L.I. Homero González Gamiño
I. Introducción a las redes de
comunicaciones.
II. Funcionalidad de la capa de
aplicación.
III. Capa de Transporte del modelo de
referencia OSI.
IV. Capa de red del modelo de
referencia OSI.
V. Capa de Enlace de datos del
modelo de referencia OSI.
VI. Capa Física del modelo de
referencia OSI.

Objetivo: El alumno describirá el modelo de
un sistema de comunicación en función de
los componentes utilizados de acuerdo a las
topologías físicas y lógicas de red para
entender el comportamiento de una red de
información.
Tema 1:
Modelo de un sistema de comunicaciones
En todo sistema de comunicación podemos distinguir
los siguientes componentes:
Emisor: es el elemento que transmite la información.
Receptor: es el elemento que recibe la información.
Canal: es el medio a través del cual tiene lugar el
trasvase de información entre el emisor y el receptor.
Los distintos tipos de transmisión de un canal
de comunicaciones pueden ser de tres clases:
1. Símplex.
2. Semidúplex.
3. Dúplex.

Método Símplex.
Es aquel en el que una estación siempre actúa
como fuente y la otra siempre como colector.
este método permite la transmisión de
información en un único sentido.

Método Semidúplex.
Es aquel en el que una estación A en un momento
de tiempo, actúa como fuente y otra estación
corresponsal B actúa como colector, y en el
momento siguiente, la estación B actuará como
fuente y la A como colector. Permite la transmisión
en ambas direcciones, aunque en momentos
diferentes. Un ejemplo es la conversación entre dos
radioaficionados, pero donde uno espera que el
otro termine de hablar para continuar el diálogo.

Método Dúplex.
En el que dos estaciones A y B, actúan como
fuente y colector, transmitiendo y recibiendo
información simultáneamente, permite la
transmisión en ambas direcciones y de forma
simultánea. Por ejemplo una conversación
telefónica.


El modulador es el dispositivo encargado de efectuar la
modulación, que es la operación por la que se pasa de la
señal digital que proporciona el emisor a una equivalente
analógica que es enviada al receptor. Por su parte, el
receptor debe efectuar la operación inversa demodulación- con el fin de recuperar de nuevo la señal
digital original que el emisor se propuso enviarle.
El dispositivo que modula y demodula la señal digital y
analógica respectivamente se llama módem.

El medio de transmisión es utilizado para transportar las
señales de la red de un punto a otro. Las redes de área
local pueden conectarse usando diferentes tipos de
medios. La industria de redes de área local ha
estandarizado, principalmente, tres tipos de medio físico:
coaxial, UTP (Unshielded Twisted Pair) y fibra óptica. Los
niveles de transmisión que soporta cada tipo de medio
físico se miden en millones de bits por segundo o Mbps.



1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Entra a la pagina http://fundamentos-redes.wikispaces.com
Localiza el Tema 2: Comunicación a través de la red.
Contesta en tu libreta las siguientes preguntas:
¿Dónde comienza un mensaje?
¿Cuáles son los tres elementos que tienen en común los diversos métodos de comunicación?
¿Cómo se le denomina a la división del stream de datos en partes más pequeñas?
¿Cuáles son los dos beneficios que tiene la segmentación de mensajes?
¿Cuál es la desventaja de utilizar segmentación y multiplexación para transmitir mensajes a
través de la red?
¿Son los elementos físicos o hardware de la red?
¿son los programas de comunicación, llamados software, que se ejecutan en los dispositivos
conectados a la red?
¿Cuáles son los dispositivos de red con los que la gente está más familiarizada?
Menciona algunos ejemplos de dispositivos finales:
¿Cuál es la función de los dispositivos intermediarios en una red?
Menciona los ejemplos de dispositivos de red intermediarios:
¿Qué funciones realizan los procesos que se ejecutan en los dispositivos de red intermediarios?
¿Qué son los medios de red?
¿ Cuales son los tres tipos de medios para interconectar los dispositivos y proporcionar la ruta
por la cual pueden transmitirse los datos que utilizan las redes?
Unidad I. Introducción a las redes de comunicaciones
Tema 2:
Dispositivos de comunicación

Son todos aquellos que permiten la
comunicación entre computadoras. Entre
estos encontramos: el módem, la tarjeta de
red y el enrutador (router).
Adaptadores de Red.


