TEORÍA "PRÁCTICA" SOBRE REDES

Objetivo del manual

    El objetivo de este manual es tratar de explicar de forma sencilla y práctica qué son las redes, sus clases, cómo funcionan, el protocolo utilizado, así como los parámetros mas importantes que intervienen en la configuración de una red.

Introducción

 Ø¿Qué es una red de ordenadores? Un grupo de máquinasautónomas interconectadas.

Ø¿Para qué se usan las redes?

þ Principalmente, para compartir recursos, en especialla información (los datos).

þ Asegurar la fiabilidad: más deuna fuente para poder elegir y decidir.

þ Para implementar de manera fácil y flexible los recursoscomputacionales (añadir a la red un equipo que aporte más poder computacional).

þ Comunicación (E-mail, llamadas de voz, fax...)

Clases de redes

 ØPodemos clasificar las redes en cuanto ala tecnología de transmisión y el tamaño de las mismas.

ØTecnología de transmisión

þ Broadcast. Un solo canalde comunicación compartido por todas las máquinas. Un paquete mandadopor alguna máquina es recibido por todas las otras.

þ Point to point. Muchasconexiones entre pares individuales de máquinas. Los paquetes de A a B puedenatravesar máquinas intermedias, entonces se necesita el ruteo (routing)para dirigirlos.

ØTamaño de red

þ Red "cruzada" (2 ordenadores): varios metros.

þ LAN (local area network): 1 km.

þ MAN (metropolitan area network): 10 km.

þ WAN (wide area network): 100 km a 1.000 km.

þ Internet: 10.000 km.

ØLANs

þ Generalmente usan la tecnología broadcast: un solo cable con todas las máquinas conectadas.

þ El tamaño es restringido, así eltiempo de transmisión del peor caso es conocido.

þ La velocidades oscilan entre 10 a 100 Mbps (megabits por segundo; un megabit es 1.000.000 bits).

ØWANs

þ Consisten en un grupo de hosts(máquinas) o LANs de hosts conectados por una subred.

þ La subred consiste en las líneasde transmisión y los ruteadores, que son dispositivos dedicados aenrutar.

þ Se mandan los paquetes de unruteador a otro. Se dice que la red es packet-switched (paquetes ruteados)o store-and-forward (guardar y reenviar).

ØInternet

þ Internet es una red de redes vinculadas por gateways, queson computadores dedicados a traducir formatos incompatibles.

þ Internet es un ejemplo de una redinternet.

ØRedes inalámbricas

þ Una red inalámbrica usa radiofrecuencia,microondas, infrarrojos y otros mecanismos y dispositivos para comunicarse.

þ Se pueden combinar las redesinalámbricas con los ordenadores portátiles, pero los dos conceptos sondistintos, es decir, un pc de sobremesa no es portátil pero puede trabajar inalámbricamente, por lo que no siempre, la tecnología inalámbrica equivale a portátil.

Ejemplo:

Inalámbrico	Móvil	Aplicación
No	No	Workstation (Pc o estación de trabajo fija)
No	Si	Pc portátil
Si	No	Red LAN en un edificio antiguo sin cableado físico adecuado
Si	Si	PDA (personal digital assistant) para usos varios

TCP/IP (Un poco de historia)

    Son los dos protocolos más importantes del grupo de protocolos utilizados en internet. La principal ventaja de TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol), es que permite interconectar microordenadores, minis y mainframes, que utilicen sistemas operativos distintos sobre redes locales y redes de área extensa (WAN). Pero el gran impulsor de estos protocolos ha sido el auge de Internet en la actualidad.

TCP/IP se desarrolló en 1972 por el Departamento de Defensa de E.E.U.U ("ARPANET"). Años después, una red militar denominada "MILNET", que formaba parte de "ARPANET", se separó para convertirse en lo que posteriormente sería Internet.

    El protocolo IP, pertenece a la capa de red del modelo OSI. Las aplicaciones que lo usan trabajan de forma transparente, ya que no necesitan saber en cada instante qué hardware está conectado a la red en cada momento. Esta ventaja permite también que las aplicaciones se ejecuten en distintas arquitecturas de red, que usen dicho protocolo.

Las Redes TCP/IP

    Dentro de una red de ordenadoresse pueden distinguir dos características fundamentales: la topología odistribución física de los puestos (en anillo, en bus o estrella)y el protocolo utilizado. Uno de los protocolos más comunes para redeslocales es el TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) quees además el mismo protocolo empleado en Internet.

