RD Unidad 1: Principios de Comunicación y Redes

Redes de Computadoras Carrera de Software
Ph.D. Franklin Parrales 1
05/03/2022
Principios de
Comunicación y Redes
Unidad 1
Material docente compilado por el profesor Ph.D. Franklin Parrales Bravo
para uso de los cursos de Redes de Computadoras

05/03/2022
Objetivo general de la Unidad 1
Estudiar los fundamentos de las comunicaciones y redes,
mediante el análisis de los medios de transmisión y
modelos de capas que intervienen en una red, para
integrar los recursos tecnológicos de comunicaciones y
redes.

05/03/2022
Contenido
• Fundamentos y conceptos básicos de Redes y Comunicaciones
• Tipos de Redes
– Según su Topología: Anillo, Bus, Estrella, Jerárquica
– Según su Cobertura: LAN, MAN, PAN WAN
– Según su Relación Funcional: Punto a Punto, Cliente Servidor
• Medios de Transmisión:
– Espectro de Ondas
– Medios Guiados: Par Trenzado, Cable Coaxial, Fibra Óptica.
– Medios No Guiados: Ondas de radio, Microondas, Infrarrojo, Satelital
• Redes Wireless
• Elementos de networking: NIC, Switch, Repetidor, Router
• Arquitecturas de protocolos
• Modelos de Capas
• El modelo OSI.
• El modelo TCP/IP

05/03/2022
¿Qué son las redes?
En su nivel más elemental, una
red de equipos consiste en dos
equipos conectados entre sí con
un cable que les permite
compartir datos.
Todas las redes de equipos,
independientemente de su nivel
de sofisticación, surgen de este
sistema tan simple.
Aunque puede que la idea de
conectar dos equipos con un
cable no parezca extraordinaria,
al mirar hacia atrás se comprueba
que ha sido un gran logro a nivel
de comunicaciones
Una red es un conjunto de computadoras
conectadas entre sí en una base
permanente.
Esto puede significar dos computadoras
conectadas sobre un mismo escritorio, o
miles de computadoras alrededor de todo el
mundo conectadas a través de Internet,
para compartir recursos (Hardware y
Software).

05/03/2022
¿Por qué usar una red de equipos?
Con la disponibilidad y la potencia de los equipos personales
actuales, puede que se pregunte por qué son necesarias las redes.
Desde las primeras redes hasta los equipos personales actuales de
altas prestaciones, la respuesta sigue siendo la misma: las redes
aumentan la eficiencia y reducen los costes.
Las redes de equipos alcanzan estos objetivos de tres formas
principales:
• Compartiendo información (o datos).
• Compartiendo hardware y software.
• Centralizando la administración y el soporte.

05/03/2022
¿Por qué usar una red de equipos?
De forma más específica, los equipos que forman parte de una red pueden
compartir:
• Documentos (informes, hojas de cálculo, facturas, etc.).
• Mensajes de correo electrónico.
• Software de tratamiento de textos.
• Software de seguimiento de proyectos.
• Ilustraciones, fotografías, vídeos y archivos de audio.
• Transmisiones de audio y vídeo en directo.
• Impresoras.
• Faxes.
• Módems.
• Unidades de CD-ROM y otras unidades removibles, como unidades USB, etc.
• Discos duros.
Y existen más posibilidades para compartir. Las prestaciones de las redes
crecen constantemente, a medida que se encuentran nuevos métodos para
compartir y comunicarse mediante los equipos.

05/03/2022
Ingredientes de una red
•Elementos Físicos
•Medios de transmisión
•Dispositivos de emisión – recepción
•CPUs, memoria, etc.
•Hardware específico
Elementos lógicos
•Elementos lógicos que gestionen el proceso de intercambio de mensajes entre
los diferentes elementos con el fin de que la comunicación extremo – a –
extremo tenga lugar
-Software para redes de comunicaciones
-Firmware para redes de comunicaciones

05/03/2022
Elementos Físicos: señales y
comunicaciones
•Señal de información
Variación de una propiedad física (presión, voltaje, intensidad luminosa, etc.)
producida por un emisor, que es susceptible de ser recibida por un receptor
•Medio de transmisión
Soporte físico por el que viaja la señal de información
Ejemplos de transmisión de información
Transmisión analógica de voz a través del aire
Transmisión digital de datos a través de un par de cables

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Transmisión digital: parámetros de interés
Ancho de banda
•Mide la cantidad de información digital que se puede enviar por unidad de
tiempo
•La información digital se mide en bits
•Un bit es la información que transporta un dígito binario (normalmente 0 o 1)
•El ancho de banda se mide en bits por segundo
Retardo de transmisión
•Mide el tiempo que transcurre desde que el emisor envía un bit hasta que el
receptor lo recibe
•Se mide en segundos
Calidad de transmisión - BER (Bit Error Rate)
•Mide la probabilidad de que se produzca un error en la transmisión de un bit
debido a las alteraciones que el medio de transmisión añade sobre la señal
•No tiene unidades
Prefijos métricos en telecomunicaciones
mili (m) 10-3 Kilo (K) 103
micro () 10-6 Mega (M) 106
nano (n) 10-9 Giga (G) 109

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Contenido
• Tipos de Redes
• Redes Wireless
• El modelo OSI.

05/03/2022
Topologías
• Topología es la forma física en que esta
conectada una red
• Dependiendo de su topología las redes tienen
ciertas ventajas y desventajas
• Veremos:
– Anillo
– Bus
– Estrella
– Jerárquicas

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Topología de anillo
• Se compone de un
solo anillo cerrado

05/03/2022
Topología de Anillo Doble
• Igual a la anterior
• Pero incluye un
segundo anillo
redundante
– Para incrementar la
confiabilidad de la
red

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Ventajas Topología Anillo
• El sistema provee un acceso equitativo
para todas las computadoras
• El rendimiento no decae cuando muchos
usuarios utilizan la red.