Cada adaptador de red
tiene una dirección
exclusiva, denominada
dirección de control de
acceso al medio (media
access control, MAC),
incorporada en chips de la
tarjeta.
Los adaptadores de red
convierten los datos en
señales eléctricas que
pueden transmitirse a
través de un cable.
Convierten las señales
eléctricas en paquetes de
datos que el sistema
operativo del equipo puede
entender.

Los adaptadores de red
constituyen la interfaz física
entre el equipo y el cable de
red. Los adaptadores de
red, son también
denominados tarjetas de
red o NICs (Network
Interface Card), se instalan
en una ranura de expansión
de cada estación de trabajo
y servidor de la red. Una
vez instalado el adaptador
de red, el cable de red se
conecta al puerto del
adaptador para conectar
físicamente el equipo a la
red.

Los datos que pasan a
través del cable hasta el
adaptador de red se
formatean en paquetes.
Un paquete es un grupo
lógico de información
que incluye una
cabecera, la cual
contiene la información
de la ubicación y los
datos del usuario.


La cabecera contiene campos
de dirección que incluyen
información sobre el origen
de los datos y su destino. El
adaptador de red lee la
dirección de destino para
determinar si el paquete
debe entregarse en ese
equipo.
Si es así, el adaptador de red
pasa el paquete al sistema
operativo para su
procesamiento. En caso
contrario, el adaptador de
red rechaza el paquete.

Cada adaptador de red tiene una dirección
exclusiva incorporada en los chips de la
tarjeta. Esta dirección se denomina dirección
física o dirección de control de acceso al
medio (media access control, MAC).

El modem es otro de los periféricos que con
el tiempo se ha convertido ya en
imprescindible y pocos son los modelos de
ordenador que no estén conectados en red
que no lo incorporen.

Aún en el caso de estar conectado a una red,
ésta tampoco se libra de éstos dispositivos,
ya que en este caso será la propia red la que
utilizará el modem para poder conectarse a
otras redes o a Internet estando en este caso
conectado a nuestro servidor o a un router.

Lo primero que hay que
dejar claro es que los
modem se utilizan con
líneas analógicas, ya que
su propio nombre indica
su principal función, que
es la de modulardemodular la señal digital
proveniente de nuestro
ordenador y convertirla a
una forma de onda que
sea asimilable por dicho
tipo de líneas.

Uno de los primeros parámetros que lo definen es su
velocidad. El estándar más habitual y el más moderno
está basado en la actual norma V.90 cuya velocidad
máxima está en los 56 Kbps (Kilobites por segundo).
Esta norma se caracteriza por un funcionamiento
asimétrico, puesto que la mayor velocidad sólo es
alcanzable “en bajada”, ya que en el envío de datos
está limitada a 33,6 Kbps. Otra consideración
importante es que para poder llegar a esta velocidad
máxima se deben dar una serie de circunstancias que
no siempre están presentes y que dependen
totalmente de la compañía telefónica que nos presta
sus servicios, pudiendo ser en algunos casos
bastante inferiores.

Evidentemente, el modem que se
encuentre al otro lado de la línea
telefónica, sea nuestro proveedor
de Internet o el de nuestra oficina
debe ser capaz de trabajar a la
misma velocidad y con la misma
norma que el nuestro, ya que sino
la velocidad que se establecerá
será la máxima que aquel soporte.

Un concentrador es un dispositivo que
permite centralizar el cableado de una red.
También conocido con el nombre de hub.