 En una red TCP/IP losordenadores se identifican mediante un conjunto de cuatro números separados porpuntos que se denomina dirección IP (IP address). Una dirección IPválida sería por ejemplo 192.0.3.1. Cada uno de los números puede tomar valoresentre 0 y 255. La identificación de los ordenadores de la red es necesariapara poder controlar el flujo de datos, ya que de este modo se conoce conexactitud el origen y el destino de estos datos.

Topologíade las redes LAN

 La topología de la red LANla define el hardware. Hay tres topologías básicas:

 1) Estrella (star):

 Se la llama así pues hay un centrodenominado hub hacia el cual convergen todas las líneas de comunicación.Cada máquina tiene un enlace exclusivo con el hub. Los sistemas host-terminales también usan una topología estrella, con el host en el centro, perose diferencian por la forma de comunicación.

En las LANs, el hub es un dispositivo que, sea activo o pasivo, permite que todas las estaciones reciban la transmisión de una; en los sistemas con host, sólo el host recibe. En una red, la comunicación entre dos estaciones es directa; en un sistema con host, un terminal se comunica con el host y el host con el otro.

(Fig. 1,red en “estrella”)



2) Bus:

 En esta topología hay un cable querecorre todas las máquinas sin formar caminos cerrados ni tener bifurcaciones.Eléctricamente, un bus equivale a un nodo pues los transceptores de todas lasmáquinas quedan conectados en paralelo. A los efectos de mantener la impedanciaconstante en el cableado de la red, se deben conectar obligatoriamente dos"terminadores" en ambos extremos del cableado de la misma.

 (Fig. 2, red en “bus”)



3) Anillo:

 En este caso, las líneas decomunicación forman un camino cerrado. La información generalmente recorre elanillo en forma unidireccional, cada máquina recibe la información de lamáquina previa, la analiza, y si no es para ella, la retransmite a lasiguiente.

(Fig. 3, red en “anillo”)



Direcciones IP y máscaras de subred

 En una red la dirección IP debeser distinta en cada ordenador. Los números que componen una dirección IPindican las divisiones dentro de la red, de modo que el  último número es elque distingue a los ordenadores individuales. 



En una red local, o una parte deuna red mayor es preciso indicar qué valores de la dirección IP varían de unordenador a otro. Para ello es preciso introducir una máscara de subred.Por ejemplo, en una red con cinco ordenadores se podrían asignar los númerossiguientes a cada uno de los puestos: 



La máscara de subred indica cuálde los cuatro valores cambia en los puestos de la red, en este caso, el último.En la posición que varía se introduce el valor 0 y en las demás el valor 255.En el caso anterior el parámetro necesario sería 255.255.255.0.

(Nota: en Windows Xp, al escribir una dirección IPválida se obtiene automáticamente la “Mascara de subred” por lo que noes necesario introducirla manualmente)



Puerta de enlace

 La puerta de enlace o "gateway",se trata de la dirección de un enrutador IP local de la misma red que el equipoen cuestión y se utiliza para reenviar el tráfico a los destinos que estánfuera de la red local. Los valores válidos deben estar entre 0 y 255.

Asimismo, una puerta de enlace ogateway es un enrutador que conecta segmentos de red IP diferentes. Porejemplo, un segmento de red podría necesitar una puerta de enlace paraconectarse a otro segmento de red, a una red de área extensa (WAN) o aInternet.

La dirección de la puerta de enlacees la misma que la dirección IP del equipo pero con el último grupo cambiado yaque es ahí donde se define el número que le corresponde al “router” dela red local o LAN. (Como norma general, se asignará el valor válido mas altode modo que el resto quede disponible para los equipos.

Ejemplo:



 Direccionesde servidor DNS (DomainName System)

 DNS preferido es la dirección IP del servidorDNS preferido o principal del equipo. Dicho servidor se utiliza en primerlugar para resolver en direcciones IP los nombres DNS que consulta el equipo yno se pueden resolver mediante la información de resolución de nombres local(como nombres DNS en la caché o nombres contenidos en un archivo Hosts).

DNS alternativo es la dirección IP del servidorDNS secundario o alternativo del equipo. Este servidor se utiliza si elservidor DNS preferido es inaccesible o no puede resolver nombres DNS endirecciones IP para los nombres DNS que consulta el equipo.

