Una red local o LAN es un sistema de transmisión de datos, el cual permite compartir recursos o información por medio de ordenadores o redes de ordenadores. Las redes locales están diseñadas para facilitar la interconexión de una gran variedad de equipos de tratamiento de la información dentro de un centro. El término “red local” incluye el Hardware y el Software necesarios para la conexión de los dispositivos y para el tratamiento de la información.
Otra definición, quizás más apropiada, es la establecida por el IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers, que en Castellano quiere decir: Instituto de Ingeniería Eléctrica y Electrónica), que dice: “una red de área local es un sistema de comunicación de datos que permite a un cierto número de dispositivos independientes comunicarse directamente entre sí, dentro de un área geográfica reducida y empleando canales físicos de comunicación de velocidad moderada o alta”.
Las características que definen una red local son:
· Un medio de comunicación común a través del cual todos los dispositivos pueden compartir información, programas y equipo, independientemente del lugar físico donde se encuentre el usuario o el dispositivo. En la mayoría de los casos, las redes locales están contenidas dentro de un área reducida, como por ejemplo un edificio de oficinas o el aula de los alumnos que estudian un módulo de programación...
· Una velocidad de transmisión muy elevada, para que pueda adaptarse a las necesidades de los usuarios y del equipo. Normalmente, el equipo de la red local puede transmitir datos a la velocidad máxima a la que pueden comunicarse las “estaciones” de la red (suele ser de varios millones de bits por segundo.
· Una distancia entre “estaciones “ realmente corta, desde unos pocos metros hasta varios kilómetros (2 ó 3), aunque la distancia puede ser mucho mayor utilizando dispositivos de transmisión especiales.
· Utilización de cables de conexión normales.
· Todos los dispositivos pueden comunicarse con el resto, y algunos de ellos pueden funcionar independientemente.
· Un sistema fiable, con un índice de errores muy bajo, ya que la mayor parte veces las redes locales disponen de sus propios sistemas de detección y corrección de errores.
· Flexibilidad, pues el usuario administra y controla su propio sistema.
Las redes locales se distinguen de los otros tipos de redes (tales como la red telefónica nacional o una red de transmisión de información) en lo siguiente:
· La zona que cubren (normalmente no supera los 3.000 metros.
· La velocidad de transmisión de la información (entre 1 y 5 millones de bits por segundo.
· La simplicidad del medio de transmisión que utiliza cable coaxial y cables telefónicos, aunque últimamente se están usando cada vez más los cables de fibra óptica.
· La facilidad con que se pueden efectuar cambios en el Hardware y el Software.
· La topología (siendo las más populares la topología en bus, anillo, y en estrella.
· Los centros de control.
· La facilidad de uso.
1.2. - VENTAJAS DE LAS REDES LOCALES.
1.2.1.- Aumento de la productividad.
Como herramienta que aumenta la productividad, una red local puede:
· Hacer posible una mejor distribución de la información.
· Mejorar la obtención, proceso y almacenamiento de la información.
· Reducir, o incluso, eliminar la duplicidad de trabajos.
· Mejorar la eficacia facilitando la unificación de sistemas y procedimientos.
· Disponer de aplicaciones especializadas (gráficos,...), que resultarían caras para un solo ordenador.
Una red de área local (LAN) se instala para un grupo de máquinas próximas trabajen de modo distribuido y compartiendo ciertos recursos. Su máxima extensión vendrá dada por requisitos del hardware o cableado, o por el máximo número de usuarios soportado por el sistema operativo de la red.
Existen varias causas para que esta instalación se quede pequeña. Las empresas pueden tener varias sedes, cada una con su red de área local. Dos empresas situadas en diferente ciudad pueden colaborar en un proyecto. En todos estos supuestos se hace necesario conectar dos redes locales entre sí.
Esta necesidad de interconexión se incrementa a medida que la actividad de las organizaciones deja de estar limitada por fronteras físicas. Son cada vez más frecuentes las cooperaciones entre diferentes ciudades o naciones. La conexión de ordenadores debe permitir esta globalización de las actividades.
7.1.- ELEMENTOS DE CONEXIÓN.
En la conexión de tramos de una misma red entre sí, o de redes diferentes, s utilizan varios elementos, que varían entre simples enchufes y elementos electrónicos más complejos.
7.1.1.- Repetidor.
Los repetidores son elementos electrónicos que operan interconectando sistemas en la capa 1 (nivel físico) del modelo OSI. Se distinguen dos tipos de dispositivos, según conecten dos o más líneas.
• Repetidores.- son elementos que interrumpen el cable de la red, teniendo por tanto una entrada y una salida. Se encargan de inyectar potencia a la señal que les llega por un extremo, devolviéndola por el otro lado. Gracias a ellos se mantiene la comunicación entre puntos alejados, a pesar de la atenuación sufrida por la señal.