Un concentrador funciona repitiendo cada
paquete de datos en cada uno de los puertos con
los que cuenta, excepto en el que ha recibido el
paquete, de forma que todos los puntos tienen
acceso a los datos. También se encarga de enviar
una señal de choque a todos los puertos si
detecta una colisión. Son la base para las redes
de topología tipo estrella
existen 3 clases:



Pasivo: No necesita energía eléctrica.
Activo: Necesita alimentación.
Inteligente: También llamados smart
hubs son hubs activos que incluyen
microprocesador.

Dentro del modelo OSI el concentrador opera
a nivel de la capa física, al igual que los
repetidores, y puede ser implementado
utilizando únicamente tecnología analógica.
Simplemente une conexiones y no altera las
tramas que le llegan.
Visto lo anterior podemos sacar las siguientes
conclusiones:

El concentrador envía información a ordenadores
que no están interesados. A este nivel sólo hay
un destinatario de la información, pero para
asegurarse de que la recibe el concentrador envía
la información a todos los ordenadores que están
conectados a él, así seguro que acierta.

Este tráfico añadido genera
más probabilidades de
colisión. Una colisión se
produce cuando un
ordenador quiere enviar
información y emite de
forma simultánea con otro
ordenador que hace lo
mismo. Al chocar los dos
mensajes se pierden y es
necesario retransmitir.
Además, a medida que
añadimos ordenadores a la
red también aumentan las
probabilidades de colisión.

Un concentrador funciona a
la velocidad del dispositivo
más lento de la red. Si
observamos cómo funciona
vemos que el concentrador
no tiene capacidad de
almacenar nada. Por lo
tanto si un ordenador que
emite a 100
megabit/segundo le
trasmitiera a otro de 10
megabit/segundo algo se
perdería del mensaje.

Un concentrador es un dispositivo simple,
esto influye en dos características. El precio
es barato. Un concentrador casi no añade
ningún retardo a los mensajes.

Los concentradores fueron muy populares
hasta que se abarataron los switch que tienen
una función similar pero proporcionan más
seguridad contra programas como los sniffer.
La disponibilidad de switches ethernet de
bajo precio ha dejado obsoletos, pero aún se
pueden encontrar en instalaciones antiguas y
en aplicaciones especializadas.

Un switch o conmutador
es un hub mejorado:
tiene las mismas
posibilidades de
interconexión que un
hub (al igual que un hub,
no impone ninguna
restricción de acceso
entre los ordenadores
conectados a sus
puertos). Sin embargo se
comporta de un modo
más eficiente reduciendo
el tráfico en las redes y el
número de colisiones.


Un switch no difunde las
tramas Ethernet por todos los
puertos, sino que las
retransmite sólo por los
puertos necesarios. Por
ejemplo, si tenemos un
ordenador A en el puerto 3, un
ordenador B en el puerto 5 y
otro ordenador C en el 6, y
enviamos un mensaje desde A
hasta C, el mensaje lo recibirá
el switch por el puerto 3 y sólo
lo reenviará por el puerto 6
(un hub lo hubiese reenviado
por todos sus puertos).
Cada puerto tiene un buffer o
memoria intermedia para
almacenar tramas Ethernet.

Puede trabajar con velocidades distintas en
sus ramas (autosensing): unas ramas pueden
ir a 10 Mbps y otras a 100 Mbps.

Suelen contener 3 diodos luminosos para
cada puerto: uno indica si hay señal (link),
otro la velocidad de la rama (si está
encendido es 100 Mbps, apagado es 10
Mbps) y el último se enciende si se ha
producido una colisión en esa rama.
¿Cómo sabe un switch los ordenadores que tiene en cada
rama?

Lo averigua de forma automática mediante aprendizaje. Los
conmutadores contienen una tabla dinámica de direcciones
físicas y números de puerto. Nada más enchufar el switch
esta tabla se encuentra vacía. Un procesador analiza las
tramas Ethernet entrantes y busca la dirección física de
destino en su tabla. Si la encuentra, únicamente reenviará la
trama por el puerto indicado. Si por el contrario no la
encuentra, no le quedará más remedio que actuar como un
hub y difundirla por todas sus ramas.