Ambos DNS los proporcionael proveedor de Internet que tengamos (Telefónica, Auna...)



DireccionamientoIP

 El protocolo TCP/IP utilizauna dirección de 32 bits para identificar una máquina (host) y la red ala cual está conectada. Únicamente el "NIC" (Centro de Información de Red) oInternet  asignan las direcciones IP, aunque si una red no estáconectada a Internet, ésta podría determinar su propio sistema de numeración.

 

Las direcciones IP son 4 grupos de8 bits, con un total de 32 bits (Desde el bit nº 0 al bit nº 31). Porcomodidad estos bits se representan como si estuviesen separados por un punto, siendoválidos el “0” como valor mínimo y “255” como el valor máximo.

Las direcciones IP seintroducen en formato decimal (números normales) aunque no estaría de más,saber que en realidad es el código binario el que hace funcionar todo esto. Asícuando tecleamos “255”, el Pc lo interpreta como 8 unos(11111111) en código binario (Recuerda, IP= 4 grupos de 8bits)



Hay 4 clases para ladirección IP, cada una de las cuales se utilizan dependiendo del tamañode la red que se necesite. Los cuatro formatos, Clase A hasta Clase D (aunqueúltimamente se ha añadido la Clase E para un futuro) se podrían representar dela siguiente forma:

   CLASE   A                  

   CLASE  B                  

   CLASE  C                   

   CLASE  D                  

Conceptualmente, cada direcciónestá compuesta por un par (Red o netid y Dirección Local o hostid),en donde se identifica la red y el host dentro de la red.

La clase de Red seidentifica fácilmente mediante la Máscara de Subred (En Windows XP al introducir una IP válida, se genera automáticamente la Máscara de Subred)

REDESCLASE “A”

Las direcciones IP de ClaseA (unidifusión) corresponden a redes grandes con muchas máquinas. Tienen 7bits para definir las Redes y 24 bits para las Direccioneslocales o Host (El 1º bit se usa para diferenciar las subredes).El rango de direcciones IP (en decimal) van desde 1.0.0.0 hasta el126.0.0.0, esto permite configurar teóricamente 126 Redes con 16.777.216Host  (Pc´s) en cada una. La Máscara de Subred que le corresponde es 255.0.0.0.

(Nota: el rango de IP no va desde 0.0.0.0 hasta el127.0.0.0 porque ambas direcciones están “reservadas”)

REDESCLASE “B”

Las direcciones IP de ClaseB (unidifusión) corresponden a redes de tamaño intermedio. Tienen 14bits para definir las Redes y 16 bits para las Direccioneslocales (Los 2 primeros bits se usan para diferenciar las subredes).El rango de direcciones IP (en decimal) varían desde el 128.0.0.0hasta el 191.255.0.0. Esto permite tener en teoría 16.384 redes con65.536 host en cada una. La Máscara de Subred que le corresponde es 255.255.0.0.

 

REDESCLASE “C”

 Las direcciones IP de ClaseC (unidifusión) corresponden a redes de pequeño tamaño (por así decirlo) yson las más usuales. Tienen 21 bits para definir las Redes y sólo8 bits para las Direcciones locales (Los 3 primeros bitsse usan para diferenciar las subredes). Las direcciones IP (endecimal) de esta clase están comprendidas entre 192.0.0.0 y 223.255.255.0,lo que permite en teoría 2.097.152 redes con 256 host en cadauna. La Máscara de Subred que le corresponde es 255.255.255.0.

 

REDESCLASE “D”

 Por último, las direcciones IPde Clase D se usan con fines de “multidifusión”, cuando se quiere unadifusión general a un grupo específico de dispositivos de la misma red. Elrango es desde 224.0.0.0 hasta 239.255.255.255.

Cabe decir, que las direcciones de Clase E (aunquesu utilización será futura) comprenden el rango desde 240.0.0.0 hasta el247.255.255.255.

CONCLUSIÓN (Direccionamiento IP)

A partir de una dirección IP, unared puede determinar si los datos se enviarán a través de una compuerta (GATEWAY o ROUTER) o no. Obviamente, si la dirección de la red es la misma que ladirección actual (enrutamiento a un dispositivo de red local, llamado hostdirecto), se evitará la compuerta; pero todas las demás direcciones dered se enrutarán a una compuerta para que salgan de la red local. La compuertaque reciba los datos que se transmitirán a otra red, tendrá entonces quedeterminar el enrutamiento en base a la dirección IP de los datos y una tablainterna que contiene la información de enrutamiento.