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Desventajas Topología Anillo
• La falla de una computadora altera el
funcionamiento de toda la red.
• Es difícil de instalar.

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Topología en estrella
• Posee un nodo central
• Al que se conectan
todos los demas
• Ventaja
– Permite que todos los
demás se comuniquen
entre si
• Desventaja
– Nodo central falla, nadie
se puede comunicar

05/03/2022
Topología en estrella extendida
• Igual que la anterior
• Cada nodo que se
conecta al nodo
central
– También tiene una
topología estrella

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Ventajas Topología Estrella
• Estructura simple
• Cada PC es independiente de los demás
• Facilidad para detectar pc's que estén causando
problema en la red
• Fácil conexión a la red
• Son las mejores para aplicaciones que estén ligadas a
gran capacidad de procesamiento
• Permite añadir nuevas computadoras a la red.
• Control de tráfico centralizado.
• La falta de una computadora no afecta a la red.

05/03/2022
Desventajas Topología Estrella
• Limitación en rendimiento y confiabilidad
• Su funcionamiento depende del servidor
central
• Su crecimiento depende de la capacidad
del servidor central
• La distancia entre las estaciones de
trabajo y el servidor

05/03/2022
Topología de Bus
• Todos los equipos
– Conectados
directamente a un solo
medio
• Ventajas
– Todos los hosts están
conectados entre sí
• Desventaja
– Si se daña el único
medio, todos se
desconectan

05/03/2022
Ventajas Topología Bus
• Facilidad de añadir estaciones de trabajo
• Manejo de grandes anchos de banda
• Muy económica
• Soporta de decenas a centenas de
equipos
• Sistema de simple manejo

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Desventajas Topología Bus
• El tiempo de acceso disminuye según el número de
estaciones.
• Cuando el número de equipos es muy grande el tiempo
de respuesta es más lento.
• Las distorsiones afectan a toda la red.
• La rotura de cable afecta a muchos usuarios.
• Como hay un solo canal, si este falla, falla toda la red.
• El cable central puede convertirse en un cuello de
botella en entornos con un tráfico elevado,
• Es difícil aislar los problemas de cableado en la red

05/03/2022
Topología de Árbol (jerárquico)
• Esta topología es un ejemplo generalizado
del esquema de bus.
• El árbol tiene su primer nodo en la raíz, y se
expande para afuera utilizando ramas, en
donde se encuentran conectadas las demás
terminales.
• Ésta topología permite que la red se
expanda, y al mismo tiempo asegura que
nada más existe una "ruta de datos" ( data
path ) entre 2 terminales cualesquiera.

05/03/2022
Topología de Árbol (jerárquico)

05/03/2022
Topología de Malla Completa
• Cada nodo se enlaza
con los demás
– En forma directa
• Ventaja
– Cada nodo está
conectado con los
demás
– En forma redudante
• Desventaja
– Funciona con una
pequeña cantidad de
nodos

05/03/2022
Topología Malla Irregular
• No existe un patrón
obvio de enlaces y
nodos

05/03/2022
Ventajas Topología Malla
• Por tener redundancia de enlaces
presenta la ventaja de posibilitar caminos
alternativos para la transmisión de datos y
en consecuencia aumenta la confiabilidad
de la red.
• Como cada estación esta unida a todas
las demás existe independencia de las
otras máquinas

05/03/2022
Desventajas Topología Malla
• Baja eficiencia de las conexiones o
enlaces, debido a la existencia de enlaces
redundantes.
• Poco económica debido a la abundancia
de cableado.
• Control y realización demasiado complejo
pero maneja un grado de confiabilidad
bastante aceptable

05/03/2022
Topologías
• Actualmente se usan combinaciones de
esta tecnología
• Por ejemplo bus-estrella

05/03/2022
Topología

05/03/2022
Topología de red: ejemplos
Red
completamente
conectada
Red
centralizada en
estrella
Red en anillo
unidireccional
Red en bus con
medio compartido
¿Requiere mecanismo de direccionamiento? (Identificar cada destinatario a
través de un nombre único)
¿Requiere mecanismo de encaminamiento? (Determinar el camino a seguir
entre varios posibles)

05/03/2022
Contenido
• Tipos de Redes
• Redes Wireless
• El modelo OSI.

05/03/2022
Tipos de Redes
• Según el área que cubren, las redes
pueden ser clasificadas en:
– Redes de Area Local (LAN)
– Redes de Area Urbana (MAN)
– Redes de Area Personal (PAN)
– Redes de Area Amplia (WAN)

05/03/2022
Redes de Área Local: LAN
• Son redes privadas localizadas en un edificio o campus.
• Su extensión es de algunos kilómetros.
• Muy usadas para la interconexión de computadoras
personales y estaciones de trabajo.
• Se caracterizan por: tamaño restringido, tecnología de
transmisión, alta velocidad y topología.
• Son redes con velocidades entre los 1 y 1000 Mbps,
tiene baja tasa de errores.
• Son siempre privadas.

05/03/2022
Redes de Área Local: LAN
• Alcance: conecta ordenadores localizados en la misma
oficina, departamento o edificio.
• Conexión: suele ser mediante cable (también inalámbricas)
• Redes Privadas: los medios de conexión de las líneas
utilizadas son propiedad de la empresa.
Ejemplos: Aula, Oficina, Hogar…

05/03/2022
Redes de Área Metropolitana: MAN
• Básicamente son una versión más grande de una red
LAN y utiliza normalmente tecnología similar.
• Puede ser pública o privada.
• Una MAN puede soportar tanto voz como datos.
• Teóricamente una MAN es de mayor velocidad que una
LAN, pero ha habido una división o clasificación:
privadas que son implementadas áreas de tipo campus
debido a la facilidad de instalación de Fibra Óptica y
publicas de baja velocidad (<2 Mbps), como Frame
Relay, ISDN, T1-E1, etc.