Las tramas Ethernet contienen un campo con la
dirección física de origen que puede ser utilizado por
el switch para agregar una entrada a su tabla
basándose en el número de puerto por el que ha
recibido la trama. A medida que el tráfico se
incrementa en la red, la tabla se va construyendo de
forma dinámica. Para evitar que la información quede
desactualizada (si se cambia un ordenador de sitio,
por ejemplo) las entradas de la tabla desaparecerán
cuando agoten su tiempo de vida (TTL), expresado en
segundos.

El enrutador (calco del inglés router), direccionador,
ruteador o encaminador es un dispositivo de hardware
para interconexión de redes de ordenadores que opera en
la capa tres (nivel de red). Un enrutador es un dispositivo
para la interconexión de redes informáticas que permite
asegurar el enrutamiento de paquetes entre redes o
determinar la ruta que debe tomar el paquete de datos.

Los enrutadores pueden proporcionar conectividad
dentro de las empresas, entre las empresas e
Internet, y en el interior de proveedores de servicios
de Internet (ISP). Los enrutadores más grandes (por
ejemplo, el CRS-1 de Cisco o el Juniper T1600)
interconectan ISPs, se utilizan dentro de los ISPs, o
pueden ser utilizados en grandes redes de empresas
CONSIDERACIONES DE RUTEO:
 Ruteo Estático: Es generado por el propio
administrador, todas las rutas estáticas que
se le ingresen son las que el router
“conocera”, por lo tanto sabrá enrutar
paquetes hacia dichas redes.
CONSIDERACIONES DE RUTEO:
Enrutamiento Dinámico: Ocurre cuando la
información de ruteo es intercambiada
periódicamente entre los routers. permite
rutear información basada en el
conocimiento actual de la topología de la red

Sobrecarga: Al intercambiar la información de ruteo
entre router y actualizar las tablas de rutas internas,
requiere una cierta cantidad de recursos
adicionales. Estos recursos no son directamente
involucrados en mover directamente información
útil del usuario, esto pasa a ser un requerimiento
adicional y son por lo tanto considerados como
sobrecargas. Esta puede influir sobre trafico de red,
memoria y CPU
Tema 3:
Topologías de red

TOPOLOGIAS DE RED
La disposición de los diferentes componentes
de una red se conoce con el nombre de
topología de la red. La topología idónea para
una red concreta va a depender de diferentes
factores, como el número de máquinas a
interconectar, el tipo de acceso al medio
físico que deseemos, etc.
Podemos distinguir dos aspectos diferentes a la
hora de considerar una topología:
•
•
La topología física, que es la disposición real de
las máquinas, dispositivos de red y cableado (los
medios) en la red.
La topología lógica, que es la forma en que las
máquinas se comunican a través del medio físico.
Los dos tipos más comunes de topologías lógicas
son broadcast (Ethernet) y transmisión de tokens
(Token Ring).

La topología de broadcast simplemente
significa que cada host envía sus datos hacia
todos los demás hosts del medio de red. Las
estaciones no siguen ningún orden para
utilizar la red, sino que cada máquina accede
a la red para transmitir datos en el momento
en que lo necesita. Esta es la forma en que
funciona Ethernet.
•
En cambio,la transmisión de
tokens controla el acceso a
la red al transmitir un token
eléctrico de forma
secuencial a cada host.
Cuando un host recibe el
token significa que puede
enviar datos a través de la
red. Si el host no tiene
ningún dato para enviar,
transmite el token hacia el
siguiente host y el proceso
se vuelve a repetir
Las principales modelos de topologías físicas son:
•
•
•
•
•
•
•
•
Topología
Topología
Topología
Topología
Topología
Topología
Topología
Topología
de bus
de anillo
de anillo doble
en estrella
en estrella extendida
en árbol
en malla completa
irregular
Topología de bus
•
La topología de bus tiene todos sus nodos
conectados directamente a un enlace y no tiene
ninguna otra conexión entre nodos. Físicamente
cada host está conectado a un cable común, por
lo que se pueden comunicar directamente,
aunque la ruptura del cable hace que los hosts
queden desconectados.

