Pregunta 2 Nivel físico y de enlace de red. Redes cableadas, inalámbricas y dispositivos de interconexión.

1. Internet

1.2. Nivel físico y de enlace de red.

-Nivel Físico (Capa 1)

La capa física define las especificaciones eléctricas, mecánicas, de procedimiento y funcionales para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas finales.

Sus principales funciones pueden concretarse a:

-Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la comunicación: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232), cable coaxial, guías de onda, aire, fibra óptica.


-Definir las características materiales (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión) que se van a usar en la transmisión de los datos por los medios físicos.


-Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico).


-Transmitir el flujo de bits a través del medio.


-Manejar las señales eléctricas del medio de transmisión, polos en un enchufe, etc.


-Garantizar la conexión (aunque no la fiabilidad de dicha conexión).


No está relacionado con ningún tipo de protocolo de comunicaciones y tampoco con la fiabilidad de la información.
-Nivel de Enlace de Dato (capa 2)
La capa de enlace de datos proporciona tránsito de datos confiable a través de un enlace físico. Al hacerlo, la capa se ocupa del direccionamiento físico (comparado con el lógico) , la topología de red, el acceso a la red.

Los tipos de campos típicos incluyen:

-Campos indicadores de comienzo y detención: Límites de comienzo y finalización de la trama


-Nombrar o direccionar campos


-Campo tipo: el tipo de PDU contenido en la trama


-Calidad: campos de control


Campo de datos: carga de tramas




-Redes cableadas:

     

 Qué son las topologías de red?

Las topologías de redes son básicamente un mapa físico o lógico de una red para saber cómo se conectan las computadoras entre sí para intercambiar datos.

Existen un número de factores que definen cuál es el tipo de topología de red que se necesita para una determinada ocasión.

Tipos de topologías de red

En un estudio, trabajo o cualquier otro lugar donde necesites conectar varias computadoras entre sí, es necesario crear el diseño de red que se adapte a la distribución que quieras hacer, para que generes una eficiente conexión. Para ello, existen diferentes tipos de topología de red:

Topologías en anillo

Este tipo de topología que funciona de manera simple en la red, ya que las computadoras se encuentran conectadas en forma de anillo, es decir, crean un círculo entre sí, esto permite que los datos viajen en un solo sentido, por ello es un tipo de red poco eficaz, ya que si un nodo deja de funcionar se cae la red de todas las demás.
Ventajas

-Fácil de instalar y simple resolución de problemas, ya que se pueden localizar más rápido alguna falla en los cables.


-Garantiza un sistema de acceso a recursos equitativo.


-No disminuye el rendimiento al conectar muchas computadoras en la red.


-Mejor fluidez en los datos.


-Sistema operativo con un único canal.


-Buena comunicación a larga distancia.


-Poca posibilidad de colisión de datos.

Desventajas

-Al cortarse o dañarse un cable, afecta todo el sistema de red.


-Los datos deberán pasar por cada uno de las computadoras, lo que puede generar lentitud.


-Es difícil agregar o eliminar un nodo en la red, lo que puede causar problemas en el sistema.


-La falla en la transmisión de algún nodo afectara notablemente todo la red.


-Lentitud en la transferencia de datos, entre todas las computadoras.

-Topologías de red bus

-Topología de bus características

-Todos los dispositivos están conectados a un cable principal.


La información enviada por un ordenador se transmite por todo el cable troncal en ambas direcciones desde la computadora que envía el mensaje.


Se utiliza un cable coaxial o un cable de red RJ-45, dependiendo del tipo de tarjeta red que necesite la computadora.


El nodo al recibir los datos, verifica si su dirección de destino coincide con el de los datos, para que pueda procesar la información, de lo contrario el nodo se queda estático.


Es también conocida como topología lineal.
Ventajas

-Fácil conexión de dispositivos a la red, si estos cumplen con el mecanismo de conexión adecuado.


-Se pueden conectar nuevos dispositivos inmediatamente a la red sin afectarla.


-Necesita de poco cable para funcionar, lo que genera menor gasto.


-Los datos fluyen libremente en la red.


-El cable de conexión se puede extender para conectar más dispositivos.


-Los terminadores están hechos de condensadores y resistencias, para que no necesite de energía.


-Puede producirse degradación de la señal de red.


-Se trata de una red que necesita ocupar mucho espacio.

Desventajas

-Tamaño limitado, ya que solo pueden conectarse una cantidad máxima de computadoras, dependiendo del largo del cable.


-Aumenta el registro de colisiones, debido a la longitud limitada.


-Al tratar de aumentar el tamaño del cable, se pueden generar problemas de perdida de señal de datos.


