Redes Basico Locales - Dispositivos de red


 

DISPOSITIVOS DE RED
La forma más evidente, y la base de las redes conmutadas, es la reducción del número de nodos por red, con lo que se logra el objetivo de incrementar el ancho de banda disponible para cada usuario en dicho tramo, llegando incluso a un solo nodo en cada red. Pero, como es lógico, los usuarios de esos segmentos, precisan una comunicación con el resto de la red, e incluso con otros segmentos, o perderíamos el objetivo de las redes. La velocidad a la que transmiten los paquetes es siempre la misma que la de la propia red.
Los dispositivos de redes se dividen en cuatro grupos los cuales son:
·         Repetidores
·         Puentes
·         Encaminadotes
·         Pasarelas
A continucion se describencada uno de los dispositivos de red
REPETIDOR
Un repetidor es la expresión mínima de un concentrador, o dicho con más propiedad, un concentrador es un repetidor multipuerto.Los repetidores, con solo dos puertos (denominamos puerto a cada conexión con la red o segmento de la misma), diseñados según las especificaciones IEEE 802.3, actúan como una parte del cableado de la red, ya que transfieren los paquetes recibidos de un extremo al otro, independientemente de su contenido, su origen y su destino, es decir, de un modo totalmente transparente e indiscriminado, igualmente son equipos que actuan a nivel fisico.
Prolongan la longitud de la red uniendo dos segmentos y amplificando la señal, pero junto con ella amplifican también el ruido. La red sigue siendo una sola, con lo cual, siguen siendo válidas las limitaciones en cuanto al número de estaciones que pueden compartir el medio.
 
La función principal de un repetidor es regenerar eléctricamente la señal, para permitir alcanzar distancias mayores manteniendo el mismo nivel de la señal a lo largo de la red. De esta forma se puede extender, teóricamente, la longitud de la red hasta el infinito.

Un repetidor interconecta múltiples segmentos de red en el nivel físico del modelo de referencia OSI. Por esto sólo se pueden utilizar para unir dos redes que tengan los mismos protocolos de nivel físico.
Los repetidores no discriminan entre los paquetes generados en un segmento y los que son generados en otro segmento, por lo que los paquetes llegan a todos los nodos de la red. Debido a esto existen más riesgos de colisión y más posibilidades de congestión de la red.
Se pueden clasificar en dos tipos:
·         Locales: cuando enlazan redes próximas.
·         Remotos: cuando las redes están alejadas y se necesita un medio intermedio de comunicación
PUENTES         (BRIDGES)

Son elementos inteligentes, constituidos como nodos de la red, que conectan entre sí dos subredes, transmitiendo de una a otra el tráfico generado no local. Al distinguir los tráficos locales y no locales, estos elementos disminuyen el mínimo total de paquetes circulando por la red por lo que, en general, habrá menos colisiones y resultará más difícil llegar a la congestión de la red.
Operan en el Nivel de Enlace del modelo de referencia OSI, en el nivel de trama MAC (Medium Access Control, Control de Acceso al Medio) y se utilizan para conectar o extender redes similares, es decir redes que tienen protocolos idénticos en los dos niveles inferiores OSI, (como es TokenRing con TokenRing, Ethernet con Ethernet, etc) y conexiones a redes de área extensa.
Se encargan de filtrar el tráfico que pasa de una a otra red según la dirección de destino y una tabla que relaciona las direcciones y la red en que se encuentran las estaciones asignadas.
Las redes conectadas a través de bridge aparentan ser una única red, ya que realizan su función transparentemente; es decir, las estaciones no necesitan conocer la existencia de estos dispositivos, ni siquiera si una estación pertenece a uno u otro segmento.

