jueves, 10 de noviembre de 2011

Los Principios de Networking

Las redes constituyen sistemas formados por enlaces. Los sitios Web que permiten que las personas creen enlaces entre sí con sus páginas se denominan sitios de redes sociales. Un conjunto de ideas relacionadas se puede denominar red conceptual. Las conexiones que usted tiene con todos sus amigos pueden denominarse su red personal


Las computadoras pueden estar conectadas por redes para compartir datos y recursos. Una red puede ser tan simple como dos computadoras conectadas por un único cable o tan compleja como cientos de computadoras conectadas a dispositivos que controlan el flujo de la información. Las redes de datos convergentes pueden incluir computadoras con propósitos generales, como computadoras personales y servidores, así como dispositivos con funciones más específicas, tales como impresoras, teléfonos, televisores y consolas de juegos.


Todas las redes convergentes, de datos, voz y vídeo comparten información y emplean diversos métodos para dirigir el flujo de la información. La información en la red se traslada de un lugar a otro, a veces mediante rutas distintas, para llegar al destino correcto.

El sistema de transporte público es similar a una red de datos. Los automóviles, los camiones y otros vehículos son como los mensajes que viajan en la red. Cada conductor define el punto de partida (origen) y el punto final (destino). En este sistema, existen normas, como las señales de detención y los semáforos, que controlan la circulación desde el origen hasta el destino. 




RED


Una red de datos consiste en un conjunto de hosts conectados por dispositivos de red. Un host es cualquier dispositivo que envía y recibe información en la red. Los periféricos son dispositivos que están conectados a los hosts. Algunos dispositivos pueden actuar como hosts y periféricos. Por ejemplo, una impresora conectada a una computadora portátil que está en una red actúa como un periférico. Si la impresora está conectada directamente a un dispositivo de red, como un hub, un switch o un router, actúa como host. 

Red de Areá local ( LAN, Local Area Network ) 

Una red de área local (LAN) se refiere a un grupo de dispositivos interconectados que se encuentran bajo el mismo control administrativo. Antes, las redes LAN se consideraban redes pequeñas que existían en una única ubicación física. A pesar de que las redes LAN pueden ser tan pequeñas como una única red local instalada en un hogar o una oficina pequeña, con el paso del tiempo, la definición de LAN ha evolucionado hasta incluir las redes locales interconectadas que comprenden cientos de dispositivos, instalados en varios edificios y ubicaciones. 



Es importante recordar que todas las redes locales dentro de una LAN se encuentran bajo un grupo de control administrativo que administra las políticas de seguridad y control de acceso que se aplican a la red. Dentro de este contexto, la palabra "local" en el término "red de área local" se refiere al control sistemático local y no significa que los dispositivos se encuentran físicamente cerca uno del otro. Los dispositivos que se encuentran en una LAN pueden estar cerca físicamente, pero esto no es obligatorio.


Red de Areá Extensa ( WAN ) 
 

 
Las redes de área extensa (WAN) constituyen redes que conectan redes LAN en ubicaciones que se encuentran geográficamente separadas. Internet es el ejemplo más común de una WAN. Internet es una red WAN grande que se compone de millones de redes LAN interconectadas. Se utilizan proveedores de servicios de telecomunicaciones (TSP) para interconectar estas redes LAN en ubicaciones diferentes. 


Red de Areá Local Inalambrica ( WLAN ) 

En una red LAN tradicional, los dispositivos se conectan entre sí mediante cables de cobre. En algunos entornos, es posible que la instalación de cables de cobre resulte poco práctica, no deseable o incluso imposible. En estos casos, se utilizan dispositivos inalámbricos para transmitir y recibir datos mediante ondas de radio. Estas redes se denominan redes LAN inalámbricas o WLAN. Al igual que en las redes LAN, en una WLAN es posible compartir recursos, como archivos e impresoras, y acceder a Internet.




