PDF de programación - TEORÍA DE REDES INFORMÁTICAS

TEORÍA DE LAS REDES INFORMÁTICAS

( redesafull.com.ar )



por Mariano López Figuerola
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Índice

1. Generalidades

m 1.1 Conceptos Básicos Asociados a Redes
m 1.2 Clasificación de las Redes
m 1.3 El Modelo de Referencia OSI
m 1.4 Topologías de Redes
m 1.5 Componentes de Hardware de una Red
m 1.6 Software de Red









2. Redes X.25

m 2.1 LAPB
m 2.2 Nivel de Paquetes X.25

3. Frame Relay

m 3.1 La trama Frame Relay
m 3.2 El FR HEADER

4. Redes LAN

m 4.1 Redes LAN en el Modelo OSI
m 4.2 Redes Ethernet
m 4.3 Redes Token Ring

5. TCP / IP

m 5.1 El Stack de Protocolos TCP/IP
m 5.2 Internet protocol (IP)
m 5.3 Transmission Control Protocol (TCP)
m 5.4 User Datagram Protocol (UDP)




Bibliografía y links




1 - GENERALIDADES



La teoría de las redes informáticas no es algo reciente.
La necesidad de compartir recursos e intercambiar información fue una inquietud permanente desde los
primeros tiempos de la informática. Los comienzos de las redes de datos se remontan a los años ’60 , en los
cuales perseguían exclusivamente fines militares o de defensa.
Paulatinamente se fueron adoptando para fines comerciales.
Obviamente en esa época no existían las PCs , por lo cual los entornos de trabajo resultaban centralizados y lo
común para cualquier red era que el procesamiento quedara delegado a una única computadora central o
mainframe. Los usuarios accedían a la misma mediante terminales “bobas” consistentes en sólo un monitor y
un teclado.
Los tiempos han cambiado y hoy prácticamente todos los usuarios acceden a los recursos de las redes desde
PCs. Sin embargo, la teoría, los principios básicos, los protocolos han mantenido vigencia y si bien es cierto, se
va produciendo obsolecencia de parte de ellos, resulta muy conveniente comenzar el estudio partiendo de los
principios y de la teoría básica. Resulta dificultoso comprender las redes actuales si no se conocen los
fundamentos de la teoría de redes.
En nuestro análisis partiremos de X.25; un tradicional sistema que trabaja sobre redes analógicas, es decir
líneas telefónicas dedicadas. Actualmenteconserva unas pocas aplicaciones, como ser cajeros automáticos,
validación de tarjetas de crédito, etc; pero su robustez, seguridad y confiabilidad han hecho mantenerlo como
un estándar para las redes públicas y privadas durante una gran cantidad de años. Además sus principios, su
teoría de funcionamiento aporta conceptos sumamente importantes que nos ayudarán a comprender los

siguientes.
Frame Relay es una mejora de X.25 . Se trata de un sistema mucho más simple y eficiente, el cual tiene
plena vigencia hoy en día en redes de área amplia. Trabaja sobre enlaces digitales generalmente punto a
punto.
Posteriormente veremos las tecnologías LAN y por último culminaremos con el de mayor auge en nuestros
días, base indispensable del funcionamiento de Internet: TCP/IP.



1.1 - CONCEPTOS BÁSICOS ASOCIADOS A REDES

1.1.1 - Primeras definiciones

l RED : Una RED es un conjunto de computadoras o terminales conectados mediante una o más vías de

transmisión y con determinadas reglas para comunicarse.

l HOST : Aunque en general este término suele relacionarse con Servidores, en un sentido amplio

llamaremos HOST a cualquier equipo que se conecta a una red.

l PROTOCOLO: Conjunto de comandos establecido por convención que deben conocer tanto emisor como

receptor para poder establecer una comunicación en un red de datos. Constituyen el software de la
red.

l DTE: Data Terminal Equipement es el equipo terminal de datos, la computadora o terminal que es el

extremo final de la red.

l DCE: Data Communication Equipement es el equipo de comunicación. Generalmente un modem u algún

otro dispositivo que establece el enlace físico y lógico con la red.

l INTERNET: aunque todos sabemos lo que es Internet, aquí lo utilizaremos también en otro sentido.

Una Internet es un conjunto de dos o más redes diferentes que se interconectan mediante los medios
adecuados.



1.1.2 - Redes orientadas a la conexión vs. no orientadas a la conexión

Se dice que una red es Orientada a la Conexión cuando se establece un único camino para la transferencia
de la información. Los datos viajarán uno tras otro por dicho camino. No hay más de un camino
simultáneamente.
Requieren obligatoriamente de 3 fases:

l Establecimiento
l Transferencia
l Desconexión

Son el caso de X.25 , Frame Relay, ATM y TCP.
Las redes No Orientadas a la Conexión (connectionless) no utilizan un único camino, sino que los datos se
fraccionan y toman por distintas vías simultáneamente para llegar a destino. Se la conoce también como
Servicio de Datagramas y los casos típicos son IP y UDP.



