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Componentes físicos principales de una red

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Componentes físicos principales de una red

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Ana Laura Ng Quirós
9°B
C.E.S.D.

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Concepto: Es el dispositivo digital lógico de interconexión de equipos que opera en la capa de enlace de datos del modelo OSI (es un modelo de referencia para los protocolos de la red).
Su función: Es interconectar dos o más host de manera similar a los puentes de red, pasando datos de un segmento a otro de acuerdo con la dirección MAC de destino de las tramas en la red y eliminando la conexión una vez finalizada esta.
Características:
- Los switches se utilizan cuando se desea conectar múltiples tramos de una red, fusionándolos en una sola red.
- Funcionan como un filtro en la red.
- Solo retransmiten la información hacia los tramos en los que hay el destinatario de la trama de red.
- Mejoran el rendimiento y la seguridad de las redes de área local (LAN).
Funcionamiento:
Los conmutadores poseen la capacidad de aprender y almacenar las direcciones de red de la capa 2 (direcciones MAC) de los dispositivos alcanzables a través de cada uno de sus puertos. Por ejemplo, un equipo conectado directamente a un puerto de un conmutador provoca que el conmutador almacene su dirección MAC. Esto permite que, a diferencia de los concentradores, la información dirigida a un dispositivo vaya desde el puerto origen al puerto de destino.
Dos conmutadores de red Juniper (arriba) y Netgear (abajo) de la Fundación Wikimedia en Ashburn (Virginia) en 2012.
En el caso de conectar dos conmutadores o un conmutador y un concentrador, cada conmutador aprenderá las direcciones MAC de los dispositivos accesibles por sus puertos, por lo tanto en el puerto de interconexión se almacenan las MAC de los dispositivos del otro conmutador.

Clasificación:

Switch troncal / switch perimetral: El término switch troncal se refiere a los que se utilizan en el núcleo central (core) de las grandes redes. Es decir, a estos switches están conectados otros de jerarquía inferior, además de servidores, routers WAN, etc. Por otro lado el término switch perimetral se refiere a los utilizados en el nivel jerárquico inferior en una red local y a los que están conectados los equipos de los usuarios finales.

Switch gestionable (managed) / switch no gestionable (unmanaged): El término gestionable (managed) se refiere a los switches que ofrecen una serie de características adicionales que requieren de configuración y gestión. Por el contario los switches no gestionables (unmanaged) suelen ser los que ofrecen funcionalidades básicas que no requieren procedimiento de configuración o gestión.

Tipos de switches:

a) Desktop: Este es el tipo de switch más básico que ofrece la función de conmutación básica sin ninguna característica adicional. Su uso más habitual es en redes de ámbito doméstico o en pequeñas empresas para la interconexión de unos pocos equipos, por lo que no están preparados para su montaje en rack 19’’. Estos switches no requieren ningún tipo de configuración, ya que utilizan el modo de autoconfiguración de Ethernet para configurar los parámetros de cada puerto.

b)  Switches perimetrales no gestionables: Este tipo de switches se utilizan habitualmente para constituir redes de pequeño tamaño de prestaciones medias. No admiten opciones de configuración y suelen tener características similares a los switches desktop pero incrementando el número de puertos y ofreciendo la posibilidad de montaje en rack 19’’.

c) Switches perimetrales gestionables: Este tipo se utiliza para la conexión de los equipos de los usuarios en redes de tamaño medio y grande, y se localizan en el nivel jerárquico inferior. Es necesario que estos switches ofrezcan características avanzadas de configuración y gestión.

d) Switches troncales de prestaciones medias: Este tipo de switches están diseñados para formar el núcleo o troncal de una red de tamaño medio. Proporcionan altas prestaciones y funcionalidades avanzadas. Una de las principales diferencias con los switches perimetrales es que ofrecen características de nivel 3 como enrutamiento IP.

e) Switches troncales de altas prestaciones: La principal característica de este tipo, además de su alto rendimiento, es su alta modularidad. El formato habitual es de tipo chasis donde se instalan los módulos que se necesitan. Se utilizan en grandes redes corporativas o de campus, e incluso se utilizan por los operadores para constituir sus redes metropolitanas.

Ventajas de los switches:

Agregar mayor ancho de banda.

Acelerar la salida de tramas.

Reducir tiempo de espera.

El conmutador es siempre local.

Desventajas de los switches:

No consiguen, filtrar difusiones o broadcasts, multicasts ni tramas cuyo destinoaún no haya sido incluido en la tabla de direccionamiento.

Para una conexión a internet si el ISP solo nos brinda 1 IP pública, solo una maquina tendría internet.