05/03/2022
Redes de Área Metropolitana: MAN
• Alcance: conecta varias LAN localizadas en la misma
ciudad, área industrial, o varios edificios.
• Conexión: suele ser mediante cable (también inalámbricas)
en las LAN, pero necesitan dispositivos repetidores de más
alcance, alquilados a otras empresas públicas o propios.
• Redes Privadas o Públicas: los medios de conexión de
las líneas utilizadas pueden ser propiedad de la empresa,
utilizar una línea pública alquilada (Ej. ADSL de Telefónica o
de ONO).
Ejemplos: Red de empresas en un polígono industrial, Campus
universitario, Red de servicios municipales

05/03/2022
Redes de Área Personal: PAN
• Es el tipo de red que conecta dispositivos
cercanos a la computadora o al usuario
– Conexión inalámbrica entre teléfonos
celulares
• Conexión a través de Bluetooth

05/03/2022
Redes de Área Extensa: WAN
• Son redes que cumplen una amplia región geográfica, a
menudo un país o un continente.
• Los sistemas finales están conectados a una subred de
comunicaciones.
• En la mayoría de las redes de amplia cobertura se
pueden distinguir dos componentes: Las líneas de
transmisión y los elementos de intercambio
(Conmutación).
• Las redes de área local son diseñadas de tal forma que
tiene topologías simétricas, mientras que las redes de
amplia cobertura tienen topología irregular

05/03/2022
Redes de Área Extensa: WAN
• Alcance: conecta ordenadores localizados en cualquier
sitio del mundo.
• Conexión: Líneas Telefónicas, Fibra óptica, satélites…
• Redes Públicas: los medios de conexión de las líneas
utilizadas son propiedad una empresa de telecomunicaciones
que las alquila al público y empresas en general.
Ejemplo: INTERNET

05/03/2022
Contenido
• Tipos de Redes
• Redes Wireless
• El modelo OSI.

05/03/2022
Redes Cliente-Servidor
Son redes en las que uno o más ordenadores (SERVIDORES), son los que
controlan y proporcionan recursos y servicios a otros (CLIENTES).
Redes Punto a Punto (P2P)
Son redes en las que todos los ordenadores tienen el mismo estatus en la
red y deciden que recursos y servicios dan al resto. Cada PC puede hacer
de CLIENTE o SERVIDOR.

05/03/2022
P2P: Peer-to-peer
• Usado para pequeñas redes.
• Todos los computadores son tratados de
la misma forma, es decir con capacidades
de procesamiento.
• Cada computadora tiene acceso directo
sobre las otras o sobre dispositivos
perisféricos.

05/03/2022
P2P: Peer-to-peer
• Todos los nodos son
clientes y servidores
– Proveen y consumen datos
– Cualquier nodo puede
iniciar conexión
• Sin fuente de datos
centralizada
• “The ultimate form of
democracy on the Internet”
– “The ultimate threat to copy-
right protection on the
Internet

05/03/2022
P2P: Peer-to-peer
• El estado y el comportamiento se
distribuyen entre pares que pueden actuar
como clientes o servidores.
• Peers: componentes independientes, que
tienen su propio estado e hilo de control.
• Conectores: protocolos de red, a menudo
personalizados.
• Elementos de datos: mensajes de red

05/03/2022
Cliente/servidor
• Computadoras comparten la carga de trabajo
con el servidor (procesamiento).
• Se necesita software especializado tanto
para los nodos como para el servidor.
• DBMS emplean esquema cliente/servidor.
La BD se almacena en el servidor, el sistema
de administración de la BD reside en el
servidor.
• En el cliente residen las herrramientas e
desarrollo y las de interfase hacia el usuario
final.

05/03/2022
El servidor es una
computadora de gran
potencia y capacidad que
actúa de árbitro y juez de
la red, la maneja, controla
su seguridad y distribuye
el acceso a los recursos y
los datos.
En las redes punto a punto
ningún ordenador está por
encima de otro, sino que
existe una especie de
democracia y los recursos
son distribuidos según
desee el usuario de cada
ordenador.
Servidor
Cliente
Árbitro y Juez
Cliente/Servidor

05/03/2022
Arquitectura Cliente/Servidor
• La pregunta:
• ¿Cuál es la localización óptima de:
– Poder de Procesamiento
– Almacenaje de Datos
• Las posibilidades:
– En un centro global de cómputo
– En centros locales de cómputo
– En la máquina del usuario
– Cualquier combinación de las anteriores

05/03/2022
Ubicación del Poder de Cómputo
en una Compañía
Empleados
Centro de Computo
Departamento
Centro de Cómputo
Empresa

05/03/2022
• La pregunta:
¿Cuál es la localización óptima de:
–Poder de Procesamiento
–Almacenaje de Datos
–En un centro global de cómputo
–En centros locales de cómputo
–En la máquina del usuario
–Cualquier combinación de las anteriores

05/03/2022
Procesamiento Centralizado
Red Estrella
Mainframe
Terminales Tontas

05/03/2022
Beneficios:
Manejo Profesional de Datos
Seguridad
Acceso Simple a Datos Comunes
Costo Bien Definido
Bajo el control del Departamento de Sistemas

05/03/2022
Pero...
Mainframe Computer
El poder de procesamiento esta
limitado por la física:
1 GIPS : 10-9 s/instruccion : d < 30 cm
1 TIPS : 10-12 s/instruccion : d < 0.3 mm

05/03/2022
Las interfaces gráficas ponen demasiada presión sobre las
comunicaciones
Esta pantalla = 892,800 bytes
Si se transmite a 28 Kb/s toma 248 s.
Mainframe
Pero...