1.1.3 - Circuitos Virtuales Conmutados vs. Circuitos Virtuales Permanentes


Las redes Orientadas a la Conexión pueden constituir 2 tipos de circuitos o caminos para establecer la
comunicación:

l Circuitos Virtuales Conmutados (SVC´s) establecen un camino de comunicación a través de la red
que no es siempre el mismo. La conexión se establece por un camino al necesitar intercambiar datos y
se libera al finalizar. Al establecerse una nueva conexión el camino a través de la red puede ser
diferente. X.25 trabaja de esta forma.

l Circuitos Virtuales Permanentes (PVC´s) son similares a una línea punto a punto , están siempre

fijos y no alternan entre caminos diferentes. La conexión se establece por única vez por un único medio
físico al contratar el servicio y se mantiene inalterable hasta la baja del mismo. Frame Relay suele
trabajar de esta forma aunque soporta también conmutados.



1.1.4 - Conmutación de Circuitos vs Conmutación de paquetes

Las redes pueden conmutar circuitos , como es el caso de la red telefónica o conmutar paquetes, que son una
subdivisión lógica de la información.
Casi todas las tecnologías actuales : X.25 , Frame Relay , ATM , TCP/IP son de conmutación de paquetes.




1.2 - CLASIFICACIÓN DE LAS REDES



1.2.1 - Clasificación por área de cobertura


El universo de las redes , puede clasificarse según la extensión que abarcan.
Cada uno de los tipos requiere de tecnologías y topologías específicas.
Se distinguen en general 3 categorías:


l REDES LAN o Local Area Networks: Son las que no exceden 1 km de extensión. Lo más habitual es

que abarquen un edificio o varios dentro de una manzana o un área limitada

l REDES MAN o Metropolitan Area Network: Hasta 10 Km, es decir , distintos puntos dentro de una

l REDES WAN o Wide Area Networks: Más de 10 Km. Distintas ciudades dentro de un mismo país o

misma ciudad.

distintos países.



1.2.2 - Clasificación por método de comunicación

Las redes pueden utilizar dos métodos de comunicación que las diferencia en:

l REDES DE BROADCAST: todas las máquinas comparten un único medio de transmisión . Es decir que
cuando un de ellas transmita , todas recibirán la información y solamente aquella a ala cual va dirijida la
utilizará.

l REDES PUNTO A PUNTO: existen conexiones individuales entre pares de máquinas.





1.3 - EL MODELO DE REFERENCIA OSI


El modelo OSI (Open System Interconnection) es el comienzo de cualquier estudio de redes
Es un modelo idealizado de 7 capas o niveles que representa la subdivisión de tareas teórica que se
recomienda tener en cuenta para el estudio o diseño de un sistema.
A cada capa se le asigna una función bien específica y las mismas se apilan desde la inferior a la superior de
forma que cada una depende de la inmediata inferior para su funcionamiento.
Esto no significa que todas las redes cumplan o deban cumplir exactamente con este modelo - y de hecho,
normalmente no lo hacen- pero de todas formas se recomienda siempre tener en cuenta el modelo OSI como
referencia , ya que conocimiento del mismo posibilita la correcta comprensión de cualquier red e inclusive
facilita el poder realizar la comparación entre sistemas diferentes.
Las 7 capas son las siguientes:




7

6

5

4

3

2

1

APLICACIÓN

PRESENTACIÓN

SESIÓN

TRANSPORTE

RED

ENLACE

FÍSICA





El modelo OSI




l CAPA 1 : Physical (Física): Define las reglas para transmitir el flujo de bits por el medio físico
l CAPA 2 : Data Link (Enlace) : Organiza los bits en grupos lógicos denominado tramas o frames .

Proporciona además control de flujo y control de errores.

l CAPA 3 : Network (Red) : Proporciona la posibilidad de rutear la info agrupada en paquetes.
l CAPA 4 : Transport (Transporte): Realiza el control de extremo a extremo de la comunicación,
proporcionando control de flujo y control de errores. Esta capa es asociada frecuentemente con el
concepto de confiabilidad.

l CAPA 5 : Session (Sesión): conexión y mantenimiento del enlace
l CAPA 6 : Presentation (Presentación): frecuentemente forma parte del sistema operativo y se

encarga de dar formato los datos.

l CAPA 7 : Aplication (Aplicación) : Servicios para el usuario como ser e-mail, servicios de archivos e

impresión, emulación de terminal, loguin , etc.

Es importante aclarar con respecto a esta última que no cualquier aplicación que corra dentro de una PC
encuadra en la capa Aplicación del modelo OSI, sino solamente las aplicaciones a los efectos del trabajo en
red.



1.4 - TOPOLOGÍAS DE REDES


Es necesario, en principio, diferenciar entre topologías físicas y lógicas.
Este es un tema que generalmente se presta a confusión.

1.4.1 - Topologías fí