Muchos conmutadores existentes en el mercado no son configurables.

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Una red de computadoras es un conjunto de equipos nodos y software conectados entre sí por medio de dispositivos físicos o inalámbricos que envían y reciben impulsos eléctricos, ondas electromagnéticas o cualquier otro medio para el transporte de datos, con la finalidad de compartir información, recursos y ofrecer servicios.
En este trabajo estaremos hablando precisamente de los aquellos componentes físicos fundamentales para el envío de datos.
Espero que este trabajo sea de su total agrado.

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Al hacer este trabajo llegué a la conclusión de que gracias a estos componentes físicos, los cuales son los responsables de enviar datos, es que nos podemos conectar a la red, algo a lo que tanto le damos uso especialmente en esto días y es tan indispensable para mantenernos comunicados con el mundo.

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Los componentes físicos principales de una red:

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Los componentes físicos principales de una red:

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1.Router.
2. Switch.
3. Access Point.
4. Tarjeta de red.

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Concepto: Un router, enrutador o encaminador, es un dispositivo que permite interconectar computadoras que funcionan en el marco de una red.
Su función: Se encarga de establecer la ruta que destinará a cada paquete de datos dentro de una red informática.
Características:
- Puede trabajar con red cableada y red inalámbrica.
- Por lo general se utilizan en casa y cuentan con puertos para conectar dispositivos de manera alámbrica.
- Son capaces de conectar varios dispositivos inalámbricamente.
Funcionamiento:
Consiste en enviar los paquetes de red por el camino o ruta más adecuada en cada momento. Para ello almacena los paquetes recibidos y procesa la información de origen y destino que poseen. Con arreglo a esta información reenvía los paquetes a otro encaminador o bien al anfitrión final, en una actividad que se denomina 'encaminamiento'. Cada encaminador se encarga de decidir el siguiente salto en función de su tabla de reenvío o tabla de encaminamiento, la cual se genera mediante protocolos que deciden cuál es el camino más adecuado o corto.

Por ser los elementos que forman la capa de red, tienen que encargarse de cumplir las dos tareas principales asignadas a la misma:

Reenvío de paquetes: cuando un paquete llega al enlace de entrada de un encaminador, este tiene que pasar el paquete al enlace de salida apropiado. Una característica importante de los encaminadores es que no difunden tráfico difusivo.

Encaminamiento de paquetes : mediante el uso de algoritmos de encaminamiento tiene que ser capaz de determinar la ruta que deben seguir los paquetes a medida que fluyen de un emisor a un receptor.

Estructura

En un enrutador se pueden identificar cuatro componentes:

Puertos de entrada: Realiza las funciones de la capa física consistentes en la terminación de un enlace físico de entrada a un encaminador; realiza las funciones de la capa de enlace de datos necesarias para interoperar con las funciones de la capa de enlace de datos en el lado remoto del enlace de entrada; realiza también una función de búsqueda y reenvío de modo que un paquete reenviado dentro del entramado de conmutación del encaminador emerge en el puerto de salida apropiado.

Entrada de conmutación: Conecta los puertos de entrada del enrutador a sus puertos de salida.

Puertos de salida: Almacena los paquetes que le han sido reenviados a través del puerto de conmutación y los transmite al enlace de salida. Realiza entonces la función inversa de la capa física y de la capa de enlace que el puerto de entrada.

Procesador de encaminamiento: Ejecuta los protocolos de ip encaminamiento, mantiene la información de encaminamiento y las tablas de reenvío y realiza funciones de gestión de red dentro del enrutador.

Tipos de routers:

Conectividad en pequeñas oficinas y hogares: Se usan en los hogares para conectar a servicios de banda ancha, tales como IP sobre cable, ADSL o fibra óptica. Un enrutador usado en una casa puede permitir la conectividad a una empresa a través de una red privada virtual.

Encaminador de empresa: En las empresas se pueden encontrar encaminadores de todos los tamaños. Si bien los más poderosos tienden a ser encontrados en ISP, instalaciones académicas y de investigación, pero también en grandes empresas.

Encaminadores inalámbricos: A pesar de que tradicionalmente los encaminadores solían tratar con redes fijas (Ethernet, ADSL, RDSI...), en los últimos tiempos han comenzado a aparecer encaminadores que permiten realizar una interfaz entre redes fijas y móviles (Wi-Fi, GPRS, Edge, UMTS, Fritz!Box, WiMAX...) Un encaminador inalámbrico comparte el mismo principio que un encaminador tradicional. La diferencia es que este permite la conexión de dispositivos inalámbricos a las redes a las que el encaminador está conectado mediante conexiones por cable.