En una WLAN, los dispositivos inalámbricos se conectan a puntos de acceso dentro de una área determinada. Por lo general, los puntos de acceso se conectan a la red mediante un cableado de cobre. En lugar de proporcionar cableado de cobre a todos los hosts de red, sólo el punto de acceso inalámbrico se conecta a la red con cables de cobre. La cobertura de WLAN puede ser pequeña y estar limitada al área de una sala, o puede contar con un alcance mayor.


Las Redes Peer-to-Peer

En una red peer-to-peer, los dispositivos están conectados directamente entre sí, sin necesidad de contar con ningún dispositivo de red entre ellos. En este tipo de red, cada dispositivo tiene funciones y tareas equivalentes. Los usuarios individuales son responsables de sus propios recursos y pueden decidir qué datos y dispositivos desean compartir. Dado que los usuarios individuales son responsables de sus propias computadoras, no hay una administración o un punto central de control en la red. 




Las redes peer-to-peer funcionan mejor en entornos con diez computadoras o menos. Dado que los usuarios individuales controlan sus propias computadoras, no se necesita contratar un administrador de red dedicado.
Las redes peer-to-peer presentan varias desventajas:

·         No existe una administración de red centralizada, lo que dificulta determinar quién controla los recursos de la red.
  • No hay seguridad centralizada. Cada computadora debe utilizar medidas de seguridad individuales para la protección de los datos.
  • La red resulta más compleja y difícil de administrar a medida que aumenta la cantidad de computadoras en la red.
  • Es posible que no haya un almacenamiento centralizado de los datos. Se deben conservar individualmente copias de seguridad de los datos. Esta responsabilidad recae en los usuarios individuales. 

Red Cliente - Servidor 

En una red cliente/servidor, el cliente solicita información o servicios del servidor. El servidor proporciona al cliente la información o los servicios solicitados. Los servidores en una red cliente/servidor suelen realizar parte del trabajo de procesamiento para los equipos cliente; por ejemplo, la clasificación dentro de una base de datos antes de proporcionar sólo los registros que solicita el cliente.


 

En un modelo cliente/servidor, los administradores de red realizan el mantenimiento de los servidores. El administrador de red implementa las medidas de seguridad y las copias de seguridad de los datos. Asimismo, el administrador de red controla el acceso de los usuarios a los recursos de la red. Todos los datos que se encuentran en la red se almacenan en un servidor de archivo centralizado. Un servidor de impresión centralizado administra las impresoras compartidas de la red. Los usuarios de red con los permisos correspondientes pueden acceder a los datos y a las impresoras compartidas. Cada usuario debe proporcionar un nombre de usuario autorizado y una contraseña para poder acceder a los recursos de red para los cuales tiene autorización.

Para la protección de datos, un administrador crea una copia de seguridad de rutina de todos los archivos contenidos en los servidores. Si una computadora deja de funcionar, o si se pierden datos, el administrador puede recuperar los datos de una copia de seguridad reciente con facilidad.


Direccionamiento IP

Una dirección IP es un número que se utiliza para identificar un dispositivo en la red. Cada dispositivo conectado en una red debe tener una dirección IP exclusiva para poder comunicarse con otros dispositivos de la red. Como se observó anteriormente, un host es un dispositivo que envía o recibe información en la red. Los dispositivos de red son dispositivos que trasladan datos en la red, incluso hubs, switches y routers. En una LAN, cada uno de los host y de los dispositivos de red debe tener una dirección IP dentro de la misma red para poder comunicarse entre sí.




Una dirección IP consiste en una serie de 32 bits binarios (unos y ceros). Resulta muy difícil para las personas leer una dirección IP binaria. Por ello, los 32 bits se agrupan en cuatro bytes de 8 bits, denominados octetos. Una dirección IP, incluso en este formato agrupado, es difícil de leer, escribir y recordar; por lo tanto, cada octeto se presenta como su valor decimal, separado por un punto. Este formato se denomina notación decimal punteada. Cuando se configura un host con una dirección IP, se escribe como un número decimal punteado, por ejemplo: 192.168.1.5. Suponga que tuviera que escribir el equivalente binario de 32 bits de: 11000000101010000000000100000101. Si se escribiera mal sólo un bit, la dirección sería diferente y el host no podría comunicarse en la red. 

