Resumen

Tecnologico de Estudios Superiroes de Ecatepec

Capitulo I: La vida en mundo centrado en la red.

En la actualidad la forma de comunicación ha cambiado drásticamente, la creación de las comunidades en línea  podemos enviar información tanto de voz, como flujos de datos, video y gráficos, estos pueden ser enviados a los diferentes dispositivos, promoviendo así una comunicación sin límites y grandes oportunidades de producción en diferentes áreas.

Las diferentes herramientas de comunicación dentro de una red constan de correo electrónico, información como bases de datos, servicios de impresión, entre otros. Un amplio servicio de aspecto educativo o  empresarial, estas herramientas nos permite capacitar al personal o bien mejorar la educación. También es un medio de entretenimiento, un medio de comercialización a nivel mundial.

Existen diversos factores externos e internos que hay que tomar en cuenta para saber si existe alguna interferencia que impida la trasmisión de información. Para que la conexión funcione, los dispositivos deben  estar interconectados, puede ser mediante cables o de manera inalámbrica; en una conexión mediante un cable emite  señales eléctricas  o bien por medio de fibra óptica es mediante señales de luz. En las conexiones inalámbricas, el medio es la atmosfera de la tierra o el espacio y las señales que emite son microondas.

Figura 1: Objetivo de una red

Los elementos que componen una red son:

• Switch: dispositivo de conexión  de área local que transmite la misma banda ancha a todos los dispositivos conectados.
• Firewall: proporciona seguridad a las redes.
• Router: ayuda a dirigir mensajes a medida que viajan a traves de la red.
• Enlace serial: una forma de interconexión WAN que se representa con una línea en forma de rayo.

Servicios y redes múltiples: el teléfono tradicional, la radio, televisión y redes de datos informáticos, en el cual anteriormente se usaban diferentes tecnologías para emitir una señal de comunicación particular, por tanto cada servicio contaba con diferentes reglas y normas para asegurar un comunicación de su señal  a traves de un medio especifico.

Redes Convergentes: permite unir las diferentes redes en una plataforma, eliminando asi toda forma de redes separadas de las diferentes flujos de datos, voz y video.

La arquitectura de una red, debe de admitir una amplia variedad de aplicaciones y servicios, asi como funcionar con diferentes tipos  de infraestructuras físicas, al hablar de arquitecturas nos referimos a las tecnologías que admiten la infraestructura, servicios y protocolos establecidos que permitan la transmisión de información.

Mapa Conceptual Capitulo I

Capitulo II: Comunicación a través de la red

Elementos de la comunicación: la comunicación comienza con un mensaje o una información que se debe de enviar de una persona o dispositivo a otro. El primer elemento de la comunicación es el origen del mensaje o bien el emisor, el según elemento es el destino o receptor, el destino recibe el mensaje y lo interpreta, un tercer elemento, llamado canal, está formado por los medios que proporcionan el camino por el que el mensaje viaja desde el origen hasta el destino. Cada uno de estos mensajes que se envían a través de una red de datos o informático convierte la información a dígitos binarios o bits, luego estos bits se codifican en un señal en la que se puede transmitir por el medio adecuado.

Componentes de una red

Los dispositivos y los medios son hardware que permite la conexión, así como los cables, switch, incluso en los componentes no visibles está el caso de los medios inalámbricos, debido a que los datos se transmiten a través de radio frecuencias u ondas infrarrojas.

Figura 2: Elementos de una red.

Los servicios y procesos se llevan a cabo por medio del software. Un servicio de red proporciona  información en respuesta a una solicitud. Los servicios incluyen una gran cantidad de aplicaciones tales como servicios de correo electrónico hosting y los servicios web hosting, los procesos proporcionan la funcionalidad que direcciona y traslada los mensajes a través de la red.

Medios de transmisión

La comunicación a través de una red se transporta por un medio. El medio proporciona el canal por el cual viaja el mensaje desde el origen hasta el destino.

Las redes modernas utilizan principalmente tres tipos de medios para interconectar los dispositivos y proporcionar la ruta por la cual pueden transmitirse los datos. Estos medios son:

• ·         Hilos metálicos dentro de cables
• ·         Fibras de vidrio o plástico (cable de fibra óptica)
• ·         Transmisión inalámbrica

La codificación de la señal que se debe realizar para que se transmita el mensaje es diferente para cada tipo de medio. En los hilos metálicos, los datos se codifican dentro de impulsos eléctricos que coinciden con patrones específicos. Las transmisiones por fibra óptica dependen de pulsos de luz, dentro de intervalos de luz visible o infrarroja. En las transmisiones inalámbricas, los patrones de ondas electromagnéticas muestran los distintos valores de bits.

