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Unidad 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura Redes locales Índice Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura 1.1. Definición y características de red de área local y servicio en red 1.1.1. Red de área local 1.1.2. Ventajas e inconvenientes del uso de redes de área local 1.1.3. Servicios en red 1.2. Tipos de redes 1.3. Elementos de red 1.4. Topologías de red 1.4.1. Topología en bus 1.4.2. Topología en estrella 1.4.3. Topología en anillo 1.4.4. Topología en árbol 1.4.5. Topología en malla 1.4.6. Topología en anillo doble 1.4.7. Topología mixta o híbrida 1.4.8. Topología de intersección de anillo 1.4.9. Topología irregular 1.5. Organismos y asociaciones de estándares 1.6. El modelo OSI 1.6.1. Capas del modelo OSI 1.6.2. Transmisión de datos 1.7. Protocolos 1.7.1. Clasificación 1.8. Espacios de las redes locales 1.8.1. Cuartos de comunicaciones 1.8.2. Armarios de comunicaciones. Paneles de parcheo 1.9. Canalizaciones 1.9.1. Tipos de canalizaciones 1.9.2. Instalación de canaletas  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura Introducción Se entiende por red a una estructura con un patrón característico. En nuestro caso, nos referimos al conjunto de equipos interco- nectados que tenemos disponibles para de manera conjunta compartir los distintos recursos e información. Dentro de la red informática, dependiendo de su alcance, tenemos: LAN (Red de área local), MAN (Red de área metropo- litana), WAN (Red de área amplia. Estas son las tres principales redes que en un principio debemos conocer. En esta unidad nos centraremos en la LAN o Red de área local, aunque muchas de las cosas que vamos a tratar se puedan extrapolar a las otras también debido a que son muy similares. Al finalizar esta unidad + Conoceremos lo que es una red de área + Sabremos cuales son los espacios local y sus principales características. más importantes que se necesitan para montar una red. + Sabremos identificar los diferentes tipos de redes. + Distinguiremos los elementos que se encuentran en los espacios, así como + Podremos distinguir los componen- su función dentro de una red. tes básicos de una red local + Habremos aprendido a conec- + Estaremos iniciados en el conocimien- tar los diferentes elementos que to de las palabras que se suelen utilizar encontramos dentro de cada uno en el ámbito de las redes locales. de los espacios. + Comprenderemos el modelo de + Conoceremos los distintos tipos de referencia OSI. canalizaciones que se utilizan en las redes. + Diferenciaremos las funciones princi- pales de cada una de las capas del + Seremos capaces de instalar las modelo OSI. canalizaciones de una red. 3  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura 1.1. Definición y características de red de área local y servicio en red 1.1.1. Red de área local Cuando hablamos de una red de área local o LAN nos referi- mos a un conjunto de elementos informáticos interconectados entre sí en un espacio no muy grande, por ejemplo, una casa en la que todos sus dispositivos se encuentran conectados a un único router. El objetivo de la red local no es otro que el de compartir la información de los distintos dispositivos que la componen. Esta información puede ser muy diversa, impresoras, archivos, servidores, etc. Otros objetivos por los que se emplean las redes son los siguientes: 1. Compartir la carga de trabajo entre múltiples equipos. Con el inicio del uso de las redes surgió un gran avance para todas las actividades que antes se hacían de manera individual. Ahora se puede intercambiar dicha información y realizarla entre varios equipos., haciendo más eficiente el trabajo. 2. Compartir la información de manera instantánea. Debido a las redes, la información llega a la otra persona de manera directa en condiciones normales. Esta medida también hace que ahorremos en gasto de tiempo. 3. Ahorro económico. El hecho de que todos los equipos interconectados compartan recursos en red, supone un ahorro económico considerable para una empresa. Un ejemplo de esto sería el cambio que haríamos de una impresora por cada equipo a una en común para un mismo departamento. 4. Ser un medio de comunicación entre personas. Una carac- terística primordial de una red es que han facilitado la comunicación entre los compañeros de manera ágil y cómoda. 5. Uso de distintos entornos. En el caso de que en la red que estemos se encuentre algún entorno de red abierto, seremos capaces de usar ese además del de nuestro equipo. 6. Uso de equipos con mayores prestaciones que el nuestro. Se puede repartir el uso de recursos entre los distintos equipos para equilibrar su consumo. 7. Mayor eficiencia y seguridad. Hay múltiples elementos complementarios que se instalan en red como un corta- fuegos o un proxy que hace de esta más segura. Estos elementos hacen que no se puedan espiar conversacio- nes o filtran mensajes de spam. 4  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura Las principales características de las redes de área local son: › Están localizadas en área pequeña. Por ejemplo, la red dentro de una universidad, todos los ordenadores que están en las aulas están conectados entre sí a través de diferentes elementos que veremos más adelante. › Son privadas, es decir, no pueden ser utilizadas por cualquier usuario. Una empresa instala los diferentes componentes para que la red tenga un buen funciona- miento. Siguiendo el anterior ejemplo, solo los profesores y alumnos de la universidad podrían utilizar los ordena- dores de dicha universidad. › No suelen tener errores. Las redes locales suelen dar muy pocos fallos, con lo cual resulta muy adecuado su uso. › Son redes muy rápidas. Dicha velocidad facilita mucho la transmisión de usuarios de esta. 1.1.2. Ventajas e inconvenientes