05/03/2022
Pero...
Los Departamentos de Sistemas
son percibidos como no amigables
No
Pasar
Sistemas
Atención:
Viernes,
11:45-12:00

05/03/2022
• La pregunta:

05/03/2022
Computadoras Personales Independientes
La Reacción:

05/03/2022
Pero...
¿Acceso a datos comunes?
Riesgo de Pérdida de Datos
Costo de periféricos
Mantenimiento de Software
Limitado poder de Procesamiento
Costos ocultos (TCO)

05/03/2022
• La pregunta:

05/03/2022
Muchas computadoras
con características dependientes
del trabajo a realizar
interconectadas mediante
una red de computadoras

05/03/2022
Red de Computadoras

05/03/2022
Beneficios
• Almacenaje Compartido
– Acceso a datos comunes
– Facilidades de respaldo profesional
– Mantenimiento centralizado de software y
datos
• Poder de Procesamiento Compartido
– Descarga de computadores centrales
– Ayuda a máquinas personales en caso de
necesidad
• Compatición de Periféricos

05/03/2022
Contenido
• Tipos de Redes
• Redes Wireless
• El modelo OSI.

05/03/2022
Medios de Transmisión
• Las redes transmiten sus datos a través
de algún medio físico.
• Este medio físico fija las características
máximas de velocidad (ancho de banda) y
tasa de errores.
• Los medios pueden ser:
– Guiados
– No guiados

05/03/2022
Contenido
• Tipos de Redes
• Redes Wireless
• El modelo OSI.

05/03/2022
Espectro electromagnético

05/03/2022
Contenido
• Tipos de Redes
• Redes Wireless
• El modelo OSI.

05/03/2022
Transmisión símplex, dúplex y semidúplex
•Conexión dúplex (dúplex total, full duplex):
•Permite el flujo de tráfico en ambas direcciones de manera simultánea
•Ejemplo: Una calle ancha de doble sentido por donde pueden circular dos
coches a la vez
•Conexión símplex:
•Permite el flujo de tráfico en una sola dirección
•Ejemplo: Una calle de un solo sentido
•Conexión semidúplex (half-duplex):
•Permite el flujo de tráfico en ambas direcciones, pero sólo en un sentido a la vez
•Ejemplo: Una calle estrecha de doble sentido donde sólo puede circular un
coche a la vez

05/03/2022
Medios de Transmisión Guiados
• Los principales medios de transmisión
son:
– Par trenzado
– Cable Coaxial
– Fibra Óptica

05/03/2022
Par Trenzado (UTP/STP)

05/03/2022
Par Trenzado

05/03/2022
Par Trenzado blindado (STP)
• Combina las técnicas de blindaje, cancelación y trenzado de
cables.
• Proporciona resistencia contra la interferencia
electromagnética y de la radiofrecuencia sin aumentar
significativamente el peso o tamaño del cable.
• Tiene las mismas ventajas y desventajas que el cable UTP.
• Es más caro que el cable UTP.
• El blindaje en el STP no forma parte del circuito de datos y,
por lo tanto, el cable debe estar conectado a tierra en ambos
extremos.
• Si la conexión a tierra no está bien realizada, el STP puede
transformarse en una fuente de problemas, ya que permite
que el blindaje actúe como si fuera una antena.
• Tiene limitación de distancia.

05/03/2022

05/03/2022
• Máxima velocidad: 1000 Mb/s
• Costo por nodo: barato
• Máxima longitud: 100 metros

05/03/2022

05/03/2022
Par trenzado UTP
• Máxima velocidad: 1000 Mb/s
• Costo por nodo: moderado
• Menos interferencia electromagnética

05/03/2022
Medios de transmisión:
Cables de Par trenzado
•Un par de alambres de cobre aislados y trenzados helicoidalmente
•Buena calidad de transmisión para distancias cortas (centenares de
metros)
•Existen diferentes clases dependiendo del tipo de trenzado y del
diámetro
•Categoría 3:
-Bucle local para abonados de telefonía fija
-Ethernet 10Mbps
•Categoría 5:
-Ethernet 100Mbps

05/03/2022
son:
– Par trenzado
– Cable Coaxial
– Fibra Óptica

05/03/2022
Cable Coaxial

05/03/2022
Medios de transmisión:
Cable Coaxial
•Un alambre de cobre rígido, rodeado de un material
aislante, que está, a su vez, forrado de un conductor
cilíndrico
•Buena calidad de transmisión para distancias
intermedias (algunos kilómetros)
-Los primeros sistemas Ethernet lo utilizaban
-Redes HFC (Hibrid Fiber Coaxial) de televisión por
cable

05/03/2022
Cable Coaxial
• Máxima velocidad: 10 Gb/s
• Costo por nodo: barato
• Poca interferencia electromagnética

05/03/2022
son:
– Par trenzado
– Cable Coaxial
– Fibra Óptica

05/03/2022
Fibra Optica

05/03/2022
Ley de Snell
sin 1
sin 2
=
n2
n1
2
1
n2
n1

c
n2
n1
>c
n2
n1
n2 < n1

05/03/2022
Fibra optica
n1
n2
n2 < n1
Protección

05/03/2022
Fibra Multimodo
Diametro : > 50 
Bajo costo pero bajo ancho de banda
Debido a la dispersión

05/03/2022
Fibra Monomodo
Diametro : < 5 
Mayor costo, pero mayor ancho de banda y longitud

05/03/2022
Transmisión por fibra óptica
•Fibra óptica
•Fibra de vidrio (cristal de ventana) que transporta impulsos de luz
•Buena calidad de transmisión para distancias largas (centenares de kilómetros)
•Altísimas tasas de transmisión
-Anchos de bada típicos: 10 Gbps
-Anchos de banda máximos: 50 Tbps
•Inmune al ruido electromagnético
•Muy difícil de “pinchar”
•Múltiples aplicaciones en las que se requieran elevadas tasas de transmisión
-Redes de área local (FDDI)
-Redes troncales de telefonía (SDH – SONET)
-Núcleo de las redes de datos (Internet)
-Etc.

05/03/2022
Fibra Optica
• Velocidad Máxima: 100 GB/s
• Costo por nodo: elevado
• Longitud máxima:
– Monomodo: hasta 3 Km
– Multimodo: hasta 2 Km

05/03/2022
Contenido
• Tipos de Redes
• Redes Wireless
• El modelo OSI.