La dirección IP lógica de 32 bits es jerárquica y está compuesta por dos partes. La primera parte identifica la red, y la segunda identifica un host en dicha red. Ambas partes son necesarias en una dirección IP. Por ejemplo, si un host tiene la dirección IP 192.168.18.57, los primeros tres octetos, 192.168.18, identifican la porción de red de la dirección; y el último octeto, 57, identifica el host. Esto se denomina direccionamiento jerárquico, porque la porción de red indica la red en la cual se ubica cada dirección exclusiva de host. Los routers sólo deben saber cómo llegar a cada red y no la ubicación de cada host individual.

Las direcciones IP se clasifican en cinco grupos:

  • Clase A: Grandes redes, implementadas por grandes empresas y algunos países.
  • Clase B: Redes medianas, implementadas por universidades.
  • Clase C: Pequeñas redes, implementadas por ISP para las suscripciones de clientes.
  • Clase D: Uso especial para multicasting.
  • Clase E: Utilizada para pruebas experimentales.


Máscara de Subred

La máscara de subred se utiliza para indicar la porción de la red de una dirección IP. Al igual que la dirección IP, la máscara de subred es un número decimal punteado. Por lo general, todos los hosts de una LAN utilizan la misma máscara de subred.

 
Clases de Direcciones

  • 255.0.0.0: Clase A, que indica que el primer octeto de la dirección IP es la porción de la red.
  • 255.255.0.0: Clase B, que indica que los primeros dos octetos de la dirección IP es la porción de la red.
  • 255.255.255.0: Clase C, que indica que los primeros tres octetos de la dirección IP es la porción de la red.


Si una organización cuenta con una red Clase B pero debe proporcionar direcciones IP para cuatro redes LAN, la organización deberá subdividir la dirección Clase B en cuatro partes más pequeñas. La división en subredes es una división lógica de una red. Proporciona los medios para dividir una red, y la máscara de subred especifica la forma en que está subdividida. Un administrador de red experimentado normalmente realiza una división en subredes. Una vez creado el esquema de división en subredes, las direcciones IP y máscaras de subred correspondientes pueden configurarse en los hosts en las cuatro redes LAN.

Propiedades Tcp/ Ip

El protocolo de configuración dinámica de host (DHCP) es una utilidad de software que se utiliza para asignar las direcciones IP a los dispositivos de red de modo dinámico. El proceso dinámico elimina la necesidad de asignar las direcciones IP manualmente. Se puede instalar un servidor de DHCP y se pueden configurar los hosts de manera que obtengan una dirección IP automáticamente. Cuando una computadora está configurada para obtener una dirección IP automáticamente, todas las demás casillas de configuración de dirección IP aparecen atenuadas, El servidor conserva una lista de las direcciones IP para asignar y administra el proceso de manera que todos los dispositivos de la red reciban una dirección IP exclusiva. Cada dirección se guarda durante un plazo predeterminado. Cuando transcurre dicho plazo, el servidor de DHCP puede utilizar esta dirección para cualquier computadora que se incorpore a la red.



El uso de un servidor de DHCP simplifica la administración de una red, ya que el software hace un seguimiento de las direcciones IP. La configuración automática de TCP/IP también reduce la posibilidad de asignar direcciones IP duplicadas o no válidas. Antes de que una computadora en la red pueda aprovechar los servicios del servidor de DHCP, la computadora debe poder identificar el servidor en la red local. Se puede configurar una computadora para que acepte una dirección IP de un servidor de DHCP al hacer clic en la opción Obtener dirección IP automáticamente de la ventana de configuración de NIC.

Si la computadora no se puede comunicar con el servidor de DHCP para obtener una dirección IP, el sistema operativo Windows asignará automáticamente una dirección IP privada. Si se asigna una dirección IP a su computadora en el intervalo de 169.254.0.0 a 169.254.255.255, su computadora sólo podrá comunicarse con otras computadoras que se encuentren en el mismo intervalo. Estas direcciones privadas pueden ser útiles.