del uso de redes de área local A continuación, se explican las diferentes ventajas que podemos encontrar en las redes de área local: › La información pasa a gran velocidad por los diferentes canales de la red local. Las nuevas tecnologías hacen que las velocidades aumenten progresivamente, como la fibra óptica. › La transmisión de datos se realiza de forma muy precisa, lo normal es que la información transmitida se altere. Por ello, es perfecto el uso de las redes locales para trans- misión de información. › Su coste es bajo y reducen los gastos de la empresa, ya que los diferentes recursos de la red pueden compartir- se entre los usuarios de la red. › Se utilizan en distancias cortas. Los dispositivos y equipos de la red se encuentran cerca. Los elementos para unir y formar la red no tienen un excesivo coste, por ello, se puede montar una red con un coste reducido. › Suponen una solución a la perdida de datos, ya que toda la información se encuentra almacenada y duplicada en servidores especializados. En el caso de alguna perdida de información solo se debería restaurar la última copia de seguridad realizada. Los inconvenientes del uso de una red local son los siguientes: › Los equipos deben estar cerca. › La red necesita un mantenimiento, esto significa que si algún elemento se estropea, debe haber personas capaces de arreglarlo. También son necesarias dichas personas llamadas administradores de redes para que estén vigilando y dando el soporte necesario a la red para que funcione adecuadamente. 5  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura 1.1.3. Servicios en red Los servicios en red sirven para regular o gestionar la red. Los servicios son los que hacen que la red tenga un uso eficiente y sea de provecho. Dichos servicios se configuran de manera común en los servidores para que su uso sea de posible uso por todos los usuarios. Cabe destacar dos cosas: › No todos los servicios tienen que estar en todos los servidores. Por ejemplo, a lo mejor no es necesario un servicio web en el departamento de limpieza de una empresa, pero sí uno de impresión. › Muchos servicios funcionan sin que el usuario ejecute ninguna acción y de hecho es casi imperceptible en la mayoría de los casos. Este es por ejemplo el caso del DHCP. Los servicios que una empresa necesitará, así como sus servi- dores vendrán dados por el tamaño de esta. Esto hará que tengamos que plantear la distribución de los servicios en los servidores disponibles. En una próxima unidad organizativa veremos un poquito más en profundidad los servicios en red, por lo que aquí solo proce- deremos a nombrar los principales: a. Servicio DNS: Domain Name Service. Es el encargado de las filtraciones por nombre en vez de direcciones IP, una búsque- da online por nombre no funcionaría sin un DNS activo. b. Servicio DHCP: Dynamic Host Control Protocol. Asigna unas IP dentro de un rango especifico a cada dispositivo conectado a la Red. c. Correo electrónico. Permite que los usuarios de nuestra red puedan comunicarse a través del correo electrónico de la empresa. d. Servicio de administración de red. Envía paquetes a través de la red. e. Servicio FTP. File Transfer Protocol. Gracias a él podemos enviar archivos a través de la red. f. Servicio de directorio. Nos permite planificar la informa- ción mediante directorios. g. Servicio de impresión: Gestiona el uso de las impresoras dentro de las empresas. Controla quien tiene acceso a cada impresora, que tipos de impresión permitirá, etc. 6  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura 1.2. Tipos de redes La clasificación de las redes depende de los protocolos y las topologías que se usen en ellas. Según el espacio que ocupan las clasificamos en: › PAN (Personal Area Network = redes de área personal). Son las redes de tamaño más pequeño. Normalmente se utilizan para conectar el móvil al ordenador y sincroni- zar datos o la impresora al ordenador, etc. › LAN (Local Area Network = redes de área local). Son redes de tamaño más grande que las anteriores, pero siguen siendo de tamaño reducido. Se utilizan para conectar algunos equipos entre sí y aprovechar todos los recursos que posee la red. › MAN (Metropolitan Area Network = redes de área metropolitana). Se consideran de tamaño mediano. Dan un radio de cobertura muy extenso, por ejemplo, una ciudad. Son las más utilizadas para distribuir el servicio de televisión por cable. › WAN (Wide Area Network = redes de área amplia). Poseen el tamaño más grande que existe. Son capaces de dar cobertura a espacios que engloban países. El ejemplo que más conocemos de red WAN es Internet. También podemos hacer una clasificación más general de las redes: › Redes públicas. Las más comunes para los usuarios domésticos a la hora de intercambiar información con otros usuarios. Hay varias ventajas con respecto a estas redes, como son: el acceso por parte de cualquier usuario (previos requisitos), económicamente factibles, sirven como unificación para otras redes. › Redes privadas. Estas son las redes más usadas por las empresas; esto es debido a que dichos organismos necesitan de unas condiciones especiales para trabajar como puede ser una alta velocidad y sobre todo una seguridad adicional a la que pueden aportar las redes públicas. Estas redes necesitan de unas empresas privadas que las configuren dependiendo del tipo de empresa y sus necesidades. Otra forma de clasificar las redes es: › Redes cliente-servidor: en este tipo de red, un servidor que funciona como máster administra los recursos a unos equipos denominados clientes. › Redes entre iguales (peer to peer): todos los equipos de la red funcionan como servidores y como clientes, compartiendo todos los recursos entre sí. 7  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura 1.3. Elementos de red Las redes