05/03/2022
Velocidad de Transmision
• Cantidad de información que pueden
transmitir cada segundo.
• Es medida en BPS (bits per second)
• Ancho de banda: Rango de frecuencias
que componen a una señal. Diferencia
entre la frecuencia mas alta y mas baja de
un canal de Tx.
• Más usuarios → reduce ancho de banda
→ Tx lenta.

05/03/2022
Enlaces inalambricos
• Permite enviar señales a través del aire o
espacio sin necesidad de un medio fisico.
– Radio
– Microondas
– Satelite
• Usos comunes
– Pagers
– Telefonos celulares
– PDA

05/03/2022
Radiofrecuencia

05/03/2022
Transmisión a través de ondas radioeléctricas
•Las señales viajan como ondas radioeléctricas
•No existe ningún tipo de “cable” que sirva de “guía”
•Se interceptan con facilidad
•Muy sensibles al entorno de propagación
-Reflexiones, desvanecimientos
-Obstrucción de objetos, Interferencias
•Aplicaciones
-Microondas terrestres
-Canales de hasta 45Mbps
-Redes de área local
-Diferentes estándares: 10Mbps, 54Mbps
-Redes de telefonía móvil
-GSM, 3G
-Comunicaciones por satélite
-Canales de hasta 56Mbps
-Geoestacionarios: 270ms de retardo de extremo a extremo
-LEOS

05/03/2022
– Radio
– Microondas
– Satelite
• Usos comunes
– Pagers
– PDA

05/03/2022
Microondas
• Terrestres y satelitales
• Frecuencias típicas de 1 a 20 GHz
• Las microondas necesitan línea de vista.
– Para microondas terrestres la línea de vista
es de 50 Km. y puede extenderse a 80 con
torres de 100 m.
– Las LAN inalámbricas pueden operar en las
bandas de 2.4 (Industrial, Scientifical and
Medical, Wi-Fi 802.11b y 11g) y 5 GHz
(802.11a).

05/03/2022
– Radio
– Microondas
– Satelite
• Usos comunes
– Pagers
– PDA

05/03/2022
Satélites
•Basado fundamentalmente en satélites geoestacionarios
•Hasta 56 Mbps en bajada, hasta 384 Kbps en subida
•Retardos elevados (300ms)
•La única solución posible para acceso en entornos rurales remotos
•Dos posibilidades
-Subida por modem – bajada por satélite
-Requiere sólo antena receptora (mucho más barata)
-Requiere la presencia de una línea telefónica apropiada
-Subida por satélite – bajada por satélite
-Requiere antena y equipamiento emisor (mucho más caro)
-No requiere ningún elemento adicional (aparte de la potencia eléctrica)

05/03/2022
Satélites
• Geoestacionarios
– a 36000 Km. sobre el ecuador
– retardo de propagación
• Bandas de frecuencias (GHz)
– C 3.7-4.2 5.925-6.425
– Ku 11.7-12.2 14-14.5
– L 1.6465-1.66 1.545-1.5585

05/03/2022

05/03/2022
Contenido
• Tipos de Redes
• Redes Wireless
• El modelo OSI.

05/03/2022
¿Qué es una red inalámbrica(wireless)?
Red que usa el aire como medio de comunicación.
Utiliza tecnología de radio frecuencia, por ejemplo:
IEEE 802.11,
Bluetooth
Home RF y
Soluciones de Radio Frecuencia, RF
Permite mayor movilidad a los usuarios
¿Cómo funciona una red wireless?
Básicamente en forma similar a una red Ethernet pero teniendo como
medio de transporte el aire.
En este caso el protocolo utilizado se conoce como CSMA/CA
Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance.
Por ejemplo: el estándar IEEE 802.11

05/03/2022
Redes de área local inalámbricas
•WLAN (Wireless LAN)
•Red de área local sin cables (transmisión por radio)
•Cobertura: depende de la direccionalidad de las antenas y de las
características del entorno (paredes, obstáculos, etc). Normalmente
limitada a algunas decenas de metros (indoor) o a algunos
centenares de metros (outdoor)
•Se puede ofrecer cobertura en áreas mayores utilizando varias
WLANs coordinadas
•En general son más baratas que las LAN cableadas
•En general son más lentas que las LAN cableadas
•Existen varios estándares, los más populares en la familia IEEE
802.11

05/03/2022
Redes de área local inalámbricas
Estación
base
Hosts
móviles
router
•WLAN (Wireless LAN)
•La interconexión entre los nodos terminales y el
router corporativo se realiza a través de un
enlace inalámbrico
•El medio de transmisión (aire) es compartido
•Muy sensible a interferencias electromagnéticas
•Existen numerosos estándares
-IEEE 802.11b (WiFi): 11Mbps
-IEEE 802.11a: 54Mbps
-IEEE 802.11g: 54Mbps
¿Qué sucede con la privacidad?

05/03/2022
WiFi
Wireless Fidelity (marca comercial)
•Familia de estándares para WLAN basados en IEEE 802.11
•En el futuro podría incluir otros estándares (IEEE 802.16, etc.)
•Los productos certificados WiFi pueden incluir el logo correspondiente que
garantiza que han superado un conjunto de pruebas de interoperabilidad
Ventajas con respecto a 3G
•Velocidades de acceso más elevadas
•Costes de despliegue mucho más bajos
•Muy bien integrada con las tecnologías PC
•Bandas de transmisión de libre acceso (cualquiera puede tener “su propia red”)
Inconvenientes con respecto a 3G
•Menor seguridad
•Menores zonas con cobertura
•Menos espectro disponible
•Mayor consumo de potencia (problema si el dispositivo el móvil)
•Bandas de transmisión de libre acceso (cualquiera puede “interferir”)
•Iniciativa FON frente a operadores telefónicos 3G: ventajas e inconvenientes