Un bridge ejecuta tres tareas básicas:
·         Aprendizaje de las direcciones de nodos en cada red.
·         Filtrado de las tramas destinadas a la red local.
·         Envío de las tramas destinadas a la red remota.
Se distinguen dos tipos de bridge:
·         Locales: sirven para enlazar directamente dos redes físicamente cercanas.
·         Remotos o de área extensa: se conectan en parejas, enlazando dos o más redes locales, formando una red de área extensa, a través de líneas telefónicas.
Se puede realizar otra división de los bridges en función de la técnica de filtrado y envío (bridging) que utilicen:
·   Spanning Tree Protocol Bridge o Transparent Protocol Bridge (Protocolo de Arbol en Expansión o Transparente, STP). Estos bridges deciden qué paquetes se filtran en función de un conjunto de tablas de direcciones almacenadas internamente. Su objetivo es evitar la formación de lazos entre las redes que interconecta.
·         Source Routing Protocol Bridge (Bridge de Protocolo de Encaminamiento por Emisor, SRP).
El emisor ha de indicar al bridge cuál es el camino a recorrer por el paquete que quiere enviar. Se utiliza normalmente en entornos TokenRing.
·         Source Routing Transparent Protocol Bridge (Bridge de Protocolo de Encaminamiento por Emisor Transparente, SRTP).
Este tipo de bridges pueden funcionar en cualquiera de las técnicas anteriores.
 
Ventajas de la utilización de bridges:
·         Fiabilidad. Utilizando bridges se segmentan las redes de forma que un fallo sólo imposibilita las comunicaciones en un segmento.
·         Segmentando una red se limita el tráfico por segmento, no influyendo el tráfico de un segmento en el de otro.
·         Seguridad.
Desventajas de los bridges:
·         Son ineficientes en grandes interconexiones de redes, debido a la gran cantidad de tráfico administrativo que se genera.
·         Pueden surgir problemas de temporización cuando se encadenan varios bridges.
·         Pueden aparecer problemas de saturación de las redes por tráfico de difusión.
Las aplicaciones de los bridges está en soluciones de interconexión de RALs similares dentro de una interconexión de redes de tamaño pequeño-medio, creando una única red lógica y obteniendo facilidad de instalación, mantenimiento y transparencia a los protocolos de niveles superiores. También son útiles en conexiones que requieran funciones de filtrado. Cuando se quiera interconectar pequeñas redes.
 
ENCAMINADORES       (ROUTERS)

Son dispositivos inteligentes que trabajan en el Nivel de Red del modelo de referencia OSI, por lo que son dependientes del protocolo particular de cada red. Envían paquetes de datos de un protocolo común, desde una red a otra.
Convierten los paquetes de información de la red de área local, en paquetes capaces de ser enviados mediante redes de área extensa
Los encaminadores se pueden clasificar dependiendo de varios criterios:
·         En función del área:
Ø       Locales: Sirven para interconectar dos redes por conexión directa de los medios físicos de ambas al router.
Ø       De área extensa: Enlazan redes distantes.
·         En función de la forma de actualizar las tablas de encaminamiento (routing):
Ø       Estáticos: La actualización de las tablas es manual.
Ø       Dinámicos: La actualización de las tablas las realiza el propio router automáticamente.
·         En función de los protocolos que soportan:
Ø       IPX
Ø       TCP/IP
Ø        DECnet
Ø       AppleTalk
Ø       XNS
Ø       OSI
Ø       X.25
·                                 En función del protocolo de encaminamiento que utilicen:
Routing Information        Protocol            (RIP)
Permite comunicar diferentes sistemas que pertenezcan a la misma red lógica.
Cada encaminador tiene una copia de la topología de la red y todas las copias son idénticas,  Cada equipo construye un árbol de encaminamiento independientemente.
Otras variantes de los routers son:
·                                 Router Multiprotocolo
Tienen la posibilidad de soportar tramas con diferentes protocolos de Nivel de Red de forma simultánea, encaminándolas dinámicamente al destino especificado, a través de la ruta de menor coste o más rápida. Son los routers de segunda generación. No es necesario, por tanto, tener un router por cada protocolo de alto nivel existente en el conjunto de redes interconectadas. Esto supone una reducción de gastos de equipamiento cuando son varios los protocolos en la red global.
·                                 Brouter (bridging router)
Son routers multiprotocolo con facilidad de bridge. Funcionan como router para protocolos encaminables y, para aquellos que no lo son se comportan como bridge, transfiriendo los paquetes de forma transparente según las tablas de asignación de direcciones.
Operan tanto en el Nivel de Enlace como en el Nivel de Red del modelo de referencia OSI.
Las características y costes de los Brouter, hacen de estos la solución más apropiada para el problema de interconexión de redes complejas
Son aconsejables en situaciones mixtas bridge/router. Ofrecen la mayor flexibilidad en entornos de interconexión complejos, que requieran soporte multiprotocolo.
Ventajas de los routers:
·                                 Seguridad. Permiten el aislamiento de tráfico, y los mecanismos de encaminamiento facilitan el proceso de localización de fallos en la red.
·                                 Flexibilidad. Las redes interconectadas con router no están limitadas en su topología, siendo estas redes de mayor extensión y más complejas que las redes enlazadas con bridge.
·                                 Soporte de Protocolos. Son dependientes de los protocolos utilizados, aprovechando de una forma eficiente la información de cabecera de los paquetes de red.
Control de Flujo y Encaminamiento.
Desventajas de los routers:
·                                 Lentitud de proceso de paquetes respecto a los bridges.
·                                 Precio superior a los bridges.
Por su posibilidad de segregar tráfico administrativo y determinar las rutas más eficientes para evitar congestión de red, son una excelente solución para una gran interconexión de redes con múltiples tipos de RALs, MANs, WANs y diferentes protocolos. Es una buena solución en redes de complejidad media, para separar diferentes redes lógicas, por razones de seguridad y optimización de las rutas.
PASARELAS    (GATEWAYS)