están formadas por distintos elementos que proce- demos a describir a continuación: Ordenadores Los equipos informáticos y los que aprovechan principalmente las características de una red, estos pueden ser portátiles o equipos de sobremesa; incluso servidores. Los solemos llamar nodos o host en cuanto a nomenclatura de red nos referimos. El servidor es el equipo que administra generalmente la red administrando el sistema operativo principal además de los servi- cios y recursos solicitados por los hosts. También suele ocuparse de los archivos y la gestión de los usuarios de dicha red. En cuanto a los equipos cliente, son los que de manera común hacen uso de los recursos y servicios administrados por el servidor, a los que también se les suele llamar workstation (estaciones de trabajo). Es necesario que tengan una tarjeta de red activa en su hardware para poder tener una conexión de red, lo cual hoy en día no es problema ya que viene integrada en el hardware base del equipo como veremos en el módulo de Montaje y mantenimiento de equipos. Cableado Incluimos aquí el cableado de la instalación que se prolonga desde el ordenador hasta la toma de red, y de esta última a nuestro aparato proveedor de red. El cable que va desde el equipo hasta la roseta o toma de red se denomina comúnmente latiguillo y el aparato de conexión puede ser un router, un switch, un hub, dependiendo del tipo de conexión y magnitud de esta. Dependiendo del tipo de conector y de la estructura del cable, tendremos varios tipos, como pueden ser: cable coaxial, UTP o de par trenzado, fibra óptica. Todos estos los desarrollaremos y conoceremos más adelante. Otros aparatos electrónicos Los nombrados más arriba como switches, routers, hubs, repetidores, etc. Estos son imprescindibles ya que proporcio- nan la conexión principal de red. Software de red Aquí aglomeraremos a los programas o aplicaciones que permi- ten la comunicación entre los equipos, como el sistema operativo en red o el propio administrador de red del equipo cliente. 8  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura 1.4. Topologías de red Llamamos topología a la distribución física de una red. Aunque existen multitud de ella, las principales son: › En bus: todos los ordenadores se conectan a un bus o cable central. › En estrella: todos los ordenadores se conectan a un dispositivo central. › En anillo: los ordenadores se conectan unos a otros formando un círculo. › En árbol: no todos los ordenadores están conectados con un cable; en algunas ocasiones habrá que pasar por varios ordenadores para intercambiar información entre otros dos. › En malla: hay multitud de cables. Hay dos tipos de mallas a la hora de la verdad; un primer tipo en el que un equipo se interconecta con todos y en el segundo todos o casi todos los equipos se conectan entre sí mediante cables. Un protocolo es un conjunto de normas y reglas establecidas de mutuo acuerdo entre los participantes de una comunicación, que deben seguir para poder comunicarse entre sí. Para que la comunicación entre los equipos se establezca, estos deben de usar el mismo protocolo, es decir, deben de seguir las mismas reglas. 1.4.1. Topología en bus Esta topología se caracteriza porque tenemos un único canal de comunicaciones que es común para los equipos de la red. Funcionamiento La estructura principal es un cable largo actuando como una red troncal que hace posible la conexión de todos los equipos de red. La información de un equipo a otro se producirá de manera directa o indirecta dependiendo de si contamos o no con un controlador que enrute los datos. Un equipo enviará una serie de información a todos los equipos de la red, y cada tarjeta de red examinará dicha información para saber si es para ese equipo o no. 9  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura Ventajas › Necesita poco cableado › Es económica. › Es fácil de instalar. › Se pueden enviar los mensajes en los dos sentidos. › Si un ordenador se estropea, la red puede seguir funcionando. › Es fácil localizar el equipo que se ha estropeado. Inconvenientes › Si falla o se estropea el bus, la red no funcionará de ningún modo. › Tiene muchos problemas de tráfico ya que toda la infor- mación pasa por todos los equipos. Imagen 1. Topología en bus 1.4.2. Topología en estrella La estructura de esta topología es la siguiente: contamos con un elemento central que es al que se conectan los distintos elementos de una red. Este elemento central es denominado centro, conmutador, repetidor o estación concentradora de la estrella. No tiene por qué tratarse de un ordenador, de hecho, no suele serlo, sino un dispositivo especial dedicado especialmente para esta función. (más adelante veremos cuales pueden ser). Se trata de una estructura más bien débil porque depende de manera total del elemento central. Aunque también cabe destacar que todos los demás elementos podrían fallar de manera individual sin alterar el funcionamiento de la red. Funcionamiento Si un elemento de la red quiere enviar información a otro, se envía al dispositivo central y este mismo lo mandará al destina- tario sin necesidad de pasar por todos los demás. 