05/03/2022
IEEE 802.11
•Conjunto de estándares para WLAN
•Son los estándares certificados por la marca WiFi
actualmente
•802.11b: Banda de 2.4 GHz (libre), 11Mbps
•802.11g: Banda de 2.4 GHz (libre), 54Mbps
•802.11a: Banda de 5GHz (libre), 54Mbps
•802.11i: Mecanismos de seguridad
•802.11n: (En preparación), 540Mbps

05/03/2022
IEEE 802.11b
•CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance): Acceso
múltiple con detección de portadora evitando colisiones
•Similar, en los aspectos esenciales, a Ethernet
•11Mbps en condiciones óptimas, 5Mbps en condiciones realistas
•Banda de 2.5GHz
•Absorción por metal, agua, paredes gruesas, etc.
•Interferencias con microondas, teléfonos inalámbricos, Bluetooth, etc.
•14 canales posibles, sólo algunos disponibles sin licencia según paises
•Máxima potencia: 100mW
•Seguridad basada en WEP (problemas conocidos) y más recientemente WPA
•Cobertura:
•Varios kilómetros con antenas direccionales de alta ganancia
•Centenares de metros en campo abierto
•Decenas de metros en edificios
•Disponible comercialmente desde 1999

05/03/2022
IEEE 802.11a
•CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance): Acceso
múltiple con detección de portadora evitando colisiones
•Similar, en los aspectos esenciales, a IEEE 802.11b
•54Mbps en condiciones óptimas, 25Mbps en condiciones realistas
•Banda de 5GHz
•Mucha Absorción por metal, agua, paredes gruesas, etc.
•Menos interferencias que en la banda de 2.4GHz
•Cobertura: Menor que con 802.11b
•Disponible comercialmente desde 2001

05/03/2022
Redes de área extendida inalámbricas: WiMAX
•WMAN (wireless MAN)
•Redes de área extendida basadas transmisión inalámbrica
•Distancias de hasta decenas de kilómetros
•Anchos de banda similares a los de las WLAN
•Son todavía poco comunes pero se están empezando a utilizar para:
• Proporcionar acceso a Internet (last mile)
•Conectar WLANs lejanas
•Varios estándares, los más populares en la familia IEEE 802.16
•WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access
•WiMAX es una certificación para fomentar interoperabilidad en la familia de
estándares IEEE 802.16
•IEEE 802.16 (2002)
•Banda de 10 a 66 GHz (requiere visbilidad directa)
•Admite servicios diferenciados
•Hasta 120Mbps (la velocidad depende de la distancia)
•Comunicación punto-a-multipunto (requiere estación base)
•IEEE 802.16a (2003)
•Banda de 2 a 11GHz (no necesita visibilidad directa)
•Comunicación mesh (no requiere estación base)

05/03/2022
Redes de área extendida inalámbricas: WiMAX
WiMAX y 4G

05/03/2022
Redes personales inalámbricas
•WPAN (wireless PAN)
•Red personal sin cables
•Extensión: unos metros
•Anchos de banda similares a los de WLAN
•Muy usado para conexión de dispositivos de uso personal
(móvil, auriculares, cámara de fotos, PDA, ordenador,
impresora, etc.)
•Varios estándares: Bluetooth, IEEE 802.15, IrDA
•Estándares con hilos similares: USB, Firewire
•Bluetooth
•Distancia máxima de unos 10 metros
•Banda de 2,45GHz
•Velocidad de hasta 723Kbps
•Algunos problemas de seguridad

05/03/2022
Contenido
• Tipos de Redes
• Redes Wireless
• El modelo OSI.

05/03/2022
Tarjetas de Red: NIC
También conocidas como NIC (Network Interface Card), se instalan dentro del
ordenador y son las que hacen posible la conexión del PC con la Red.
Traducen la información que circula por el cable/ondas de la red, al lenguaje
que entiende el ordenador y viceversa.
Cable Inalámbricas

05/03/2022
Repeater (Repetidor)
Es un dispositivo electrónico que conecta dos segmentos de una misma
red, transfiriendo el tráfico de uno a otro extremo, bien por cable o
inalámbrico.
Los segmento de red son limitados en su longitud, si es por cable,
generalmente no superan los 100 M., debido a la perdida de señal y la
generación de ruido en las líneas. Con un repetidor se puede evitar el
problema de la longitud, ya que reconstruye la señal eliminando los ruidos
y la transmite de un segmento al otro.
En la actualidad los repetidores se han vuelto muy populares a nivel de
redes inalámbricas o WIFI. El Repetidor amplifica la señal de la red LAN
inalámbrica desde el router al ordenador.
Un Receptor, por tanto, actúa sólo en el nivel físico o capa 1 del modelo
OSI.

05/03/2022
Dispositivos Distribuidores
Son dispositivos capaces de concentrar, distribuir, incluso guiar, las señales
eléctricas de las estaciones de trabajo de la red.
• HUB (Concentrador): solamente recoge y
distribuye señales entre los ordenadores de
la red. Un Hub, por tanto, actúa sólo en el
nivel físico o capa 1 del modelo OSI.
• SWITCH (Conmutador): además de concentrar
señales, puede seleccionar el envío de paquetes
y lleva estadísticas de tráfico y errores en la red.
Actúan como filtros, en la capa de enlace de
datos (capa 2) del modelo OSI.
• ROUTER (Encaminador): además de las tareas
anteriores es capaz de guiar una transmisión por el
camino mas adecuado (Enrutamiento). Es el
utilizado para la conexión de un PC o una red a
INTERNET. Actúan en los tres niveles inferiores del
modelo OSI: físico, enlace de datos y red.

05/03/2022
Modem
• MODulation/DEModulation
• Es el mas popular de los dispositivos
empleados para Tx de datos sobre lineas
telefonicas.
• Traduce señales digitales de una
computadora a analógicas para ser
transmitidas a través de la línea telefónica
(modulacion)y viceversa (demodulación).

05/03/2022
Contenido
• Tipos de Redes
• Redes Wireless
• El modelo OSI.