Equipos domésticos: Los equipos que actualmente se le suelen vender al cliente como enrutadores no son simplemente eso sino que son los llamados Equipos locales del cliente (CPE). Los CPE están formados por un módem, un enrutador, un conmutador y opcionalmente un punto de acceso WiFi.

Conmutadores frente a enrutadores: Un conmutador, al igual que un encaminador es también un dispositivo de conmutación de paquetes de almacenamiento y reenvío.

Ventajas de un router:

Son configurables.

Son relativamente fáciles de mantener una vez configurados.

Previene la presencia de intrusos.

No son afectados por los contrastes de los tiempos de retardos como ocurre en los bridges.

No están limitados topológicamente.

Son inteligentes y pueden seleccionar el camino más aconsejable entre dos o más conexiones simultáneas.

Desventajas de un router:

Requieren una cantidad significativa de tiempo para instalarlos y configurarlos dependiendo de la topología de la red y de los protocolos usados.

Son dependientes del protocolo, cada protocolo a rutear debe ser conocido por el Router.

Tienen un mayor costo que los Bridges.

Son más complejos.

Lentitud de proceso de paquetes respecto a los bridges.

Necesidad de gestionar el subdireccionamiento en el Nivel de Enlace.

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Concepto: Son dispositivos para establecer una conexión inalámbrica entre equipos y pueden formar una red inalámbrica externa (local o internet) con la que interconectar dispositivos móviles o tarjetas de red inalámbricas. Esta red inalámbrica se llama WLAN (Wireless local área network) y se usan para reducir las conexiones cableadas.

Características:

Permiten la conexión de dispositivos inalámbricos a la WLAN, como: teléfonos celulares modernos, Netbook, Laptop, PDA, Notebook e inclusive otros Access Point para ampliar las redes.

También cuentan con soporte para redes basadas en alambre (LAN -Local Area Network), que tienen un puerto RJ45 que permite interconectarse con Switch inalámbrico y formar grandes redes entre dispositivos convencionales e inalámbricos.

Se basan en emisiones de ondas de radio, capaces de traspasar muros, por lo que son perfectos para conectar edificios cercanos dentro de la misma red, con antenas potentes es posible crear una red WLAN de hasta a un kilómetro de distancia.

Tienen un radio de acción de entre 30 metros a 100 metros.

Proporciona información del estado de red y descongestionan la red dividiendo las redes y enviando la información de manera paralela más rápidamente que de forma convencional.

Si dispone de conexiones PoE es posible con un único cable Ethernet RJ-45 dar acceso a internet sin la necesidad de conectarlo a un enchufe convencional.

Permite más usuarios conectados, al mismo tiempo.

Usos:

Crear un acceso inalámbrico LAN de un lugar de trabajo.

Dar acceso a una red inalámbrica a los clientes.

Llevar una conexión a internet a donde no había antes, sin perder ancho de banda con repetidores.

Cubrir grandes áreas con una conexión de calidad, reduciendo el uso de cableado.

Permite interconexiones entre dispositivos convencionales y inalámbricos si se conecta el AP a un switch.

Modos/Funciones:

Modo cliente: Se utiliza como un receptor y actúa como un cable de red uniéndose a una red.

Modo AP (punto de Acceso): El Punto de acceso sirve de núcleo para la instalación del cableado, de forma que los múltiples usuarios acceden a la red por medio del punto de acceso.

Modo Repetidor: Este modo se puede usar para extender la señal de forma que el punto de acceso amplifica la señal que recibe para optimar el rango de acción.

Modo Bridge: Este modo se hace para cubrir grandes distancias, como dos edificios separados. Con dos puntos de acceso conectados entre si podemos conseguir una red WLAN a distancias considerables.

Ventajas de los Access Point:

Permite la conexión de dispositivos inalámbricos a la WLAN como móviles u ordenadores portátiles.

Se basan en emisiones de ondas de radio, capaces de traspasar muros, por lo que son perfectos para conectar edificios cercanos dentro de la misma red, con antenas potentes es posible crear una red WLAN de hasta a un kilómetro de distancia.

Tienen un radio de acción de entre 30 metros a 100 metros.

Proporciona información del estado de red y descongestionan la red dividiendo las redes y enviando la información de manera paralela más rápidamente que de forma convencional.

Si dispone de conexiones PoE es posible con un único cable Ethernet RJ-45 dar acceso a internet sin la necesidad de conectarlo a un enchufe convencional.