• Repetidores multipuerto o hubs.- ejercen como repetidores, pero entre varias líneas que se concentran en el dispositivo. Pueden estar en el centro de una red física en estrella, para que el envío de una estación llegue, amplificada a todas las demás estaciones. Se usa para redes con topología de bus, donde la comunicación emitida por un terminal debe ser recibida por todos los elementos de la red.
7.1.2.- Concentrador multimedio.
Una tarjeta de red implementa solo los protocolos de niveles físico y enlace (niveles OSI 1 y 2) para los que ha sido fabricada. Por tanto, las tarjetas solo sirven para un método concreto de acceso al medio, y para un medio físico concreto (aunque existen tarjetas capaces de recibir conexiones de dos o tres tipos de cable). Si en una red hay diferentes medios físicos, la conexión entre dos estaciones situadas en tramos distintos no puede hacerse por medio de sus tarjetas particulares. Se interpone un concentrador multimedio. Éste no es más que un soporte con tarjetas de diferente medio físico, que pone en relación entre sí convirtiendo las tramas de un protocolo en otro.
7.1.3.- Bridge.
En castellano recibe el nombre de puente, encadena dos segmentos de la misma red (idéntico cableado y método de acceso al medio). Su objetivo es separar la red en dos zonas, de modo que el tráfico local a cada una de ellas no se perciba en el otro segmento. Para ello, el bridge sólo de un lado a otro aquellas transmisiones que tengan la estación de origen y la estación destino en diferentes tramos de la red. Es decir, sólo se pasa por el puente para cruzar al otro lado.
La instalación de un bridge tiene como objetivo dividir la red en tramos semi - independientes, de forma que el aumento del número de usuarios no afecte al rendimiento global, sino sólo al sector en el que se mueven estos usuarios. Otra causa para intercalar un bridge es disponer de redes idénticas en diferente espacio físico (dos plantas de un edificio, por ejemplo) y querer conectarlas manteniendo la división entre ellas.
El puente opera en la capa de enlace (nivel 2) del modelo de referencia OSI. Más aún, sólo opera en la subcapa inferior del nivel 3, la llamada subcapa de control de acceso al medio, no interpretando la subcapa de enlace lógico. Se trata de un dispositivo que no posee mecanismos de espera. En caso de sufrir una congestión, el bridge no procesa las peticiones que le llegan. La recuperación de este error corre por cuenta de las estaciones emisora y receptora.
Un puente almacena una trama antes de pasarla al otro lado de la red. Ello se debe a dos razones:
• Realiza un control de paridad, descartando tramas que le lleguen con errores.
• Los dos lados de la red no tienen porque estar sincronizados. El bridge se encarga de introducir la sincronización entre ambos lados.
El direccionamiento es global para la red formada por dos subredes y un bridge, es decir, que el bridge desconoce el mecanismo de direcciones, y que una dirección es única en toda la red. Las tramas llevan incorporada la dirección de destino y el bridge no la examina más que para saber si debe o no permitir que esa trama pase al otro lado. De hecho, el bridge no tiene dirección propia, y no puede recibir tramas destinadas a él (salvo para funciones de control).
7.1.4.- Routers.
Los routers, en castellano encaminadores, operan en la capa de red (nivel 3) del modelo OSI. Un router conecta redes de igual protocolo, pero con diferencias a nivel de cableado o de acceso al medio. Se trata de una tarea compleja, para lo que suele usarse un ordenador de pequeño tamaño, bien de propósito general con un Software adecuado, o incluso una máquina con éste propósito específico. Un router va a realizar contactos con las estaciones finales, y por tanto depende del protocolo para el que ha sido diseñado, y no puede usarse con otros.
Los routers controlan el estado de la red para poder utilizar la ruta más adecuada a las condiciones del tráfico (encaminar un mensaje). Además un router ejerce, si la topología así lo permite, las funciones de un bridge con los paquetes que componen un mensaje: sólo deja pasar de un lado a otro aquellos paquetes que tengan por destino una estación que esté al otro lado.
El router permite que en diferentes segmentos de la red existan direcciones de nodos duplicadas. Un nodo que quiere transmitir un paquete al otro lado de la red indica como dirección de destino la dirección del router. El router interpreta la capa de red del mensaje, localizando la estación de destino.
Los servicios proporcionados por un router don bastante más complejos que los suministrados por un bridge. El router puede seleccionar un camino entre varios posibles de acuerdo al estado de la red y el número de nodos intermedios. Ello hace que sea una máquina más lenta que un bridge, y que se utilice preferentemente para conectarse de una red de área local a una red de área amplia.