10  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura Ventajas › Posee una fuerte seguridad porque el dispositivo central se encarga de filtrar la información, no enviándola en caso de detectar cualquier anomalía. › Si un elemento que no sea el dispositivo central se estropea o incluso un extremo del cableado, la red no se ve alterada. › Su instalación y configuración a la hora de añadir nuevos elementos es bastante sencilla. Inconvenientes › Disponemos de mucho cableado que conecta al elemento central de la red. › Si falla este elemento central, se nos caerá la red en su totalidad. › Es común que surjan cuellos de botella a la hora de acumular la información. › Los mensajes con información han de pasar de manera obligatoria por el dispositivo central sin excepción alguna. Imagen 2. Topología en estrella 1.4.3. Topología en anillo Dicha topología se caracteriza porque todos los elementos se encuentran unidos a otros dos, lo que hace que se forme una estructura circular en forma de anillo. La información en este ámbito pasa de un equipo a otro mediante un puerto de entra- da pasando a otro de salida hasta llegar al destinatario. Los mensajes solo se envían en un único sentido, es decir, de manera unidireccional. Funcionamiento Un equipo manda la información desde el puerto de salida, y este va pasando por cada uno de los demás equipos hasta llegar a su destino, donde lo recibe el puerto de entrada. Se pueden producir colisiones entre dos equipos si estos intentan mandar un mensaje al mismo tiempo, para lo que se suele usar un testigo o token que estará siempre circulando en el anillo. Si un equipo quiere enviar un paquete o token, buscará el testigo y si lo encuentra, querrá decir que ningún otro equipo intenta enviar información. Llegado a este punto el equipo recoge el testigo y da salida al mensaje hasta que llegue al destino, es entonces cuando liberará dicho testigo. Este método es conocido como técnica de paso de testigo. Ventajas › No hay problemas de congestión de tráfico › Es económica. › Es fácil de instalar y de reconfigurar, en caso necesario. › Si se produce un error, es fácil detectarlo. 11  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura Inconvenientes › Si un ordenador o un cable se estropea, toda la red deja de funcionar. › La información solo va en un sentido, lo que puede hacer que en algunas ocasiones sea un poco lento. › La información debe pasar por muchos ordenadores. › Al tener que pasar por muchos ordenadores, la informa- ción se puede ir deteriorando. 1.4.4. Topología en árbol Imagen 3. Topología en anillo Cuando los equipos informáticos empezaron a utilizarse en las empresas, surgió esta topología en la que los equipos se organizan de manera que su estructura es similar a la que tendrían los departamentos de una empresa. Funcionamiento Si un equipo lanza una serie de información, esta recorrerá todo el árbol hasta llegar a su destino. Ventajas › Es fácil de instalar y de añadir nuevos ordenadores › Se pueden aislar las comunicaciones en una rama del árbol, si lo consideremos oportuno. Inconvenientes › Es poco utilizada, ya que normalmente es preferible utilizar otro tipo de topología. › Se pueden generar cuellos de botella. › Los mensajes tienen que recorrer mucho camino. › Se necesita mucho cable. Imagen 4. Topología en árbol 1.4.5. Topología en malla Todos los equipos se encuentran interconectados entre sí, de modo que, si una ruta falla, siempre habrá un camino distinto. Funcionamiento La ruta que llevará la información enviada podrá ser la elegida por el equipo, generalmente la más corta. Ventajas › Si en un camino o ruta falla el cableado, podemos enviar el mensaje por otro camino. › Si un ordenador o un cable falla, la red seguirá funcionando. › Es la mejor topología a la hora de enviar la información ya que siempre habrá canales disponibles. Además, casi siempre será una conexión directa a no ser que sea justo Imagen 5. Topología en malla esa la que esté fallando, 12  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura Inconvenientes › Es cara. › Necesita de mucho cableado de red. › Suelen ser unos pocos equipos, porque si no, se necesi- taría mucho cableado. 1.4.6. Topología en anillo doble Igual que la anteriormente nombrada topología de anillo, pero hay dos estructuras convivientes en forma de anillo. Esto hará que, si uno falla, el otro esté activo. Todos los elementos se encuentran conectados a ambos anillos de manera que, si no funciona uno, siempre podrá ir por el otro. Para ahorrar en costes, solo un anillo está activo, el otro solo funcionará en caso de que el primero falle. Ventajas › Si falla uno de los anillos, la red puede seguir operativa con el otro anillo. › Es fácil solucionar un problema. Inconvenientes › Si se rompe el cable de un anillo, ese queda inutilizable, › Su instalación es compleja. › Tiene muchos errores a la hora de funcionar con gran velocidad. › El ancho de banda es limitado. › La distancia a la que se encuentran los equipos es limitada. › El coste es mayor que el de la topología en anillo. Imagen 6. Topología de anillo doble 13  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura 1.4.7. Topología mixta o híbrida La topología más usada realmente, se compone de varias topologías de las anteriormente nombradas. Se usa debido a la necesidad de una red compleja para muchos equipos y que acepta un crecimiento considerable. Su uso es común en redes de tamaño mediano o grande. Ventajas › Si se cae cualquier nodo de red esta funcionará de igual modo moviéndose por otro camino alternativo. › El acceso a la red es rápido. › Tiene las ventajas de las topologías de las que está formada. Inconvenientes › Si el concentrador central de la red falla, esta se caerá totalmente. › El coste de su implantación es alto. › Es muy compleja su configuración. › El mantenimiento es más costoso que las demás. Imagen 7. Topología híbrida 1.4.8. Topología de intersección de anillo Se compone de dos topologías en anillo que tienen un equipo común mientras que los demás pertenecen a uno de los dos anillos. Ventajas › Si falla un equipo de algún anillo, solo este anillo dejaría de funcionar. › La detección de errores es sencilla. › Es económica. › Es de fácil instalación y configuración. 