Permite más usuarios conectados, al mismo tiempo

Desventajas de los Access Point:

En tanto la principal desventaja son las limitaciones nacionales o estatales a las frecuencias de radio que pueden utilizarse por la red inalámbrica. También las redes pueden verse interferidas por otros dispositivos que utilizan frecuencias de radio similares, e incluso dispositivos que utilicen microondas.

Otro problema es la facilidad con que un pirata informático podría ingresar en la red inalámbrica si no hay una seguridad importante establecida. Recordemos que a veces no es necesario ni siquiera ingresar al edificio donde se encuentra el punto de acceso de la red inalámbrica, se puede ingresar a esta desde la calle, por ejemplo. Una técnica de entrada a redes inalámbricas es la llamada Gemelo Malvado.

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Concepto: Es un componente de hardware que conecta una computadora a una red informática y que posibilita compartir recursos (como archivos, discos duros enteros, impresoras e internet) entre dos o más computadoras, es decir, en una red de computadoras.

Función:
La principal función de una tarjeta de interfaz de red es proporcionar el enlace entre las computadoras y la red. En otras palabras, una tarjeta de red es la interfaz física entre el ordenador y el cable de red, la tarjeta convirte los datos que envia el computador de manera tal que puedan ser transferidos por medio del cable de red a su destino.

Esta conexión permite a las computadoras comunicarse con los servidores, así como otros equipos de la red. También traduce los datos procedentes del cable a bytes de modo que la CPU del ordenador pueda leerlos. Esta es la razón por la tarjeta de red es una tarjeta de expansión insertada en una ranura de expansión.

Características:

Están diseñadas por ciertos tipos de estándares de redes, por lo que tienen una velocidad máxima de transmisión de datos en bits por segundo (bps) acorde al estándar.

Tienen uno o varios puertos RJ45 o combinados con BNC para la conexión de los cables hacia los concentradores o hacia otras computadoras.

Cuentan con un conector especial en su parte inferior que permite insertarlas en las ranuras de expansión de la tarjeta principal.

Pueden convivir con las tarjetas de red integradas en la tarjeta principal, se puede tener acceso a redes de manera independiente, no hay limite de tarjetas de red conectadas en una computadora.

Compiten actualmente contra las tarjetas para red inalambricas, las cuales ofrecen muchas ventajas con respecto al uso de cables o puertos físicos.

Tipos de tarjetas de red:

a) Tarjetas de red Ethernet: En la actualidad, las tarjetas de red Ethernet son las más utilizadas para la implementación de redes y el acceso a Internet, debido fundamentalmente a que pueden recorrer cientos de metros sin que los datos que viajan por los cables usados en este estándar sufran ningún tipo de alteración o corrupción por factores externos como por ejemplo ondas electromagnéticas.

b) Tarjetas de red Wi-Fi: El segundo tipo de tarjeta de red más popular en la actualidad es la tarjeta de red inalámbrica, cuyo principal sistema de transmisión es Wi-Fi. Este tipo de tarjeta puede ser básicamente de dos tipos, al igual que las de tipo Ethernet: Tarjeta de red inalámbrica externa, es decir que se conecta a un bus vacío en la tarjeta base de la computadora, y las del tipo inalámbrica integrada, las cuales son habituales en teléfonos, tablets, computadoras portátiles y muchos otros tipos de dispositivos.

c) Arcnet: Arcnet, siglas de Attached Resource Computer NETwork, fue una arquitectura de red de área local (LAN) que utilizaba una técnica de acceso de paso de testigo similar a la utilizada en el estándar Token Ring. Desarrollada en el año 1977 por una compañía llamada Datapoint Corporation, ofrecía una topología física en forma de estrella, utilizando cable coaxial y hubs pasivos o activos. Podía alcanzar una velocidad de trasmisión de aproximadamente 2 MBits, pero como en el sistema no se producían colisiones de paquetes, el rendimiento de todo el conjunto era similar al de Ethernet.

d) Token Ring: Token Ring fue una arquitectura de red desarrollada por la compañía IBM en los años 1970 con topología lógica en anillo y técnica de acceso de paso de testigo, lo que significa que las computadoras y dispositivos que se conectaban a la red lo hacían en una especie de anillo. Ya no es usada.

Ventajas de las tarjetas de red:

Compartir recursos

Las tarjeta de Red son muy ventajosas en cuanto a su integración de varios puntos en un mismo enlace.

Posibilidad de crecimiento hacia otros puntos para integración en la misma red.

Envío y recepción de datos seguro.

Desventajas de las tarjetas de red:

En algunos casos no son compatibles por lo que no se puede compartir recursos.

En el caso de las inalámbricas tienen un límite restringido.

Son muy delicadas por lo que se debe dar un buen uso y mantenimiento.