Estos dispositivos están pensados para facilitar el acceso entre sistemas o entornos soportando diferentes protocolos. Operan en los niveles más altos del modelo de referencia OSI (Nivel de Transporte, Sesión, Presentación y Aplicación) y realizan conversión de protocolos para la interconexión de redes con protocolos de alto nivel diferentes.
Los gateways incluyen los 7 niveles del modelo de referencia OSI, y aunque son más caros que un bridge o un router, se pueden utilizar como dispositivos universales en una red corporativa compuesta por un gran número de redes de diferentes tipos.
Los gateways tienen mayores capacidades que los routers y los bridges porque no sólo conectan redes de diferentes tipos, sino que también aseguran que los datos de una red que transportan son compatibles con los de la otra red. Conectan redes de diferentes arquitecturas procesando sus protocolos y permitiendo que los dispositivos de un tipo de red puedan comunicarse con otros dispositivos de otro tipo de red.
A continuación se describen algunos tipos de gateways:
·         Gateway asíncrono
Sistema que permite a los usuarios de ordenadores personales acceder a grandes ordenadores (mainframes) asíncronos a través de un servidor de comunicaciones, utilizando líneas telefónicas conmutadas o punto a punto. Generalmente están diseñados para una infraestructura de transporte muy concreta, por lo que son dependientes de la red.
·         Gateway SNA
Permite la conexión a grandes ordenadores con arquitectura de comunicaciones SNA (System Network Architecture, Arquitectura de Sistemas de Red), actuando como terminales y pudiendo transferir ficheros o listados de impresión.
·         Gateway TCP/IP
Estos gateways proporcionan servicios de comunicaciones con el exterior vía RAL o WAN y también funcionan como interfaz de cliente proporcionando los servicios de aplicación estándares de TCP/IP.
·         Gateway PAD X.25
Son similares a los asíncronos; la diferencia está en que se accede a los servicios a través de redes de conmutación de paquetes X.25.
·         Gateway FAX
Los servidores de Fax proporcionan la posibilidad de enviar y recibir documentos de fax.

Ventajas:
·         Simplifican la gestión de red
·         Permiten la conversión de protocolos.
Desventajas:
·         Su gran capacidad se traduce en un alto precio de los equipos.
·         La función de conversión de protocolos impone una sustancial sobrecarga en el gateway, la cual se traduce en un relativo bajo rendimiento. Debido a esto, un gateway puede ser un cuello de botella potencial si la red no está optimizada para mitigar esta posibilidad.
Su aplicación está en redes corporativas compuestas por un gran número de RALs de diferentes tipos.
 
