología física se refiere a la disposición de los dispositivos y los medios en una red.La topología lógica se refiere a la ruta por la que viajan las señales en la topología física.

• Los medios de networking se definen como el medio por el cual las señales (datos) seenvían de una computadora a otra. Es importante comprender las ventajas y desventajasdel cobre (incluyendo cables coaxial y de par trenzado), la fibra óptica y las conexionesinalámbricas.

El siguiente capítulo detalla el modelo de networking TCP/IP. TCP/IP es la suite de protocolospredominante en networking hoy.


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Capitulo 3 IT Essentials 2 Sistemas Operativos de Red - Español