7.1.5.- Bridge - router.
Un nuevo dispositivo híbrido viene a conjuntar las capacidades de un bridge y las de un router. Recibe el nombre de brouter, en castellano puente - enceminador.
Estos dispositivos pueden elegir entre rutas alternativas en función del estado de la red, como hace un router. También pueden dejar pasar tramas o no a ciertos nodos de la red, como si fuese un bridge.
Un brouter se puede construir como n puente mejorado con la interpretación de la subcapa de enlace lógico, la posibilidad de conectar protocolos de acceso al medio diferentes y la incorporación de algoritmos de encaminamiento. Otra posibilidad es instalar un brouter como una máquina que realiza diferentes funciones en diferentes puertos. Por ejemplo, como router para la conexión a una red de área amplia y como bridge para conectarse a una red de área local.
7.1.6.- Gateway.
Un gateway, en castellano pasarela, tiene la labor compleja de producir un retardo en toda comunicación que deba pasar por ella. En ocasiones sólo realizan funciones de traducción de protocolos de igual nivel, llamándose convertidor de protocolos. Por ejemplo, para conectar un ordenador central con una red de área local formada por ordenadores personales.
La forma física en la que se realiza el cableado de la red define su topología. Ésta depende del cable utilizado, del sistema de protocolo y del tipo de red. Para entender las topologías de red, debemos partir de las subredes o de las conexiones entre éstas, llamadas LAN o Interred. Cada subred que compone una Interred puede utilizar un cableado diferente y, por tanto, una topología distinta. Sin embargo, cada topología implica un tipo de cableado diferente y un protocolo concreto. Por ejemplo, una subred Ethernet de par trenzado utilizará probablemente una topología en estrella, en la que las estaciones de trabajo y los periféricos se conectan a uno o varios puntos centrales (concentradores).
Básicamente hay cuatro tipos de topologías LAN diferentes y cada una de ellas se corresponde con unos esquemas específicos de cableado y protocolo.
8.1.- TOPOLOGÍA EN ESTRELLA.
Se emplea casi exclusivamente en las redes Ethernet de par trenzado, incluyendo IEEE 802.2 e IEEE 802.3. Cada una de las estaciones se conecta directamente a un concentrador, por lo que cualquier ruptura en la línea afectará solo a la estación conectada en dicha línea. Esto hace que sean las más resistentes a un fallo general de la red. Además, las ampliaciones, traslados y las modificaciones son mucho más sencillas gracias a la facilidad de expansión de esta topología. En cada cable que parte del servidor se pueden conectar hasta cuatro concentradores y / o repetidores. Si necesita añadir 10 ó 12 usuarios más, bastará con añadir un nuevo concentrador. Cuando una estación transmite una señal, el resto de las estaciones conectadas a ese segmento (subred) ven el paquete en la línea; no obstante, solo actuará sobre el mismo la estación a la que va dirigido. Este sistema se denomina método de acceso múltiple con detección de portadora / detección de colisiones (CSMA/CD). Este tipo de comunicación es el que le permite instalar estaciones de trabajo, servidores y cualquier otro periférico en cualquier punto de la subred. Tiene una desventaja: la instalación requiere más metros de cable.
Figura 8.1.- Topología en estrella.
8.2.- TOPOLOGÍA DE ANILLO CONFIGURADO EN ESTRELLA.
Empleada principalmente por las redes de anillo con testigo IEEE 802.5. En este modelo, se pasa un testigo a lo largo de un círculo de cable. A este anillo se conectan todos los servidores, las estaciones de trabajo y los periféricos de la subred. Cada dispositivo conectado puede seleccionar el testigo y transmitir un mensaje. Las ventajas de este tipo de transmisión, hasta hace poco, se basaban en la velocidad, ya que en el anillo con testigo IEEE 802.5 permitía tasas de transferencia de 16Mbps. Aunque se trata solo de 6Mbps más rápido que Ethernet estándar (10Mbps), como el CSMA/CD de Ethernet genera gastos considerables (aproximadamente el 30% del ancho de banda disponible), resulta que los 16Mbps del anillo con testigo sin ese problema supera ampliamente a Ethernet. No obstante, la aparición de la Ethernet de alta velocidad anula esta ventaja. Otro de los fallos de esta topología es la vulnerabilidad frente a fallos generales. Por ejemplo, si se rompe un anillo, fallarán todos los dispositivos conectados a él mismo. Hay un segundo protocolo que saca más partido a la topología de anillo configurado en estrella, proporciona tasa de transmisión aún más rápidas y presume de protección contra el fallo del cableado. Se denomina FDDI. Este protocolo puede transmitir a velocidades que alcanzan los 100Mbps, y si una porción del anillo se rompe, el anillo se redirecciona sobre la porción útil del cable para formar otro anillo.