LOS CONMUTADORES (SWITCHES)
Son en cierto modo, puentes multipuerto, aunque pueden llegar a tener funciones propias de encaminadores. Incrementan la capacidad total de tráfico de la red dividiéndola en segmentos mas pequeños, y filtrando el tráfico innecesario, bien automáticamente o bien en función de filtros definidos por el administrador de la red, haciéndola, en definitiva, más rápida y eficaz. Cuando un paquete es recibido por el conmutador, éste determina la dirección fuente y destinataria del mismo; si ambas pertenecen al mismo segmento, el paquete es descartado; si son direcciones de segmentos diferentes, el paquete es retransmitido (a no ser que los filtros definidos lo impidan).
Los conmutadores pueden realizar su función de dos modos diferentes:
  1. Cortar-Continuar.
2.       Almacenar-Transmitir
Existen multitud de tipos de concentradores que pueden ser catalogados como conmutadores, y cada uno de ellos puede            decirse que resuelve problemas concretos de la red.Pero fundamentalmente, podemos clasificarlos en dos grupos fundamentales:
  1. Conmutador de grupo de trabajo.
Un conmutador de grupos de trabajo (workgroup switch), garantiza la velocidad de la red entre pares de estaciones o nodos. En este caso, se soporta una única dirección por puerto, que a su vez es la mínima unidad de segmento; cada segmento tiene por tanto, una conexión dedicada, con todo el ancho de banda de la red.
A los puertos que solo admiten una única dirección para un punto final de la red, se les denomina puertos privados (Private Ports). Para la conexión a troncales, en cambio, se requiere un puerto de red estándar, es decir, no limitado a una única dirección de red.
  1. Conmutador de red.
Un conmutador de red (network switch) ha de garantizar la conectividad a la velocidad de la red, entre pares de segmentos de red. Si las velocidades de los segmentos origen y destino son iguales, el segmento destino debe de estar ocioso, para evitar el bloqueo.
Para ello, el hardware esta preparado para dividir el concentrador en varios segmentos Ethernet, y asignar, a cada segmento, en un momento dado, un puerto o grupo de puertos. La ventaja de estos dispositivos es evidente, dada la capacidad y flexibilidad que supone para el administrador del sistema, poder "mover" puertos mediante un software de control, en función de repartir la carga de trabajo de los segmentos de la red, cambiar a un usuario de grupo de trabajo, etc.,
PRESTACIONES DE DE LOS CONMUTADORES
:Dado que un conmutador pretende solucionar los problemas de ancho de banda real disponible en la red, y por tanto evitar su congestión, es importante determinar sus prestaciones, que podemos analizar en función de tres parámetros fundamentales:
a)      Ancho de banda puerto a puerto.
Las redes Ethernet, a 10 Mbps., son capaces de transmitir 14.880 paquetes por segundo (PPS), para paquetes de un tamaño mínimo de 64 bytes. Esta velocidad, que se denomina velocidad de la red o "velocidad del cable" (wire speed), es la máxima teóricamente alcanzable
b)      Ancho de banda total
o PPS, el ancho de banda total es la máxima velocidad a la que los paquetes pueden ser "movidos" a través del conmutador y por tanto recibidos y enviados por los puertos del mismo. En un conmutador con 24 puertos Ethernet (10 Mbps.), su ancho de banda total, debe de ser igual a la suma del máximo número de conexiones virtuales que pueda establecer a la velocidad de la red (o "velocidad del cable"), es decir, 120 Mbps. (10 Mbps. ´ 12 conexiones virtuales) o bien 178.560 PPS (14.880 ´ 12 conexiones virtuales).
c)       Latencia.
La latencia (latency) es la demora en el tiempo, o retraso, desde la recepción de los datos en un puerto y su reexpedición al puerto destino. Por lo general se toma como punto de referencia el primer bit de cada paquete. La latencia depende fundamentalmente del tiempo requerido por el hardware y software del conmutador para identificar la dirección destino. Una baja latencia incrementa las prestaciones, especialmente en redes que emplean protocolos de señalización y reconocimiento (handshaking), en los que todas las transferencias de datos se implementan en secuencias de transmisiones de paquetes individuales, cada uno de los cuales es reconocido (acknowledged) individualmente por el destinatario. La baja latencia es menos importante en redes que emplean protocolos de "windowing", ya que implementan las transferencias de datos en secuencias de múltiples paquetes, reconocidos como un grupo por el receptor.
CONCENTRADORES (HUBS)
Son equipos que permiten estructurar el cableado de las redes.
En un principio eran solo concentradores de cableado, pero cada vez disponen de mayor número de capacidad de la red, gestión remota, etc