 Otra de las ventajas que ofrece eldireccionamiento IP es el uso de direcciones de difusión (broadcastaddresses), que hacen referencia a todos los host de la misma red. Según elestándar, cualquier dirección local (hostid) compuesta toda por 1 (unos) estáreservada para difusión (broadcast). Por ejemplo, una dirección quecontenga 32 "unos" (1) se considera un mensaje difundido a todas las redes y a todoslos dispositivos. Es posible difundir en todas las máquinas de una redalterando a "unos" toda la dirección local o de anfitrión (hostid), de manera quela dirección 147.10.255.255 para una red de Clase B se recibiría en todos losdispositivos de dicha red; pero los datos no saldrían de dicha red.

RESUMENDE LAS CARACTERÍSTICAS DE LAS CLASES DE REDES

CLASE	MÁSCARA SUBRED
A	255.0.0.0
B	255.255.0.0
C	255.255.255.0

CLASE	FORMATO	RANGO DIRECCIÓN IP	Nº REDES (Teórico)	Nº HOSTS (Teórico)
A	Red.Host.Host.Host	1.0.0.0 a 126.0.0.0	126	16.777.216
B	Red.Red.Host.Host	128.0.0.0 a 191.255.0.0	16.384	65.536
C	Red.Red.Red.Host	192.0.0.0 a 223.255.255.0	2.097.152	256

  

DIRECCIONESDE RED RESERVADAS:

000.xxx.xxx.xxx

127.xxx.xxx.xxx (reservada como la propia máquina)

128.000.xxx.xxx

191.255.xxx.xxx

192.000.000.xxx

223.255.255.xxx

DIRECCIONESDE HOST RESERVADAS:

 xxx.000.000.000

xxx.255.255.255

xxx.xxx.000.000

xxx.xxx.255.255

xxx.xxx.xxx.000

xxx.xxx.xxx.255

 se utilizan para identificar a la redpropia

 se usa para enmascarar

 

RANGOSIP PRIVADOS (Seguros)

 Direcciones IP que según losexpertos se pueden usar sin el menor problema en los tipos “A”, “B” y “C”

Dirección Ip (Rango)	Máscara subred	Tipo
10.0.0.0	255.0.0.0	A
172.16.0.0	255.255.0.0	B
192.168.0.0	255.255.255.0	C

 

CÁLCULOTEÓRICO DEL Nº DE REDES Y HOST

CLASE “A”

 Sabemos que las direcciones IPpara esta clase, van desde la 1.0.0.0 hasta la 126.0.0.0 yteniendo en cuenta su formato Red.Host.Host.Host (1 grupo para Redy 3 grupos para Host), tomamos 1 y 126 como los valoresposibles en cuanto a número de redes, dando un resultado total teórico de126 Redes.

En cuanto al nº de Host,tendríamos 3 grupos con valores posibles entre 0 y 255, por loque el total teórico sería 256x256x256= 16.777.216 Host

(Nota: obsérvese que entre 0 y 255 hay 256valores)

CLASE “B”

 Rango IP desde 128.0.0.0 hasta 191.255.0.0

Formato Red.Red.Host.Host (2 grupos para Redy 2 grupos para Host)

1º grupo de Red: de 128 a 191 hay 64 valores

2º grupo de Red: de 0 a 255 hay 256 valores

Total teórico: 64x256= 16.384 Redes

1º grupo de Host: de 0 a 255 hay 256 valores

2º grupo de Host: de 0 a 255 hay 256 valores

Total teórico: 256x256= 65.536 Host

 

CLASE “C”

Rango IP desde 192.0.0.0 hasta 223.255.255.0

Formato Red.Red.Red.Host (3 grupos para Redy 1 grupo para Host)

1º grupo de Red: de 192 a 223 hay 32 valores

2º grupo de Red: de 0 a 255 hay 256 valores

3º grupo de Red: de 0 a 255 hay 256 valores

Total teórico: 32x256x256= 2.097.152 Redes

1º grupo de Host: de 0 a 255 hay 256 valores

Total teórico: 256x1= 256 Host



Documento creado por abel_dg en Abril de 2006

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