Hub


 son dispositivos que extienden el alcance de una red al recibir datos en un puerto y, luego, al regenerar los datos y enviarlos a todos los demás puertos. Este proceso implica que todo el tráfico de un dispositivo conectado al hub se envía a todos los demás dispositivos conectados al hub cada vez que el hub transmite datos. Esto genera una gran cantidad de tráfico en la red. Los hubs también se denominan concentradores porque actúan como punto de conexión central para una LAN.  

Switches

Los archivos se descomponen en pequeñas piezas de datos, denominadas paquetes, antes de ser transmitidos a través de la red. Este proceso permite la comprobación de errores y una retransmisión más fácil en caso de que se pierda o se dañe el paquete. La información de dirección se agrega al comienzo y al final de los paquetes antes de su transmisión. El paquete, junto con la información de dirección, se denomina trama.


 

Las redes LAN generalmente se dividen en secciones denominadas segmentos, de la misma manera que una empresa se divide en departamentos. Los límites de los segmentos se pueden definir con un puente. Un puente es un dispositivo que se utiliza para filtrar el tráfico de la red entre los segmentos de la LAN. Los puentes llevan un registro de todos los dispositivos en cada segmento al cual está conectado el puente. Cuando el puente recibe una trama, examina la dirección de destino a fin de determinar si la trama debe enviarse a un segmento distinto o si debe descartarse. Asimismo, el puente ayuda a mejorar el flujo de datos, ya que mantiene las tramas confinadas sólo al segmento al que pertenece la trama.


Router 


Son dispositivos que conectan redes completas entre sí. Los switches utilizan direcciones MAC para enviar una trama dentro de una misma red. Los routers utilizan direcciones IP para enviar tramas a otras redes. Un router puede ser una computadora con un software de red especial instalado o un dispositivo creado por fabricantes de equipos de red. Los routers contienen tablas de direcciones IP junto con las rutas de destino óptimas a otras redes. 


Bridge 







Es un dispositivo de interconexion de redes de ordenadores que opera en la capa de nivel dos ( nivel de enlace de Datos ) del modelo Osi. Este interconecta dos segementos de una red o divide una red en segmentos haciendo la tranferencia de datos de una red a otra , con base en la direccion fisica de destino de cada paquete.

Cable par Trenzado ( UTP )


Par trenzado no blindado (UTP): Cable que tiene dos o cuatro pares de hilos. Este tipo de cable cuenta sólo con el efecto de cancelación producido por los pares trenzados de hilos que limita la degradación de la señal que causa la interfaz electromagnética (EMI) y la interferencia de radiofrecuencia (RFI). El cableado UTP es más comúnmente utilizado en redes. Los cables UTP tienen un alcance de 100 m (328 ft). 

Par trenzado blindado (STP): Cada par de hilos está envuelto en un papel metálico para aislar mejor los hilos del ruido. Los cuatro pares de hilos están envueltos juntos en una trenza o papel metálico. El cableado STP reduce el ruido eléctrico desde el interior del cable. Asimismo, reduce la EMI y la RFI desde el exterior del cable. 

Clasificación en categorías

Los cables UTP vienen en varias categorías que se basan en dos factores:
  • La cantidad de hilos que contiene el cable.
  • La cantidad de trenzas de dichos hilos.
La Categoría 3 es el cableado que se utiliza para los sistemas de telefonía y para LAN Ethernet a 10 Mbps. La Categoría 3 tiene cuatro pares de hilos.

La Categoría 5 y la Categoría 5e tienen cuatro pares de hilos con una velocidad de transmisión de 100 Mbps. La Categoría 5 y la Categoría 5e son los cables de red más comúnmente utilizados. El cableado Categoría 5e tiene más trenzas por pie que el de Categoría 5. Estas trenzas adicionales contribuyen a evitar la interferencia de fuentes externas y de otros hilos que se encuentran dentro del cable.

Algunos cables Categoría 6 tienen un divisor plástico para separar los pares de hilos, lo que evita la interferencia. Los pares también tienen más trenzas que los del cable Categoría 5e.