14  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura Inconvenientes › Si el ordenador que hace de nexo de ambos anillos falla, se cae toda la red. › Se pueden dar problemas de tráfico en este mismo equipo por toda la información que recibe. › Puede resultar lenta. › La información pasa por muchísimos ordenadores (por todos). › Puede haber perdidas de información debido a la longi- tud de su trayectoria. Imagen 8. Topología de intersección de anillo. 1.4.9. Topología irregular Semejante a la topología en malla con la diferencia de que no todos los equipos se encuentran interconectados entre sí. Suele cubrir áreas geográficas grandes. Ventajas › Si en un camino o ruta falla el cableado, podemos enviar el mensaje por otro camino. › Si un ordenador o un cable falla, la red seguirá funcionando. › Casi siempre hay conexión directa entre dos equipos, lo que la hace muy rápida. Inconvenientes › Elevado coste. › Es necesario mucho cableado. › Suelen ser pocos equipos debido a todo el cableado Imagen 9. Topología irregular necesario. 15  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura 1.5. Organismos y asociaciones de estándares Cuando hablamos de redes, tenemos que hablar de organis- mos y asociaciones que regulan las normas de comunicación, así como las herramientas que hemos de utilizar para conse- guir esa comunicación. Estos existen para que haya un modo común y así todos los ordenadores se puedan incluir en la comunicación, cosa que no sería posible si cada uno estableciera un método distinto. Así, cuando se cree un nuevo sistema informático, sabremos qué es necesario para que pueda establecer una comunicación correcta. Entre los más importantes se destacan los siguientes: › ANSI (Instituto Nacional Estadounidense de Estándares). Organización no gubernamental y con fines no lucrativos encargada de normalizar productos, servicios, procesos y sistemas a nivel internacional. Se encuentra formada por fabri- cantes, compañías de telecomunicaciones y usuarios finales. › ICANN (Corporación de Internet para la asignación de Nombres y Números). Administra los elementos técnicos del DNS para garantizar la resolución única de nombres. También se trata de una organización no gubernamental sin fines lucrativos. › IEEE (Instituto de Ingenieros Electricistas y Electró- nicos). Asociación mundial formada por técnicos profesionales encargada de crear estándares. › IETF (Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet). Se encarga de ayudar en el transporte, recorrido y seguridad de Internet. Formada por quien quiera participar, se trata de una organización internacional con fines no lucrativos. › ISO (Organización para la Estandarización). Es un organismo internacional encargado de desarrollar las normas de fabricación, comercio y comunicación de todas las ramas menos la de electricidad y electrónica. › W3C (Consorcio WWW). Comunidad internacional encar- gada de crear las recomendaciones para las páginas web. Imagen 10. ISO. Probablemente la más importante de las organizaciones anteriores 16  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura 1.6. El modelo OSI El modelo OSI no tiene una forma física, no es tangible. Este es un modelo que se propuso para que fabricantes y usuarios que quieran establecer una red tengan las indicaciones de cómo hacerlo. Sería correcto decir que el modelo OSI es un modelo de referencia y es utilizado en sistemas abiertos. La ISO define un sistema abierto como un sistema que se compone por uno o más equipos, software asociado, periféricos, procesos físicos, medios de transmisión para la información, etc. Todos estos constituyen un conjunto que por sí solo es capaz de tratar de manera correcta la información. Dentro del modelo OSI, la ISO ha definido un conjunto de capas en la que cada uno se encuentran unos ciertos servicios. Esto se reali- zó para que todas las funciones estén organizadas por similitud. Hay definidas siete capas o niveles para el modelo OSI. Cuanto más baja sea una capa, más cerca de los elementos físicos nos encontramos, mientras que cuanto más alta, estamos más cerca del proceso realizado por el usuario final. 1.6.1. Capas del modelo OSI Presentación de capas y niveles del modelo OSI Nivel de aplicación. Capas orientadas Nivel de presentación. a la aplicación Nivel de sesión. Capa de transporte Nivel de transporte. Nivel de red. Capas orientadas Nivel de enlace de datos. a la red Nivel físico. Cada capa del modelo OSI contiene un servicio el cual se ofrece a la capa superior. La manera de ofrecerlo es mediante acciones denominadas como primitivas. Dichas primitivas son: › Solicitud (request): la primitiva de solicitud sirve para que una capa superior le pida algo a una capa inferior. › Indicación (indication): indica que ha ocurrido un suceso cualquiera, como por ejemplo que una máquina solicita conexión a nuestra máquina. › Respuesta (response): responde a la indicación anteriormen- te recibida. En el caso anterior sería aceptar la comunicación. › Confirmación (confirm): simplemente confirmamos la respuesta. 17  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura Para la realizar una petición de servicio de una capa a otra hay una serie de pasos que debemos seguir, son los siguientes: 1. Realizamos una solicitud. 2. La capa de enlace comunica a la de red sucesos o eventos ocurriendo en ese momento. 3. La capa de red responde a la de enlace de manera concreta para indicación recibida. 