05/03/2022
¿Qué es un Protocolo?
• Es un conjunto de reglas para el
cumplimiento de una tarea especifica dentro
del proceso de la comunicación.
• Qué tipo de reglas?
– Reglas para la conexión física de los equipos a
los medios de transmisión.
– Para el manejo de errores
– Para el manejo de congestión
– Para determinar la ruta mas adecuada.
– Para la interoperabilidad de las aplicaciones.

05/03/2022
Arquitecturas de redes
• La comunicación es siempre entre, al menos, dos
partes, los cuales establecen una "conversación" o
sesión a través de las redes, requiriéndose que
ambas partes estén de acuerdo en ciertas cosas
básicas :
– en establecer la comunicación
– en el formato de los datos
– en la velocidad de transmisión de los datos
– en definir direcciones
– en definir numeración de los paquetes para mantener el
orden y "ventanas" para el envío y recepción los paquetes.
– otros mecanismos por ejemplo para el manejo de los
errores de transmisión, desconexión, llamada cobro
revertido, etc.

05/03/2022
Arquitecturas de redes (Cont…)
• Es frecuente que estos sistemas de control
se incorporen por software a cada uno de los
dispositivos de la red. Bajo el concepto de
Ingeniería de software, es común encontrar
el software organizado en capas o layers en
los cuales se agrupan "especializaciones" de
la secuencia de tareas a realizar.
• Al conjunto de capas y protocolos se le
denomina arquitectura de red.

05/03/2022
Arquitecturas comúnmente usadas
• Inicialmente (años 60’s y 70’s) habian
muchas arquitecturas.
– DECnet, XNS (Xerox Network System),
SNA(Systems Network Architecture), etc.
• En la actualidad la arquitectura mas usada es
TCP/IP
– Transmision Control Protocol/Internet Protocol
– Usada en internet
• IP se refiere a cualquier red interna, no exclusivamente
“la internet”

05/03/2022
Arquitectura referencial OSI
• A fin de garantizar la interoperabilidad entre
las diversas arquitecturas, se hizo necesario
crear un modelo de referencia:
– Arquitectura OSI (Open System Interconnection)
• OSI: modelo conceptual que define un patrón
general a ser seguido por otras arquitecturas
de redes, en busca de interoperabilidad entre
ellas.
• El modelo consta de 7 capas.
• Es un excelente modelo empleado para fines
académicos.

05/03/2022
Contenido
• Tipos de Redes
• Redes Wireless
• El modelo OSI.

05/03/2022
Modelo de Capas
• Las redes de computadoras están
organizadas lógicamente en forma de
capas.
• Cada capa se encarga de una tarea en
particular de la comunicación
• Vamos a tomar como ejemplo una
comunicación humana por capas

05/03/2022
Una negociación diplomática
Traducción
Encriptación
Transmisión
Punto de Acceso a Servicio
Argumentos Políticos

05/03/2022
Encriptación
Transmisión
Puntos de Acceso
Mensajes en un mismo idioma

05/03/2022
Transmision
Service Access Points
Mensajes en el mismo idioma
Mensajes Encriptados

05/03/2022
Argumentos políticos
Service Access Points
Mensajes encriptados
Mensajes en el mismo idioma
Ondas electromagnéticas

05/03/2022
Contenido
• Tipos de Redes
• Redes Wireless
• El modelo OSI.

05/03/2022
Modelo OSI
• Basados en
este modelo se
construyen la
mayoría de los
protocolos de
comunicación
entre
computadoras
• El más
famoso, usado
por Internet:
TCP/IP
(próximo tema)

05/03/2022
El Modelo OSI
• La ISO elaboró un modelo de red
– Como referencia
• Para ayudar a los diseñadores de red
– A implementar redes que se puedan comunicar
• Open Systems Interconnection
– Intentó convertirse en el estandar de Arquitecturas de
Software de Comunicación
– Pero nunca lo logró
– Es un modelo de estructura jerarquica
• Compuesto de 7 capas

05/03/2022
El Modelo OSI
◼ Divide las funciones de un protocolo
 En una serie de capas
◼ Cada capa
 Solo depende de la capa anterior
 Y exporta funcionalidad a la capa
siguiente
◼ Normalmente las capas superiores
 Se implementan en software
◼ Y las capas las capas inferiores
 Se implementan en harware

05/03/2022
LAYERS O CAPAS
• Por qué un modelo de red dividido en capas?
– Modularidad
• Los cambios en una capa no afectan otras
• Los distintos fabricantes pueden trabajar en cualquier capa
• Cada capa es un modulo mas sencillo de entender y manejar
– Interoperabilidad
• Los equipos y software con distintas tecnologias
• Pueden comunicarse entre si

05/03/2022
Aplicación: Layer 7
• Es la capa más cercana al
usuario
• Suministra servicios de red a las
aplicaciones del usuario.
• Ejemplo:
– Correo Electrónico,
– HTTP(Web)
– Transferencia de archivos, etc

05/03/2022
Presentación: Layer 6
• Garantiza que la información
– Enviada por la capa de aplicación
– Pueda ser leída por la capa de aplicación de
otro
• Funciones principales:
– Formateo de datos
– Cifrado de datos
– Compresión de datos

05/03/2022
Sesión: Layer 5
• Establece, administra y
finaliza las sesiones
– Entre 2 hosts que se están
comunicando

05/03/2022
Transporte: Layer 4
• Transporta los datos
• Regula el flujo de información
• Provee
– Calidad de servicio, confiabilidad,
– Detección y corrección de errores
• Se encarga de reensamblar
– Los datos enviados por el host
emisor
– Para el host receptor

05/03/2022
Red: Layer 3
• Es una capa compleja
– Que proporciona conectividad,
• Se encarga de
– Seleccionar la mejor ruta y el
direccionamiento,
– Entre dos sistemas de hosts
– Ubicados en redes geográficamente distintas