Cable coaxial  



El cable coaxial es un cable con núcleo de cobre envuelto en un blindaje grueso. Se utiliza para conectar computadoras en una red. Existen diversos tipos de cable coaxial:
  • Thinnet 10BASE2: Cable coaxial que se utilizaba en redes y funcionaba a 10 megabits por segundo con una longitud máxima de 185 m.
  • RG-59: El más comúnmente utilizado para la televisión por cable en los Estados Unidos.
  • RG-6: Cable de mayor calidad que RG-59, con más ancho de banda y menos propensión a interferencia. 

Fibra óptica 


Una fibra óptica es un conductor de cristal o plástico que transmite información mediante el uso de luz. El cable de fibra óptica, que se tiene una o más fibras ópticas envueltas en un revestimiento. Debido a que está hecho de cristal, el cable de fibra óptica no se ve afectado por la interferencia electromagnética ni por la interferencia de radiofrecuencia. Todas las señales se transforman en pulsos de luz para ingresar al cable y se vuelven a transformar en señales eléctricas cuando salen de él. Esto implica que el cable de fibra óptica puede emitir señales que son más claras, pueden llegar más lejos y puede tener más ancho de banda que el cable fabricado con cobre u otros metales.




 
El cable de fibra óptica puede alcanzar distancias de varias millas o kilómetros antes de que la señal deba regenerarse. El cable de fibra óptica es generalmente más costoso que el cable de cobre, y los conectores son más costosos y difíciles de ensamblar. Los conectores comunes para las redes de fibra óptica son SC, ST y LC. Estos tres tipos de conectores de fibra óptica son half-duplex, lo que permite que los datos circulen en una sola dirección. Por lo tanto, se precisan dos cables.

A continuación, se mencionan los dos tipos de cable de fibra óptica de cristal:

  • Multimodo: Cable que tiene un núcleo más grueso que el cable monomodo. Es más fácil de realizar, puede usar fuentes de luz (LED) más simples y funciona bien en distancias de hasta unos pocos kilómetros.
  • Monomodo: Cable que tiene un núcleo muy delgado. Es más difícil de realizar, usa láser como fuente de luz y puede transmitir señales a docenas de kilómetros con facilidad. 


Topologias Fisicas 

Topologia de Bus




En la topología de bus, cada computadora se conecta a un cable común. El cable conecta una computadora a la siguiente, como una línea de autobús que recorre una ciudad. El cable tiene un casquillo en el extremo, denominado terminador. El terminador evita que las señales reboten y provoquen errores en la red.



Topologia de Anillo
 En una topología de ring, los hosts se conectan en un círculo o anillo físico. Dado que la topología de ring no tiene principio ni final, el cable no precisa terminadores. Una trama con formato especial, denominada token, viaja alrededor del anillo y se detiene en cada host. Si un host desea transmitir datos, debe conocer los datos y la dirección de destino a la trama. La trama se desplaza alrededor del anillo hasta que se detiene en el host con la dirección de destino. El host de destino extrae los datos de la trama.

Topologia de Estrella 



 La topología de estrella tiene un punto de conexión central, que generalmente es un dispositivo como un hub, un switch o un router. Cada host de la red tiene un segmento de cable que conecta el host directamente con el punto de conexión central. La ventaja de una topología de estrella reside en la facilidad de resolución de problemas. Cada host está conectado al dispositivo central con su propio cable. Si se presenta un problema en dicho cable, sólo ese host se ve afectado. El resto de la red continúa en funcionamiento. 


Topología de estrella extendida o jerárquica



Una topología de estrella extendida o jerárquica es una red en estrella con un dispositivo de red adicional conectado al dispositivo de red principal. Por lo general, un cable de red se conecta a un hub y, luego, los otros hubs se conectan al primer hub. Las redes más grandes, como las de grandes empresas o universidades, utilizan la topología de estrella jerárquica.