4. La capa de enlace informa de si se acepta o no la comunicación. Las capas del modelo OSI son: › Capa 1 o nivel físico: en esta capa tienen cabida los compo- nentes físicos y mecánicos de todos los elementos de la red. Aquí se detallan multitud de cosas como la velocidad de trans- misión de los bits, los eventos que se llevan a cabo cuando se intercambian estos, etc. Esta capa es donde es donde se lleva a cabo la transformación de los bits, de un paquete de datos, a una seña física, que posteriormente enviaremos mediante cualquier medio de transmisión aceptado como la fibra óptica. › Capa 2 o nivel de enlace de datos: en esta capa nos vamos a asegurar de que no haya errores en los medios de trans- misión. Si encontramos errores en las tramas, por ejemplo, se eliminarán. Aquí es donde se realizará el direccionamien- to físico. A su vez, esta misma capa se divide en otras dos; » MAC (control de acceso al medio): se observa la libertad del canal de transmisión para saber si se puede transmitir el mensaje. » LLC (control lógico del enlace): capa donde se contro- lan los errores, velocidad, recepción de paquetes, etc. › Capa 3 o nivel de red: capa encargada de buscar el camino más conveniente para el envío de paquetes de datos. Se usará para este propósito algún tipo de red de comunicacio- nes. Es aquí donde se hace el direccionamiento IP o lógico. › Capa 4 o nivel de transporte: la principal función de esta capa es el transportar la información desde el origen hasta el destino. Además, sirve de vínculo entre la capa de red y la de sesión. Cabe destacar, en última instancia, que en esta capa se puede producir una ayuda a la hora de optimizar el uso de servicios de red. › Capa 5 o nivel de sesión: este nivel es el encargado de que se establezca una sesión entre ambas partes de la comunicación, es decir, se establece un canal “virtual” para mandar la información. Esta capa también tiene como función establecer como se va a realizar el diálogo. En conclusión, esta capa se encarga del establecimien- to, mantenimiento e interrupción de la sesión. › Capa 6 o nivel de presentación: encargada de la forma de los datos; esta capa tiene como propósito que los datos estén organizados de manera estándar. Como dijimos al principio, dos equipos deben de seguir el mismo protocolo para poder comunicarse, y lo mismo pasa con el formato. En esta capa también se comprueba la longitud de la información, y si es demasiado extensa se comprime; así como se codifica dicha información para que solo el destinatario la pueda leer. › Capa 7 o nivel de aplicación: capa más cercana al usuario, es aquí donde se utilizan los protocolos para la comunicación entre aplicaciones, Aquí se produce realmente la entrada y salida de datos. 18  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura 1.6.2. Transmisión de datos A la hora de comunicarse un equipo con otro distinto, se envía un paquete de datos con la información deseada, el cual debe pasar por todas las capas en el emisor y cuando termina su recorrido, por todas las del receptor. Imagen 11. Esquema de envío y recepción de un mensaje siguiendo el modelo OSI Cuando se envía un paquete, va a recorrer todas las capas del modelo OSI tanto en receptor como en destinatario, además de los correspondientes sistemas. Cualquier dispositivo físico por el que pase el paquete se encontrará en alguna de las tres primeras capas por lo que no tendrá en cuenta las otras. Vamos a poner el ejemplo de enviar un correo electrónico, se realizará lo siguiente: › El correo llega mediante su paquete de datos al router y se procede a recorrer las capas del modelo OSI en senti- do inverso: » 1º. Se descodifican las señales de la capa 1. » 2º. Se leen las direcciones MAC de la capa 2 » 3º. Se leen las direcciones IP. › Una vez que el router ha leído la información ya sabe dónde debe enviarla. › Ahora repetiría el primer proceso nombrado hasta llegar al servidor de correo electrónico, donde ya pasaría la información las 7 capas del modelo OSI. 19  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura En el siguiente cuadro detallamos los nombres de los paque- tes de datos según la capa en la que se encuentran: Paquetes de datos en el modelo OSI Nivel Nombre del paquete Cabecera Aplicación APDU AH Presentación PPDU PH Sesión SPDU SH Transporte TPDU TH Red Paquete NH Enlace Trama DH Y DT Físico Bits No hay La parte más pequeña que se usa en los protocolos es la llamada PDU (unidad de datos de protocolo) que en los prime- ros niveles OSI tienen nombres propios, bits, trama y paquete respectivamente. En los demás niveles el nombre se forma de la siguiente manera: Primera letra del nombre del nivel + PDU Esto se puede comprobar en el Cuadro 3 con las capas restantes. El mismo procedimiento se sigue con las cabeceras de los paquetes, pero sustituyendo PDU por H, que hace referencia a head (cabeza). La única diferencia en las cabeceras es que el nivel 3 sí que sigue la nomenclatura, en el 2, también se puede nombrar con T en referencia a tail, y en el nivel físico no hay cabeceras. Para terminar, hemos de decir que las capas se comunican entre sí mediante una interfaz a la que definimos como el conjunto de normas que siguen dichas capas para su correcta comunicación. 20  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura 1.7. Protocolos Cuando dos máquinas quieren comunicarse necesitan de un protocolo, que funcionará como un idioma entre las mismas. Por lo que, aunque una máquina tenga varios protocolos no los usará todos, sino el que necesite para la comunicación con la máquina de destino. Por ejemplo, hoy en día Microsoft incorpora de serie en todos sus equipos el protocolo TPC/IP. Principales protocolos por niveles del modelo OSI Nivel físico DSL, ISDN Nivel enlace de datos PPP. Ethernet Nivel de red IP, ICMP, X.25, RIP, OSPF Nivel de transporte TCP, UDP Nivel de sesión SMTP, FTP Nivel de presentación NFS, AFP Nivel de aplicación SMTP, DNS, SSH 1.7.1. Clasificación Los protocolos se pueden clasificar en dos tipos: 1. Protocolos abiertos. Son los protocolos diseñados según los estándares internacionales. Son los protocolos más utilizados. 