-El sistema se puede tornar lento, debido al uso de un solo cable troncal.


-Alternativas de seguridad limitadas, ya que al usar un mismo cable cualquier transmisión de datos u opciones de seguridad serán vistas por todos

-Colapso de toda la red, por algún desperfecto.

Topologías de red estrella

Topología de estrella características:

Cada computadora está conectada individualmente al nodo central.

El intercambio de datos solo se realiza indirectamente mediante el servidor central.

El concentrador central funciona como un servidor que gestiona y distribuye una información a los demás nodos.

Funciona con diferentes estructuras cableadas de Ethernet, como: enrutadores inalámbricos y otros componentes.

Topología de estrella ventajas y desventajas

Ventajas

-Disminuye la posibilidad de fallas, debido a su distribución de estrella.

-Oportunidad de agregar, eliminar o cambiar algunos de los nodos sin perjudicar el funcionamiento.

-Si existe un problema en algunas de las computadoras, se puede rastrear fácilmente a través del servidor central.

-Cada nodo depende de un cable independiente.

-Los paquetes de datos no deberán pasara por varios nodos, lo que incementa su rendimiento.

Desventajas

-Inevitable dependencia del servidor central.

-Si se cae la conexión en el punto central, automáticamente se perderá también en todo la red.

-Genera un mayor costo de implementación, ya que se requieren de muchos más cables y elementos por separado.

-El rendimiento de la red, depende netamente del rendimiento del servidor central.

-Al sufrir daños el host, deja vulnerable a toda la red.



Topologías de red árbol
Topología de árbol características:

-Combina dos tipologías: la de bus y de estrella, ya que se compone de crear varias topologías de estrella, conectadas mediante un mismo cable.

-Abarca la conexión entre los nodos en su totalidad, ya que cada computadora tiene un conexión directa a un servidor central y a un cable principal.


-Es posible conectar más de dos dispositivos a un mismo punto central.


-Permite compartir información a través de una red más amplia.

Topología de árbol ventajas y desventajas

Ventajas

-Reduce el tráfico de red.


-Permite tener varios servidores de red.


-Expansión de nodos es simple y fácil de manejar, ya que solo necesita agregar un concentrador.


-El control de una red grande es mucho más fácil aplicando este tipo de topologías.


-Fácil detección de fallas, problemas y errores.


-Todas las computadoras participantes podrán tener acceso a cualquier dispositivo de la red.

Desventajas

-Es una de las topologías más costosas en implementar.


-Requieres de una gran cantidad de cableado para funcionar.


-Se necesita mucho más mantenimiento, ya que al ser un sistema de red grande requiere de más dedicación.


-Es más difícil de configurar, debido a el gran tamaño.

Topologías de red malla

Topología de malla características:

-Su funcionamiento se basa en una tabla de enrutamiento, donde le indica a cada dispositivo cómo comunicarse con el punto de acceso.


-Las tablas de enrutamiento están formadas por: Identificador de origen, Identificador de destino, Número de secuencia del origen, Número de secuencia del destino, Identificador de difusión, Tiempo de vida.


-La red requiere auto-configurarse y estar conectada todo el tiempo, para poder generar trayectos cortos que permitan desarrollar las tablas de rutas.

Topología de malla ventajas y desventajas

Ventajas

-Permite llevar la información de un nodo a otros por diferentes rutas.


-Cada nodo tiene su propia comunicación con los demás servidores.


-No existen problemas de gráficos, ya que cuentan con enlaces específicos a cada computadora.


-Genera mayor privacidad y seguridad.


-El tamaño de red se puede cambiar fácilmente.


-No requiere de un nodo central, lo que genera poco mantenimiento.


-No existe ninguna interrupción en las comunicaciones.

Desventajas

-Cuenta con una configuración inicial complicada, ya que se necesita de mucho más tiempo.


-Cada uno de los dispositivos son saturados de responsabilidad, ya que no solo funcionan como enrutadores sino también se encargan de enviar datos.


-Requiere de gran cantidad de cables, lo que causa un mayor costo.


-El aumento de la carga de trabajo a cada nodo causa tensión, es decir, necesita de mayor energía.

Topologías de red híbrida

Trata de un tipo de topología mixta, conformada por dos o más topologías de red, con el fin de cubrir la necesidad del cliente, es decir, este tipo de red nos permite combinar cualquiera de las topologías anteriores, teniendo como resultado una variedad de mezclas que se ajustarán según la estructura física del espacio y los dispositivos que se usarán.