El término concentrador o hub describe la manera en que las conexiones de cableado de cada nodo de una red se centralizan y conectan en un único dispositivo
Tiene la capacidad de gestión, supervisión y control remoto, dando a los gestores de la red la oportunidad de ofrecer un período mayor de funcionamiento de la red gracias a la aceleración del diagnóstico y solución de problemas.
A un hub Ethernet se le denomina "repetidor multipuerta".
En el otro extremo de cada cable está un nodo de la red, por ejemplo un ordenador personal
Los concentradores inteligentes (smart hub) permiten a los usuarios dividir la red en segmentos de fácil detección de errores a la vez que proporcionan una estructura de crecimiento ordenado de la red.
El tipo de hub Ethernet más popular es el hub 10BaseT.
MODEMS
Se trata de un equipo, externo o interno (tarjeta módem), utilizado para la comunicación de computadoras a través de líneas analógicas de transmisión de voz y/o datos. Cuando la señal llega a su destino, otro módem se encarga de reconstruir la señal digital primitiva, de cuyo proceso se encarga la computadora receptora. En la actualidad, cualquier módem es capaz de trabajar en modo full-duplex, con diversos estándares y velocidades de emisión y recepción de datos.
Para convertir una señal digital en otra analógica, el módem genera una onda portadora y la modula en función de la señal digital. La palabra módem es una contracción de las dos funciones básicas: modulación y demodulación.
 
Un módem (modulador/demodulador) permite a las computadoras transferir información a través de las líneas telefónicas normales. El módems convierte las señales digitales a analógicas y viceversa, y permite la comunicación entre computadoras muy distantes entre sí.
Módem es un acrónimo de las palabras modulador/demodulador. Es un periférico que permite al PC usar la línea telefónica para enviar y recibir información, convirtiéndo las señales digitales en analógicas para su transmisión y de nuevo las convierte en digitales para su recepción. A través de conexión del computador al MODEM y a una línea telefónica es posible poner en contacto dos PC´s .
Qué diferencia hay entre un módem (ADSL), un router y un Hub?
Un módem ADSL es el equipo que sirve para modular y demodular la señal y se conecta directamente a la línea ADSL. Puede ser externo o interno.
Un Hub o concentrador sirve para conectar distintos equipos entre sí en la misma red.
Un router sirve para conectar dos redes entre sí y generalmente mas de un solo ordenador mediante reglas un poco mas complejas como filtros o redireccionamientos.
Los equipos de comunicaciones existentes para el servicio ADSL son los siguientes:
  • Módem-ADSL interno : Disponible para PC, requiere de una ranura PCI libre en el computador.
  • Módem-ADSL externo USB: Disponible para PC. Requiere que el sistema operativo no sea Windows 95 ni Windows NT ya que éstos no soportan los dispositivos USB.
  • Router ADSL: Disponible para PC y Mac. Requiere una tarjeta Ethernet adicional en el equipo, lo cual requerirá a su vez una ranura PCI libre y la compra de la tarjeta en el caso de que el equipo no disponga de ella. En el caso de equipos PC, puede encargarse dicha tarjeta al instalador, los Macintosh deberán llevarla ya incorporada.
Los módems permiten la conexión de un sólo PC a la línea ADSL. Puede configurarse una red domestica que permita conectar varios computadores entre sí utilizando el que está conectado a la línea ADSL como equipo de salida a la red exterior.
Los routers disponen de una conexión ADSL y de uno o más conectores ethernet. Si el router dispone de varios conectores ethernet, típicamente 4, podremos conectar más de un PC directamente al router, todos ellos con salida al exterior.
 
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