Los diferentes tipos de medios de red tienen diferentes características y beneficios. No todos los medios de red tienen las mismas características ni son adecuados para el mismo fin. Los criterios para elegir un medio de red son:

•   La distancia en la cual el medio puede transportar exitosamente una señal.
• ·El ambiente en el cual se instalará el medio.
• · La cantidad de datos y la velocidad a la que se deben transmitir.
•  El costo del medio y de la instalación.

 Tipos de red

Una red individual generalmente cubre una única área geográfica y proporciona servicios y aplicaciones a personas dentro de una estructura organizacional común, como una empresa, un campus o una región. Este tipo de red se denomina Red de área local (LAN). Una LAN por lo general está administrada por una organización única. El control administrativo que rige las políticas de seguridad y control de acceso está implementado en el nivel de red.

Figura 3: Tipos de redes.

Las WAN utilizan dispositivos de red diseñados específicamente para realizar las interconexiones entre las LAN. Dada la importancia de estos dispositivos para la red, la configuración, la instalación y el mantenimiento de los mismos son aptitudes complementarias de la función de la red de una organización. Las LAN y las WAN son muy útiles para las organizaciones individuales. Conectan a los usuarios dentro de la organización. Permiten gran cantidad de formas de comunicación que incluyen intercambio de correos electrónicos, capacitación corporativa y acceso a recursos.

Protocolos

Los protocolos de red describen las funciones que se producen durante las comunicaciones de red. En el ejemplo de la conversación cara a cara, es posible que un protocolo para comunicar establezca que para indicar que la conversación ha finalizado, el emisor debe permanecer en silencio durante dos segundos completos. Sin embargo, este protocolo no especifica cómo debe permanecer en silencio el emisor durante los dos segundos.

Para que los dispositivos se puedan comunicar en forma exitosa, un nuevo conjunto de aplicaciones de protocolos debe describir los requerimientos e interacciones precisos.

Las suites de protocolos de networking describen procesos como los siguientes:

•    El formato o la estructura del mensaje
•    El método por el cual los dispositivos de networking comparten información sobre las rutas con otras redes
•    Cómo y cuándo se transmiten mensajes de error y del sistema entre los dispositivos
•    La configuración y la terminación de sesiones de transferencia de datos 
• 
  
  Tipos de Modelos
  
  
   Modelo de capa: Este modelo describe el funcionamiento de los protocolos que se produce en cada capa y la interacción con las capas que se encuentran por encima y por debajo de ellas. Hay beneficios por el uso de un modelo en capas para describir protocolos de red y operaciones. Uso de un modelo en capas:
  ·         Ayuda en el diseño de protocolos, ya que los protocolos que operan en una capa específica tienen información definida según la cual actúan, y una interfaz definida para las capas superiores e inferiores.
  ·         Fomenta la competencia, ya que los productos de distintos proveedores pueden trabajar en conjunto.
  ·         Evita que los cambios en la tecnología o en las capacidades de una capa afecten otras capas superiores e inferiores.
  ·         Proporciona un lenguaje común para describir las funciones y capacidades de networking.
  
  
  Un modelo de protocolo proporciona un modelo que coincide fielmente con la estructura de una suite de protocolo en particular. El conjunto jerárquico de protocolos relacionados en una suite representa típicamente toda la funcionalidad requerida para interconectar la red humana con la red de datos. El modelo TCP/IP es un protocolo modelo porque describe las funciones que ocurren en cada capa de protocolos dentro de una suite de TCP/IP.
  
  
  Modelo ISO-TCP/IP
  
  
  Las semejanzas clave entre los dos modelos de red se producen en la Capa 3 y 4 del modelo OSI. La Capa 3 del modelo OSI, la capa de red, se usa casi universalmente para discutir y documentar todos los procesos que se producen en todas las redes de datos para direccionar y enrutar mensajes a través de una internetwork. El Protocolo de Internet (IP) es el protocolo de la suite TCP/IP que incluye la funcionalidad descrita en la Capa 3.
  
