05 Ene

Redes de Área Local (LAN): Fundamentos y Tecnologías

El proyecto IEEE 802 define las redes locales (LAN) como sistemas de comunicaciones que permiten que un número de dispositivos independientes se comuniquen entre sí. Las condiciones típicas de una LAN incluyen:

  • Número de dispositivos conectables: mínimo de 200.
  • Tipos de dispositivos conectables: PCs, teléfonos, monitores.
  • Tamaño de red: posibilidad de cubrir un mínimo de 2 km.
  • Velocidad de transmisión: entre 1 y 20 Mbps.
  • Datos intercambiables: ficheros, correo electrónico, voz.
  • Procesos simultáneos: posibilidad de múltiples procesos simultáneos.
  • Adición/supresión de dispositivos: no debe causar esperas mayores a 1 segundo.
  • Reparto equitativo de recursos: especialmente la línea de red.
  • Fiabilidad: alta.

Acceso al Medio: Métodos

Los métodos de acceso al medio son cruciales para la gestión de la comunicación en una LAN:

  1. Polling o llamada selectiva: Una estación principal solicita a las secundarias que envíen información.
  2. Token o paso de testigo de control: Un testigo concede autorización para transmitir, pasando entre estaciones.
  3. Protocolos de contención: El primero en acceder a la línea tiene prioridad. En Ethernet se usa CSMA/CD (detección de portadora con acceso múltiple y detección de colisión):
    • CS (Detección de Portadora): El interfaz verifica si el medio está libre.
    • MA (Acceso Múltiple): Todos los dispositivos comparten el medio.
    • CD (Detección de Colisión): Se detectan y resuelven colisiones, retransmitiendo la información.

Estándares LAN

1. Ethernet

Ethernet es un estándar LAN en bus o estrella, a 10 Mbps, con cables coaxial, de pares trenzados o fibra óptica. Es un sistema banda base con codificación Manchester o de no retorno a cero. El método de acceso es CSMA/CD. Las subnormas se forman por: número (velocidad), palabra (método de transmisión), número/letra (tipo de cable).

  • Fast Ethernet: 100 Mbps, par trenzado o fibra óptica (estándar 802.3u).
  • Gigabit Ethernet: 1000 Mbps, par trenzado o fibra óptica (estándar 802.3z).
  • 10 Gb/s Ethernet: Para redes WAN a través de SDH, superando a ATM.

2. Token Ring

Los equipos se conectan en un anillo físico, con transmisión mediante token. Es una red banda base con codificación Manchester diferencial, cableado en par trenzado y hasta 16 Mbps. No hay colisiones, lo que mejora la velocidad y seguridad.

3. FDDI (Interfaz de Datos Distribuidos por Fibra)

Red en fibra óptica, hasta 100 Mbps, con control de acceso token y topología en anillo. Se usa principalmente como red WAN entre redes LAN debido a su costo.

4. Redes Inalámbricas

Utilizan ondas de radio para la comunicación. Algunos estándares incluyen:

  • 802.11.a: 11 Mbps, 5 GHz.
  • 802.11.b: 54 Mbps, 2.4 GHz.
  • 802.11.g: 54 a 108 Mbps, 2.4 GHz.
  • 802.11.n: 108 a 300 Mbps, 2.4 MHz.

Otras Redes LAN

  1. Token Bus: Topología de bus con acceso por token, cable coaxial de banda ancha y hasta 10 Mbps (estándar IEEE 802.4).
  2. HomePNA: Utiliza el cableado telefónico de viviendas u oficinas, con conectores RJ-11 y topología en bus, hasta 10 Mbps.
  3. Powerline: Similar a HomePNA, pero usa la instalación eléctrica.
  4. IP sobre ATM: Protocolo IP sobre redes ATM, hasta 1 Gbps en entornos LAN.
  5. LAÑE: Red puente entre redes LAN diferentes (ATM, Ethernet, Token Ring).

Estructura Lógica de una LAN

  1. Puesto y usuario: Puesto es el terminal físico; usuario es la identificación de la persona.
  2. Servidor y cliente: Servidor controla la información accesible a los clientes.
  3. Mainframe y terminales no inteligentes: Ordenador central con toda la información, terminales sin capacidad de cálculo.
  4. Red entre iguales (peer to peer): No hay servidor, todas las estaciones comparten recursos.

Direcciones IP

Etiqueta numérica que identifica una interfaz de un dispositivo en una red IP.

Direccionamiento

  1. Unicast: Comunicación entre un único emisor y receptor.
  2. Broadcast: Envío de datos a todos los dispositivos de la red.
  3. Multicast: Envío de datos a un grupo específico de dispositivos.
  4. Anycast: Conexión al nodo más cercano de la dirección deseada.

Dominios y Grupos de Trabajo

Un grupo de trabajo es una agrupación simple de equipos para compartir recursos. Los dominios son más complejos y requieren servidores. En grupos de trabajo, cada equipo necesita su dirección IP, máscara de subred, nombre de equipo, usuario y nombre de grupo de trabajo.

Servicios y Restricciones

Las redes pueden ofrecer diversos servicios y restricciones de acceso a recursos, como contraseñas, permisos de lectura/escritura, etc.

Dispositivos de Red

1. Cableado y Conectores

Las LAN usan cables de pares trenzados y coaxial con conectores BNC. En entornos industriales se usan cables apantallados (FTP o STP) con conectores RJ-45 blindados. También se usan dispositivos inalámbricos.

2. Topologías

Las más comunes son en bus (coaxial), estrella y árbol (pares trenzados UTP). En la industria predomina la topología en bus.

3. Tarjetas de Red (NIC)

Interfaz para enviar y recibir datos. Cada tarjeta tiene una dirección física única (MAC address) de 48 bits. Es importante conocer la velocidad de transmisión máxima. Se configuran mediante drivers o plug&play. El estándar más usado es PCI.

4. Hub o Concentrador

Conecta PCs en topología de estrella. No es inteligente, reenvía la información a todos los puertos. Algunos tienen un puerto uplink para conectar a otros dispositivos.

5. Switch o Conmutador

Similar al hub, pero detecta el destinatario y crea un circuito virtual para la transmisión, permitiendo transmisiones simultáneas.

6. Bridge o Puente

Conecta subredes con distintos niveles de red, filtrando el tráfico para reducir la congestión.

7. Router o Enrutador

Une redes diferentes, especialmente LAN a través de WAN (Internet). Utiliza protocolos como NetBeui, IPX/SPX y TCP/IP.

8. Gateway o Pasarela

Interconecta redes con protocolos diferentes, realizando la traducción entre ellos. Poco usado en LANs con Ethernet y TCP/IP.

9. Modem

Permite que varios ordenadores compartan una conexión a Internet a través de un único módem (servicio ICS).

10. Firewall o Cortafuegos

Barrera entre redes (interna/privada y externa/pública) para proteger datos de accesos no autorizados.

11. Servidor Proxy

Software que controla el acceso a Internet y otros recursos, permitiendo limitar accesos, controlar la navegación y guardar elementos en caché.

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