Topología de Malla



La topología de malla conecta todos los dispositivos entre sí. Cuando todos los dispositivos están interconectados, la falla de un cable no afecta a la red. La topología de malla se utiliza en redes WAN que interconectan redes LAN.


Los Modelos de Datos OSI y TCP/IP 


Un modelo arquitectónico es un marco de referencia común para explicar las comunicaciones en Internet y desarrollar protocolos de comunicación. Divide las funciones de los protocolos en capas administrables. Cada capa desempeña una función específica en el proceso de comunicación a través de una red.





El Modelo TCP/IP

El modelo de referencia TCP/IP ofrece un marco de referencia común para el desarrollo de los protocolos que se utilizan en Internet. Está compuesto por capas que realizan las funciones necesarias para preparar los datos para su transmisión a través de una red.

Un mensaje comienza en la capa superior, la capa de aplicación, y se desplaza por las capas de TCP/IP hasta la capa inferior, la capa de acceso a la red. Se agrega la información del encabezado al mensaje a medida que se desplaza hacia abajo por cada capa y después se transmite. Después de llegar a destino, el mensaje vuelve por cada capa del modelo TCP/IP. La información del encabezado que se agregó al mensaje se elimina a medida que el mensaje se desplaza hacia arriba por las capas hacia su destino.

Los protocolos de la Capa de Aplicación 

ofrecen servicios de red a las aplicaciones de usuarios, como los exploradores Web y los programas de correo electrónico.

Protocolos de Transporte

Los protocolos de la capa de transporte ofrecen una administración integral de los datos. Una de las funciones de estos protocolos es dividir los datos en segmentos administrables para facilitar su transporte a través de la red.
Protocolos de Internet

Los protocolos de la capa de Internet

funcionan en la tercera capa de la parte superior en el modelo TCP/IP. Estos protocolos se utilizan para proporcionar conectividad entre los hosts de la red.

Protocolos de acceso de Red

Los protocolos de la capa de acceso de red describen los estándares que utilizan los hosts para acceder a los medios físicos. En esta capa, se definen las tecnologías y los estándares de Ethernet IEEE 802.3, como CSMA/CD y 10BASE-T.

Modelo OSI 

El modelo OSI es un marco estándar de la industria y se utiliza para dividir las comunicaciones de red en siete capas distintas. A pesar de que existen otros modelos, la mayoría de los fabricantes de redes de la actualidad crean sus productos con este marco.




En el modelo OSI, cuando se transfieren los datos, se dice que viajan virtualmente hacia abajo a través de las capas del modelo OSI de la computadora emisora y hacia arriba a través de las capas del modelo OSI de la computadora receptora.

Cuando un usuario desea enviar datos, como correo electrónico, se inica un proceso de encapsulación en la capa de aplicación. La capa de aplicación es responsable de proporcionar a las aplicaciones acceso a la red. La información circula por las tres capas superiores y es considerada como datos cuando llega a la capa de transporte.

En la capa de transporte, los datos se descomponen en segmentos más administrables o unidades de datos de protocolo (PDU) de la capa de transporte, para su transporte ordenado por la red. Una PDU describe los datos a medida que se desplazan desde una capa del modelo OSI hasta la otra. La PDU de la capa de transporte también contiene información como números de puerto, de secuencia y de acuse de recibo, que se utiliza para el transporte confiable de los datos.

En la capa de red, cada segmento de la capa de transporte se transforma en un paquete. El paquete contiene el direccionamiento lógico y demás información de control de la capa 3.
En la capa de enlace de datos, cada paquete de la capa de red se transforma en una trama. La trama contiene la información de dirección física y corrección de errores.
En la capa física, la trama se transforma en bits. Estos bits se transmiten uno por uno a través del medio de red.

En la computadora receptora, el proceso de desencapsulación revierte el proceso de encapsulación. Los bits llegan a la capa física del modelo OSI de la computadora receptora. El proceso de desplazamiento hacia arriba del modelo OSI de la computadora receptora llevará los datos a la capa de aplicación, donde un programa de correo electrónico mostrará el mensaje.



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Videos Paso a Paso 

 

  

 










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