  
  La Capa 4, la capa de transporte del modelo OSI, se utiliza con frecuencia para describir los servicios o funciones generales que administran las conversaciones individuales entre los hosts de origen y destino. Estas funciones incluyen acuse de recibo, recuperación de errores y secuenciamiento. En esta capa, los protocolos TCP/IP, el Protocolo de control de transmisión (TCP) y el Protocolo de datagramas de usuario (UDP) proporcionan la funcionalidad necesaria.
  
  
  
  Figura 4: Comparativa entre modelo ISO-TCP/IP
  
  
  Mapa Conceptual Capitulo II
  
  
  
  
  
  
  
  Capitulo III: Funcionalidad y Protocolos
  
  
  El modelo de interconexión de sistemas abiertos es una representación abstracta en capas, creada como guía para el diseño del protocolo de red. El modelo OSI divide el proceso de networking en diferentes capas lógicas, cada una de las cuales tiene una funcionalidad única yy a la cual se le asignan protocolos y servicios específicos.
  
  
  Los protocolos de capa de aplicación de TCP/IP más conocidos son aquéllos que proporcionan intercambio de la información del usuario. Estos protocolos especifican la información de control y formato necesaria para muchas de las funciones de comunicación de Internet más comunes. Algunos de los protocolos TCP/IP son:
  
  
  ·         El Protocolo servicio de nombres de dominio (DNS, Domain Name Service) se utiliza para resolver nombres de Internet para direcciones IP.
  ·         El Protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP, Hypertext Transfer Protocol) se utiliza para transferir archivos que forman las páginas Web de la World Wide Web.
  ·         El Protocolo simple de transferencia de correo (SMTP) se utiliza para la transferencia de mensajes de correo y adjuntos.
  ·         Telnet, un protocolo de emulación de terminal, se utiliza para proporcionar acceso remoto a servidores y a dispositivos de red.
  ·         El Protocolo de transferencia de archivos (FTP) se utiliza para la transferencia de archivos interactiva entre sistemas.
  
  
  
  
  Los protocolos en la suite de TCP/IP los definen generalmente las Solicitudes de comentarios (RFC). El Grupo de trabajo de ingeniería de Internet mantiene las RFC como los estándares para la suite de TCP/IP.
  
  
  Los protocolos establecen reglas consistentes para el intercambio de datos entre aplicaciones y servicios cargados en los dispositivos participantes.
  
  
   Los protocolos especifican cómo se estructuran los datos dentro de los mensajes y los tipos de mensajes que se envían entre origen y destino. 
  
  
  Estos mensajes pueden ser solicitudes de servicios, acuses de recibo, mensajes de datos, mensajes de estado o mensajes de error. Los protocolos también definen los diálogos de mensajes, asegurando que un mensaje enviado encuentre la respuesta esperada y se invoquen los servicios correspondientes cuando se realiza la transferencia de datos.
  
  
  El modelo cliente-servidor
  
  
  En el modelo cliente/servidor, el dispositivo que solicita información se denomina cliente y el dispositivo que responde a la solicitud se denomina servidor. Los procesos de cliente y servidor se consideran una parte de la capa de aplicación. El cliente comienza el intercambio solicitando los datos al servidor, quien responde enviando uno o más streams de datos al cliente. Los protocolos de la capa de aplicación describen el formato de las solicitudes y respuestas entre clientes y servidores. Además de la transferencia real de datos, este intercambio puede requerir de información adicional, como la autenticación del usuario y la identificación de un archivo de datos a transferir. La transferencia de datos de un cliente a un servidor se denomina cargar y de datos de un servidor a un cliente se conoce como descarga.
  
  
  
  Figura 5: Servicio Cliente/Servidor
  
  
  
  
  El modelo punto a punto
  
  
  Además del modelo cliente-servidor para networking, existe también un modelo punto a punto. Las redes punto a punto tienen dos formas distintivas: diseño de redes punto a punto y aplicaciones punto a punto (P2P). Ambas formas tienen características similares, pero en la práctica son muy diferentes.
  
  
  En una red punto a punto, dos o más computadoras están conectadas por medio de una red y pueden compartir recursos (como impresoras y archivos) sin tener un servidor dedicado. Cada dispositivo final conectado (conocido como punto) puede funcionar como un servidor o como un cliente. Una computadora puede asumir la función de servidor para una transacción mientras funciona en forma simultánea como cliente para otra transacción. Las funciones de cliente y servidor se establecen por solicitud.
  