05/03/2022
Enlace de Datos: Layer 2
• Proporciona confiabilidad
– De transferencia de datos
– A través de un enlace físico
• Se ocupa del direccionamiento físico,
– La topología de red,
– El acceso a la red,
– La notificación de errores,
– Entrega ordenada de tramas y control de flujo

05/03/2022
Física: Layer 1
• Define las especificaciones
– Eléctricas, Mecánicas,
– De procedimiento y funcionales
– Para activar, mantener y desactivar el
enlace físico entre sistemas finales.
• Se especifican
– Tipos de cables,
– Conectores, voltajes y velocidades de
datos

05/03/2022

05/03/2022
Encapsulamiento
• Cuando un computador(A) envia datos a otro
(B)
– Los datos deben empaquetarse(encapsularse)
• La idea es rodear los datos
– Con la información necesaria para el protocolo
• A medida que los datos bajan por la capas
– Reciben encabezados,
– Información final y otros tipos de información.

05/03/2022
EJEMPLO

05/03/2022
Modelo de referencia OSI
◼ Capa de aplicación (7)
◼ Capa de presentación (6)
◼ Capa de sesión (5)
◼ Capa de transporte (4)
◼ Capa de red (3)
◼ Capa de enlace (2)
◼ Capa física (1)
Orientadas a la aplicación
Orientadas a red
Capas
inferiores
Capas
superiores

05/03/2022
Capas dependientes de la red
• Capa física
– Resuelve los problemas entre la interfaz física en el equipo
del usuario y la red
– Cuatro características importantes:
• Mecánica
• Eléctricas
• Funcionales
• De procedimientos
– Se implementa usando hardware
– Estándares de capa física
• EIA-232-F, RDSI (ISDN), LAN

05/03/2022
• Capa de enlace de datos
– Ordena los bits de datos en grupos llamados
tramas
– Responsable por la transmisión de datos
confiable y libre de errores punto a punto
– Si ocurre error requiere la corrección o
retranasmisión
– Protocolos: HDLC, LAPB, LLC, LAPD, PPP

05/03/2022
• Capa de red
– Responsable por el ruteo de mensajes a
través de la red
– Única capa responsable por el tipo de red de
conmutación usada para rutear los datos
– Conmutación de circuitos o conmutación de
paquetes

05/03/2022
Capas orientadas a la aplicación
• Capa de transporte
– Responsable de:
• Monitorear la calidad del canal de comunicaciones
• Seleccionar el servicio de comunicación más
eficiente basado en la confiabilidad requerida para
una transmisión en particular
• Primera capa de “extremo a extremo”

05/03/2022
• Capa de sesión
– Proporciona mecanismos para controlar el
diálogo entre las aplicaciones de los sistemas
finales:
• Control de diálogo
• Agrupamiento
• Recuperación

05/03/2022
• Capa de presentación
– Provee servicios de conversión de código y formato
• Operaciones de impresión
– Define la sintaxis de la información transmitida
– Proporciona medios para seleccionar y modificar la
representación utilizada
• Transferencia de archivos entre hosts heterogéneos
– Compresión de datos
– Encripción de datos

05/03/2022
• Capa de aplicación
– Provee a las aplicaciones un medio para
accesar al entorno de red
• Acceso remoto a terminal (TELNET)
• Transferencia de archivos (FTP)
– Estadísticas y diagnósticos de la red pueden
ser implementadas en esta capa

05/03/2022
Contenido
• Tipos de Redes
• Redes Wireless
• El modelo OSI.

05/03/2022
•Conjunto básico de protocolos de comunicación de redes,
•Popularizado por Internet

05/03/2022
Arquitectura TCP/IP
• Arquitectura dominante comercialmente
• Fue especificado y utilizado
intensivamente antes que OSI
• Su investigación desarrollada con fondos
del DOD
• Usado en Internet

05/03/2022
LAYERS
• Aplicación:
– Representación, formateo de datos, control de dialogo
– Modelo OSI → Aplicación, Presentación y Sesión
• Transporte:
– Calidad de Servicio, confiabilidad, detección y corrección de
errores.
• Internet
– Determinación de la mejor ruta y conmutación de paquetes.
• Acceso a Red:
– Detalles de capa física y enlace de datos en modelo OSI

05/03/2022

05/03/2022
OSI vs. TCP/IP

05/03/2022
Capa de acceso a la red
• Intercambio de datos entre el sistema final y la
red
• Provee direccionamiento del destino
• Proporciona servicios como el manejo de
prioridades
• Depende del tipo de red
– WAN ➔ X.25
– LAN ➔ IEEE 802.3 (Ethernet)

05/03/2022
Capa de internet (IP)
• Los sistemas finales pueden estar
conectados a diferentes redes
• Ejecuta funciones de ruteo entre múltiples
redes
• Implementada en ruteadores y en
sistemas finales

05/03/2022
Capa de transporte
• Entrega confiable de datos
• Ordenamiento de datos entregados
• Usa el Transmission Control Protocol
(TCP), o el User Datagram Protocol (UDP)

05/03/2022
Capa de aplicación
• Soporta las aplicaciones de usuario
– HTTP
– Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)
– Telnet
– FTP

05/03/2022
Operación TCP/IP

05/03/2022
Protocolos TCP/IP
• Protocolo:
– Conjuntos de reglas para la comunicación
• Para que todas las computadoras en
Internet puedan intercambiar información,
tienen que hablar todas un mismo idioma:
TCP/IP

05/03/2022
Protocolos TCP/IP
• En realidad son un conjunto de protocolos,
uno para cada capa
– IP (Internet Protocol) – Capa de Red
– TCP (Transport Control Protocol) – Capa de
Transporte
• Sobre estos protocolos corren las
aplicaciones conocidas de Internet (e-mail,
web, chat, etc)

05/03/2022
Conjunto de protocolos TCP/IP

05/03/2022
Principios de
Comunicación y Redes
Unidad 1
Final de la unidad

RD Unidad 1: Principios de Comunicación y Redes

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