2. Protocolos cerrados o propietarios. Son protocolos diseñados por una empresa privada. Si un fabricante quiere utilizar el protocolo, debe pagar una licencia de uso a la empresa que lo ha diseñado. También existe otro tipo de clasificación que veremos a continuación: Protocolos orientados a la conexión Estos protocolos necesitan que antes de que la comunicación llegue a producirse, se establezca un medio de comunicación entre emisor y receptor. En este momento es cuando especificamos los detalles de dicha transmisión, lo que hace que la comunicación sea más segura, pero más lenta, porque se realizan los envíos de solici- tud, respuesta a la solicitud y confirmación o negación de que la información ha sido recibida con éxito. Los principales protocolos orientados a la conexión son TPC, Frame Relay y ATM. 21  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura Protocolos no orientados a la conexión Estos protocolos se caracterizan por la no necesidad de un canal para establecer la comunicación. Debido a esto, se usan cuando se requiere menos seguridad, pero más velocidad de transmisión. Algunos de los protocolos de este tipo son UDP, IP, ICMP e IPX. Un ejemplo para comprender mejor estos protocolos, lo tenemos en el servicio de correo electrónico: Cuando envia- mos un correo electrónico a un amigo, no necesitamos que esté delante del ordenador porque cuando, en otro momento, abra su gestor de correo electrónico le aparecerá en su bande- ja de entrada. Esto es un uso no orientado a conexión. 1.8. Espacios de las redes locales Podemos diferenciar los siguientes espacios importantes en una red según los siguientes elementos: 1. Las salas donde se encuentran los ordenadores. Todo el cableado que sea necesario para que se conecten los equipos que están en la misma red de la sala suele ser denomina- do cableado horizontal. Aquí hay que añadir las rosetas y los latiguillos que usamos para darle al equipo conexión. 2. Los armarios Donde se almacenan los dispositivos de red como son switches o routers, (en algunos casos dependiendo del tamaño de la organización pueden ser cuartillos). El cableado presente en todos estos armarios o cuartillos es denominado cableado vertical o backbone. 3. CPD o Centro de Procesamiento de Datos. Sala donde se almacenan los servidores y otros elementos de la red. Esta sala debe encontrarse con una temperatura baja debido al riesgo de incendio. 4. El cuarto de entrada de servicios. Se encuentran los servicios externos contratados de internet o electricidad. En el caso de grandes empresas se aconsejan que estos dos vayan por separado para evitar que problemas en la empresa nos dejen sin ambas conexiones. Al conjunto de todos los cables, conectores, canalizaciones, etiquetas, dispositivos y espacios necesarios para montar la red se le denomina cableado estructurado. 1.8.1. Cuartos de comunicaciones En algunas ocasiones un armario no es suficiente para albergar todos nuestros dispositivos de red y cuando esto sucede los alber- gamos en un cuarto especifico llamado cuarto de comunicaciones. Los cuartos de comunicaciones pueden ser de diferentes tamaños dependiendo del tamaño de la red que tengamos, desde una pequeña habitación hasta un almacén entero solo dedicado a esto. Si un cuarto de comunicaciones es de un tamaño muy extenso, pasa a denominarse CPD o Centro de procesamiento de datos. Imagen 12. CPD moderno 22  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura Debido a la importancia de los elementos que aloja un CPD, existen una serie de medidas de seguridad a la hora de elegir esta sala: › Se debe de controlar el acceso a dichas salas de comuni- caciones de manera estricta, otorgando solo acceso al personal necesario como el administrador de la red o el encargado de su mantenimiento. Hoy en día se controla dicho acceso de muchas maneras, entre las que destaca el acceso biométrico. › La sala siempre debe de encontrarse en unas condi- ciones de temperatura mínimas y esta debe de ser controlada de manera constante. Un buen sistema de refrigeración es fundamental. › La humedad nunca debe de ser excesiva ya que podría favorecer al mal funcionamiento de la estructura. › Las puertas de esta sala siempre deben de abrirse hacia fuera y solo se debe de restringir su apertura desde fuera, nunca desde dentro. › Es aconsejable que la ubicación de esta sala no sea pública para poder evitar posibles ataques. › Los pasillos o caminos hasta este deben de ser anchos para que se pueda manejar fácilmente la maquinaría grande. › Todo el mobiliario y hasta la pintura de estas habitacio- nes debería ser ignífuga para que en caso de incendio se proteja. › Siempre debe de contar con un sistema antincendios provisto de extintores, detectores de humos y alarmas. › La sala no debe de encontrarse en sitios bajos como un sótano, las paredes deben de ser gruesas y tampo- co debe de tener ventanas u otros elementos que den al exterior de manera abierta. Todo esto se realiza para evitar inundaciones o filtraciones de agua. › Cuanto más alejada esté de sitios con mucho ruido o interferencias, mejor. › La insonorización también es importante ya que este cuarto por lo general creará ruido en exceso debido a todas las máquinas que se encuentran en él. › Siempre debe de contar con un SAI para que, en caso de fallo de la red eléctrica, todos los dispositivos sigan en funcionamiento. 