  
  Aplicaciones punto a punto
  
  
  Una aplicación punto a punto (P2P), a diferencia de una red punto a punto, permite a un dispositivo actuar como cliente o como servidor dentro de la misma comunicación. En este modelo, cada cliente es un servidor y cada servidor es un cliente. Ambos pueden iniciar una comunicación y se consideran iguales en el proceso de comunicación. Sin embargo, las aplicaciones punto a punto requieren que cada dispositivo final proporcione una interfaz de usuario y ejecute un servicio en segundo plano. Cuando inicia una aplicación punto a punto específica, ésta invoca la interfaz de usuario requerida y los servicios en segundo plano. Después de eso, los dispositivos se pueden comunicar directamente.
  
  
  DNS
  
  
  En las redes de datos, los dispositivos se etiquetan con una dirección IP numérica, de manera que pueden participar en el envío y la recepción de mensajes de la red. Sin embargo, la mayoría de las personas pasan mucho tiempo tratando de recordar estas direcciones numéricas. Por lo tanto, los nombres de dominios se crearon para convertir las direcciones numéricas en un nombre sencillo y reconocible.
  
  
  DNS es un servicio cliente-servidor; sin embargo, difiere de los otros servicios cliente-servidor que estamos examinando. Mientras otros servicios utilizan un cliente que es una aplicación (como un explorador Web o un cliente de correo electrónico), el cliente DNS ejecuta un servicio por sí mismo. El cliente DNS, a veces denominado resolución DNS, admite la resolución de nombres para otras aplicaciones de red y servicios que lo necesiten.
  
  
  Servicios www y http
  
  
  El protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP), uno de los protocolos del grupo TCP/IP, se desarrolló en sus comienzos para publicar y recuperar las páginas HTML, y en la actualidad se utiliza para sistemas de información distribuidos y de colaboración. HTTP se utiliza a través de la World Wide Web para transferencia de datos y es uno de los protocolos de aplicación más utilizados.
  
  
  HTTP especifica un protocolo de solicitud/respuesta. Cuando un cliente, generalmente un explorador Web, envía un mensaje de solicitud a un servidor, el protocolo HTTP define los tipos de mensajes que el cliente utiliza para solicitar la página Web y envía los tipos de mensajes que el servidor utiliza para responder. Los tres tipos de mensajes comunes son GET, POST y PUT.
  
  
  GET es una solicitud de datos por parte del cliente. Un explorador Web envía el mensaje GET para solicitar las páginas desde un servidor Web. Como se muestra en la figura, una vez que el servidor recibe la solicitud GET, responde con una línea de estado, como HTTP/1.1 200 OK, y un mensaje propio, el cuerpo del cual puede ser el archivo solicitado, un mensaje de error u otra información.
  
  
  POST y PUT se utilizan para enviar mensajes que cargan datos en el servidor Web. Por ejemplo, cuando el usuario ingresa información en un formato incluido en una página Web, POST incluye la información en el mensaje enviado al servidor.
  
  
  PUT carga los recursos o el contenido en el servidor Web.
  Aunque es muy flexible, HTTP no es un protocolo seguro. Los mensajes POST cargan información al servidor en un texto sin formato que se puede interceptar y leer. De forma similar, las respuestas del servidor, generalmente páginas HTML, también se descifran.
  
  
  FTP
  
  
  El Protocolo de transferencia de archivos (FTP) es otro protocolo de la capa de aplicación de uso común. El FTP se desarrolló para permitir las transferencias de archivos entre un cliente y un servidor. Un cliente FTP es una aplicación que se ejecuta en una computadora y que carga y descarga archivos de un servidor que ejecuta el demonio FTP (FTPd).
  El FTP necesita dos conexiones entre el cliente y el servidor para transferir archivos de forma exitosa: una para comandos y respuestas, otra para la transferencia real de archivos.
  
  
  DHCP
  
  
  El servicio del Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP) permite a los dispositivos de una red obtener direcciones IP y otra información de un servidor DHCP. Este servicio automatiza la asignación de direcciones IP, máscaras de subred, gateway y otros parámetros de networking del IP.
  
  
  DHCP permite a un host obtener una dirección IP de forma dinámica cuando se conecta a la red. Se realiza el contacto con el servidor de DHCP y se solicita una dirección. El servidor DHCP elige una dirección del rango configurado llamado pool y la asigna ("alquila") para el host por un tiempo establecido.
  
  
  
  Figura 6: Tipos de Protocolo
  
  
  Mapa Conceptual Capitulo III