Figura 8.2.- Topología en anillo configurado en estrella.
8.3.- TOPOLOGÍA TIPO BUS.
Ideal para subredes más pequeñas o subredes en las que cada dispositivo se conecta directamente en línea con el siguiente, utiliza cableados 10base-5 o 10base-2. Todos los dispositivos se conectan a un cable central. En los extremos del cable se conectan resistencias denominadas “terminadores”. Cuando una estación transmite una señal, la difunde en el cable, de modo que cualquier otra estación pueda recibirla. Si se produce una ruptura en cualquier parte de dicho cable, fallará toda la subred. Esta es la gran desventaja frente a la configuración estrella / bus.
Figura 8.3.- Topología tipo bus.
8.4.- TOPOLOGÍA TIPO ESTRELLA / BUS.
Combinación de las topologías de estrella y de bus, enlaza grupos de dispositivos conectados en estrella mediante uno o más troncos de bus lineal. La combinación de ambas topologías facilita la configuración y reconfiguración de los dispositivos de la red. Al igual que ocurre con la topología en estrella, este método utiliza generalmente la subred Ethernet de par trenzado. Se pueden utilizar buses lineales 10base-5 o 10base-2 para conectar concentradores 10base-T, desde cuyos dispositivos pasan a la topología de estrella.
8.5.- TOPOLOGÍA INTERRED.
La topología en que las subredes y los grupos de éstas (LAN) se conectan se denominan Interred (Internetworking). Los concentradores y repetidores conectan los dispositivos dentro de una subred, mientras que las conexiones entre subredes y LAN se realizan con encaminadores (routers), puentes (bridges) y superconcentradores (hubs). Basándonos en estos elementos de Hardware, podemos diferenciar tres tipos de topologías de Interred:
• Red de malla.- la más apropiada cuando las redes necesitan conectarse a gran distancia a través de enlaces de telecomunicaciones. La conexión de unos routers con otros permite a la red seleccionar la ruta más rápida para una transmisión determinada. Cada router conoce las direcciones de todos los dispositivos de red a los que está conectado, por lo que cuando un paquete entra en el router, este estima la cantidad de tiempo que el paquete necesitará para alcanzar su destino a través de los distintos caminos posibles, cuando encuentra el camino más rápido, envía el paquete en esa dirección. Esto permite la red ajustar automáticamente los cambios en la utilización de sus recursos (el porcentaje de banda utilizado por el tráfico) y los posibles fallos en la línea, los routers dirigen automáticamente los paquetes de forma que eviten la zona donde está el problema.
• Red soporte.- para conectar redes de campus universitarios o de oficinas, por ejemplo, resulta prudente utilizar una topología de bus simple o de anillo para conectar varias subredes o LAN mediante bridges o routers. Este soporte funciona normalmente basado en un sistema de cableado de alta velocidad, como la fibra óptica. El protocolo utilizado suele ser FDDI, que puede alcanzar la distancia necesaria para conectar las subredes y las LAN que están distantes, además de proporcionar anchura de banda y tolerancia frente a fallos necesarias para gestionar todo el flujo de información de una gran empresa u organización.
• Red de estrella enlazada.- de reciente aparición entre las topologías de Interred, toma ventaja de una nueva variedad de superconcentrados para conectar un sistema de cableado estructurado como el establecido por la norma EIA / TIA 568. Estos concentradores actúan como una red soporte en miniatura. Contienen un medio muy rápido para desplazar los datos de organización desde el concentrador central hasta el distribuidos y viceversa. Cada piso (subred) contiene un concentrador central (que también podría ser un superconcentrador), que conecta directamente con el concentrador central en un modelo de topología en estrella. Por este motivo, cualquier fallo o ruptura en la estructura de cableado se detecta y corrige fácilmente sin peligro de colapsar la Interred o la WAN completa.
8.6.- ¿ CÓMO SE COMUNICAN LAS REDES?.
Las redes se comunican mediante dos elementos básicos: el Hardware y el Software. Esto excluye, por supuesto, al Hardware que no se necesita directamente para el funcionamiento de la red: periféricos como impresoras, máquinas de fax, etc. Más aún, el Software que utilizan estos dispositivos y periféricos también debe excluirse. Lo que queda después de eliminar estos componentes de Software y Hardware son los bloques básicos para la construcción de una red.
El primer elemento es una serie de aplicaciones diseñadas para pasar información desde un dispositivo o periférico de la red a otro, como por ejemplo la tarjeta de interfaz de red (NIC). Esto por lo que al Hardware se refiere. El segundo elemento, es la información que se pasa entre los distintos dispositivos de la red, como son los protocolos de red. Esta es la parte de Software necesaria.