23  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura 1.8.2. Armarios de comunicaciones. Paneles de parcheo Los armarios de comunicaciones suelen encontrarse dentro del CPD y albergan los elementos más específicos de una red (también suelen ser los más caros). Hay distintos tipos de tamaños para los armarios de comunicaciones, desde peque- ños de 30 cm hasta algunos de 2 m. La altura de los armarios suele medirse en U. Una U equiva- le a 1,75 pulgadas (4,445 cm). Dentro de estos armarios no solemos encontrar elementos superiores a 1 o 2 U. Hablamos de elementos como patch panels, servidores, SAI, etc. Los armarios de comunicaciones también reciben la denomi- nación de rack de comunicaciones. Los paneles de parcheo (patch panels) se componen de una estructura, generalmente metálica, que sirve de conexión entre los distintos cables. Estos nos hacen sencilla la manera de cambiar o alterar las conexiones entre distintos cables sin necesidad de mover todos los equipos. Existen paneles de parcheo para todo tipo de cables de red, desde UTP hasta fibra óptica. El número de puertos de estos paneles puede ser muy variado: 12, 24 64, pero siempre será una potencia de dos. Imagen 13. Ejemplo de distribución de un armario de comunicaciones 24  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura 1.9. Canalizaciones Al hablar de canalizaciones, nos referimos al espacio por donde circulan los cables. 1.9.1. Tipos de canalizaciones Las canalizaciones suelen clasificarse en tres tipos: › Por pared. Debido a la facilidad de su montaje y su precio reducido suelen ser las más utilizadas. Se trata de peque- ñas canaletas o tuberías de plástico que se sujetan a la pared mediante tornillos. Debemos fijarnos en que los cables no queden por el suelo ya que podría ocasionar caídas, o el deterioro de los conectores, provocando así una posible pérdida del servicio de Internet. Será necesario disponer de materiales como taladros, tacos, herramien- tas de nivelación y bridas para realizar la instalación. › Por techo. Menos problemática que la anterior ya que es muy complicado que un usuario tenga contacto con ella. Se ponen por encima de un llamado falso techo, lo que las hace también muy estéticas. › Por suelo. El inverso al anterior, también necesita un falso suelo y es poco problemática. La gran diferencia con el falso techo es que aquí sí que necesitaremos unas canaletas de aluminio por el suelo, lo que hace de esta instalación menos estética y algo más propensa al deterioro, aunque es más barata. En entornos domésticos es común que se usen canaletas de plástico y adhesivas a la pared o al suelo. Lógicamente son mucho más inseguras. Hay varios materiales de canalización (al igual que en los cuadros eléctricos), el cual lo elegiremos en base al tipo de canalización que queramos realizar. Al igual que con el material, el tamaño también es diverso, desde 2 cm hasta más de 30 cm. En cuanto al largo suelen estar estandarizadas en los 1,8 m de longitud. 25  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura Los tipos más comunes de canaletas vienen explicados en el siguiente cuadro: Tipos de canaletas Tipo de canaleta Imagen Descripción Fáciles de instalar, se suelen usar en techo debido a su flexibili- Escalera dad. El material más común es el acero Fuente: direc- galvanizado. tindustry.es Con forma de U y sin necesidad de tener Cerrada tapa. Suelen ser usa- das en falso techo o Fuente: perlex.com en pared. Las más comunes para fijar a la pared. Especiales Cuentan con agujeros Fuente: rarelabs.io para fijar las rosetas. Las más versátiles, con Plásticas uso en cualquier sitio. Fuente: importa- doraorbea.com Las más decorativas Salvacables y estéticas, se suelen usar en el suelo. Fuente: feb.ee 1.9.2. Instalación de canaletas Independientemente del tipo de canalización elegido, es importante seguir una serie de recomendaciones: › Para evitar averías no deben estar cerca de otras canali- zaciones (como las eléctricas o las de agua). › No deben estar cerca de aparatos eléctricos con el fin de minimizar el riesgo de interferencias. › Debemos evitar doblar en exceso los cables. › Las aristas de las propias canaletas no deben estar afila- das o con rebordes para no estropear los cables a la hora de pasarlos. › La canaleta no puede ir sobrecargada, se deberá poner una canaleta de la anchura necesaria para el cable que queramos instalar de manera que no estén amontona- dos ni a presión, deben estar holgados. 26  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura Los pasos para instalar una canaleta en la pared son los siguientes: 1. Debemos prestar atención a las medidas de seguridad en el entorno en el que vamos a trabajar, debemos usar guantes para evitar cortes u otro tipo de daños, y gafas protectoras para evitar que nos entre en los ojos cualquier elemento o partícula que se pueda desprender al taladrar la pared. 2. Mediremos la pared y la canaleta que vayamos a utili- zar, y en caso de ser necesario, cortaremos la canaleta al tamaño adecuado para la pared. 3. Separar los dos componentes de la canaleta, deslizando uno sobre otro. 4. Marcar en la pared con un lápiz los agujeros para los tornillos que se harán en la canaleta. Utilizar nivel para que la canaleta quede recta. 5. Debemos tener en cuenta que no pase ninguna tubería por donde vamos a taladrar, por lo que es conveniente consultar los planos previos a la instalación. También existen herramientas que nos pueden indicar si hay alguna tubería de paso en el punto donde trabajaremos. 6. Ahora taladraremos en el lugar previamente marcado con una broca del tamaño preciso para que pasen los tornillos que usaremos. 7. Retiramos el polvo de los agujeros. 8. Se colocan los tacos en los agujeros ayudándonos de un martillo. 9. Situamos la canaleta e introducimos los tornillos por los agujeros para que se quede fija. 10. Pasamos el cable de datos por dentro de la canaleta. 11. Con mucho cuidado de no pinzar los cables (si hay varios podemos agruparlos con bridas), iremos poniendo la tapa de la canaleta hasta escuchar un clic, que significa que ha quedado fijada. 12. Tener en cuenta las esquinas y demás obstáculos usando elementos esquineros. 13. Si es necesario, al final de la canaleta pondremos una caja donde irán una o varias rosetas. 14. Recogemos el espacio de trabajo dejándolo limpio de restos y residuos para evitar cualquier riesgo laboral. 27  Redes locales | UNIDAD 1 Sistemas de comunicaciones y redes. Arquitectura 28