La topología de bus permite que todos los
dispositivos de la red puedan ver todas las
señales de todos los demás dispositivos, lo
que puede ser ventajoso si desea que todos
los dispositivos obtengan esta información.
Sin embargo, puede representar una
desventaja, ya que es común que se
produzcan problemas de tráfico y colisiones,
que se pueden paliar segmentando la red en
varias partes.
Topología de anillo

Una topología de anillo se compone de un
solo anillo cerrado formado por nodos y
enlaces, en el que cada nodo está conectado
solamente con los dos nodos adyacentes.
•
Los dispositivos se conectan directamente entre sí
por medio de cables en lo que se denomina una
cadena margarita. Para que la información pueda
circular, cada estación debe transferir la
información a la estación adyacente.
Topología de anillo doble
•
Una topología en anillo
doble consta de dos anillos
concéntricos, donde cada
host de la red está
conectado a ambos anillos,
aunque los dos anillos no
están conectados
directamente entre sí.
•
•
Es análoga a la topología
de anillo, con la diferencia
de que, para incrementar la
confiabilidad y flexibilidad
de la red, hay un segundo
anillo redundante que
conecta los mismos
dispositivos.
La topología de anillo
doble actúa como si fueran
dos anillos independientes,
de los cuales se usa
solamente uno por vez.
Topología en estrella
•
La topología en estrella
tiene un nodo central
desde el que se irradian
todos los enlaces hacia
los demás nodos. Por el
nodo central,
generalmente ocupado
por un hub, pasa toda
la información que
circula por la red.

La ventaja principal es que permite que todos
los nodos se comuniquen entre sí de manera
conveniente. La desventaja principal es que si
el nodo central falla, toda la red se
desconecta.
Topología en estrella
extendida:
•
La topología en estrella
extendida es igual a la
topología en estrella, con la
diferencia de que cada nodo
que se conecta con el nodo
central también es el centro
de otra estrella.
Generalmente el nodo
central está ocupado por un
switch, y los nodos
secundarios por hubs.
•
•
La ventaja de esto es que el cableado es más
corto y limita la cantidad de dispositivos que
se deben interconectar con cualquier nodo
central.
La topología en estrella extendida es
sumamente jerárquica, y busca que la
información se mantenga local. Esta es la
forma de conexión utilizada actualmente por
el sistema telefónico.
Topología de árbol.
La topología de árbol combina
características de la topología de estrella con
la BUS. Consiste en un conjunto de subredes
estrella conectadas a un BUS. Esta topología
facilita el crecimiento de la red.
•
El enlace troncal es
un cable con varias
capas de
ramificaciones, y el
flujo de información
es jerárquico.
Conectado en el otro
extremo al enlace
troncal generalmente
se encuentra un host
servidor.
Topología en malla completa
•
En una topología de malla
completa, cada nodo se enlaza
directamente con los demás
nodos. Las ventajas son que,
como cada nodo se conecta
físicamente a los demás, creando
una conexión redundante, si algún
enlace deja de funcionar la
información puede circular a
través de cualquier cantidad de
enlaces hasta llegar a destino.
Además, esta topología permite
que la información circule por
varias rutas a través de la red.
•
La desventaja física
principal es que sólo
funciona con una
pequeña cantidad de
nodos, ya que de lo
contrario la cantidad de
medios necesarios para
los enlaces, y la
cantidad de conexiones
con los enlaces se torna
abrumadora
Topología irregular
•
En este tipo de topología no existe un patrón
obvio de enlaces y nodos. El cableado no
sigue un modelo determinado; de los nodos
salen cantidades variables de cables. Las
redes que se encuentran en las primeras
etapas de construcción, o se encuentran mal
planificadas, a menudo se conectan de esta
manera.
Descargar

Fundamentos de redes