Redes inalámbricas:

Las redes inalámbricas son sistemas de comunicación que permiten la transferencia de datos entre dispositivos sin la necesidad de cables físicos. Estas redes se basan en la transmisión de señales electromagnéticas, lo que les permite brindar conectividad a través de ondas de radio, infrarrojos o señales de microondas. A continuación, profundizaré en el funcionamiento y los tipos de señales utilizados en las redes inalámbricas.Funcionamiento: Las redes inalámbricas operan utilizando el espectro electromagnético para transmitir información. Los dispositivos inalámbricos, como computadoras, teléfonos inteligentes o impresoras, se comunican entre sí a través de señales inalámbricas.

El funcionamiento básico de una red inalámbrica implica los siguientes pasos:

a) Transmisión: Los datos se codifican en señales electromagnéticas y se transmiten desde un dispositivo a otro. Estas señales viajan a través del aire y se propagan desde el transmisor hasta el receptor.

b) Recepción: El dispositivo receptor captura las señales transmitidas y las decodifica para recuperar los datos originales. Luego, estos datos se envían al destino deseado, ya sea otro dispositivo dentro de la red o hacia Internet.Tipos de señales: En las redes inalámbricas, existen diferentes tipos de señales utilizadas para transmitir datos. Algunos ejemplos comunes son:

a) Ondas de radio: Son las señales más utilizadas en las redes inalámbricas. Operan en un rango de frecuencias específico y pueden atravesar paredes y otros obstáculos con facilidad. Ejemplos de tecnologías inalámbricas basadas en ondas de radio son Wi-Fi, Bluetooth y Zigbee.

b) Infrarrojos: Estas señales utilizan longitudes de onda más cortas que las ondas de radio y son comúnmente utilizadas en dispositivos de control remoto, como televisores o aires acondicionados. La comunicación infrarroja requiere una línea de visión directa entre el transmisor y el receptor.

c) Microondas: Las señales de microondas son utilizadas en aplicaciones que requieren una alta velocidad de transmisión, como enlaces de comunicación a larga distancia o conexiones satelitales. Estas señales son altamente direccionalizadas y necesitan antenas parabólicas para enfocarlas y dirigirlas correctamente.

Dispositivos de interconexión:

Los dispositivos de interconexión son elementos clave para el funcionamiento de las redes de datos. Estos dispositivos permiten la conexión y comunicación entre diferentes dispositivos en una red. Aquí profundizaré en algunos de los dispositivos más comunes utilizados en la interconexión de redes.

Repetidores: Los repetidores son dispositivos que amplifican o regeneran una señal de red para extender su alcance. Actúan como estaciones intermedias entre dispositivos, recibiendo una señal débil y transmitiéndola con mayor potencia para que pueda llegar a distancias más largas sin degradarse. Los repetidores se utilizan en redes cableadas e inalámbricas para superar las limitaciones de la atenuación de la señal.


Hubs: Un hub es un dispositivo de red que actúa como un punto central de conexión para múltiples dispositivos. Los hubs operan en la capa física del modelo OSI y transmiten los datos recibidos a todos los dispositivos conectados. Sin embargo, los hubs no son inteligentes y no realizan ninguna gestión o toma de decisiones basada en direcciones de red. Debido a esto, su uso está en desuso y ha sido reemplazado por dispositivos más eficientes, como los switches.


Switch o conmutador: Un switch es un dispositivo de red que opera en la capa de enlace de datos del modelo OSI. Permite la interconexión de múltiples dispositivos en una red local (LAN) y facilita la comunicación eficiente entre ellos. A diferencia de los hubs, los switches analizan las direcciones MAC de los paquetes de datos y los envían solo al dispositivo de destino adecuado, lo que reduce la congestión y mejora el rendimiento de la red.


Router: Un router es un dispositivo que permite la interconexión de redes, ya sea entre redes locales (LAN) o entre una LAN y una red más amplia, como Internet. Los routers operan en la capa de red del modelo OSI y utilizan tablas de enrutamiento para tomar decisiones sobre cómo reenviar los paquetes de datos. Estas tablas contienen información sobre las diferentes redes a las que está conectado el router y las rutas óptimas para enviar los datos a su destino.


Punto de acceso: Un punto de acceso (Access Point, AP) es un dispositivo que permite a los dispositivos inalámbricos conectarse a una red cableada. Actúa como un puente entre los dispositivos inalámbricos y la red existente, permitiendo la conexión y el acceso a recursos compartidos, como Internet o servidores de archivos. Los puntos de acceso son comúnmente utilizados en redes Wi-Fi para proporcionar conectividad inalámbrica a dispositivos como computadoras, teléfonos inteligentes y tabletas.

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