Los dispositivos de interconexión permiten conectar segmentos de una misma red, o redes diferentes. Los dispositivos que se utilizan en una red son:
- Repetidores
- Hub
- Bridges
- Switch
- Routers
- Gateways
Mientras que los Hub, switch y router son elementos básicos necesarios a la hora de crear nuestra red, los bridges y los gateways son utilizados sólo en casos muy puntuales. Los gateways se utilizan para comunicar redes de diferente tipo y los bridges para conectar dos segmentos de una misma red.
Para comunicarse, los dispositivos utilizan un protocolo de comunicación. El protocolo de comunicación más utilizado es el modelo TCP/IP y consta de las siguientes capas: física (1), enlace (2), red (3), transporte (4) y aplicación (5).
Si un dispositivo trabaja en una capa necesariamente tiene que trabajar en sus capas inferiores. Por ejemplo, un router trabaja en la capa de red (3) luego también utiliza la capa de enlace (2) y la física (1). Lógicamente, un dispositivo es más complejo dependiendo del número de capas en el que trabaja.
Repetidores
Son equipos que actúan a nivel físico. Prolongan la longitud de la red uniendo dos segmentos y amplificando la señal, pero junto con ella amplifican también el ruido. La red sigue siendo una sola, con lo cual, siguen siendo válidas las limitaciones en cuanto al número de estaciones que pueden compartir el medio.
Cualquier medio físico tiene una longitud máxima de segmento. Por ejemplo, la longitud máxima de un cable UTP Cat 5 es de 100 metros. Esto quiere decir que si utilizamos un cable con una longitud mayor, en la señal eléctrica existe demasiada atenuación o interferencias que hacen que la comunicación tenga muchos errores o que incluso sea impracticable.
El repetidor es un dispositivo que regenera la señal transmitida evitando su atenuación; de esta forma se puede ampliar la longitud del cable que soporta la red. Por ejemplo, si queremos conectar dos equipos que se encuentran a una distancia de 150 metros, necesitaremos un repetidor que divida el cable en dos partes; de forma que ninguna exceda la longitud máxima del segmento del cable (100m). Un repetidor trabaja en la capa física del modelo TCP/IP.
Hubs
Un Hub es un dispositivo de interconexión que permite conectar varios host o varios segmentos de una misma red. El tamaño de un hub viene determinado por el número de entradas que tiene (puertos). Existen Hub desde 4 puertos a 128 puertos.
El funcionamiento interno del Hub es como el de un “enchufe ladrón”. El Hub recibe una señal por un puerto y lo que hace es enviar la señal recibida por todos los demás puertos. Por lo tanto, una restricción que tiene un Hub es evitar que se produzcan colisiones cuando recibe una señal por varios puertos.
Un Hub tiene dos grandes desventajas:
· Es un dispositivo lento: al recibir una señal se tiene que enviar por todos los puertos. Esto significa que si tenemos un Hub de 100Mb con 5 puertos, la velocidad máxima será de 20Mb, si tenemos 10 puertos la velocidad máxima es de 10MB, etc.
· Es un dispositivo inseguro: la señal al enviarse por todos los puertos del Hub la recibe todos los equipos conectados al Hub y no sólo su destinatario. Por eso, es posible que algún equipo esté escuchando el tráfico de la red con algún tipo de sniffer.
Un Hub trabaja en la capa física del modelo TCP/IP ya que su función es la de retransmitir la señal que recibe por todos sus puertos
Switch
Al igual que un Hub, un Switch es un dispositivo de interconexión que permite conectar varios host o varios segmentos de una misma red. La diferencia entre un Hub y un Switch es que un Switch tiene una pequeña memoria asociativa en la que guarda la dirección física (MAC) del equipo que está conectado a cada uno de sus puertos. De esta forma, al recibir un mensaje el switch mira la dirección de destino y lo envía sólo a su destinatario.
El switch resuelve los problemas de rendimiento y de seguridad de la red que tienen los hubs. El switch puede agregar mayor ancho de banda, acelerar la salida de paquetes, reducir el tiempo de espera y bajar el coste por puerto.
El switch segmenta la red en pequeños dominios de colisiones, obteniendo un alto porcentaje de ancho de banda para cada puerto. Al segmentar la red en pequeños dominios de colisiones, reduce o casi elimina que cada estación compita por el medio, dando a cada una de ellas un ancho de banda mejor que un hub.
Un switch trabaja en la capa de enlace del modelo TCP/IP ya que reenvía los paquetes en base a la dirección MAC.
Bridges
Los Bridges o puentes son dispositivos que ayudan a resolver el problema de limitación de distancias, junto con el problema de limitación del número de nodos de una red. Trabajan al nivel de enlace del modelo OSI, por lo que pueden interconectar redes que cumplan las normas del modelo 802 (3, 4 y 5). Si los protocolos por encima de estos niveles son diferentes en ambas redes, el bridge no es consciente, y por tanto no puede resolver los problemas que puedan presentarse.
Se utilizan para:
· Ampliar la extensión de la red, o el número de nodos que la constituyen.
· Reducir la carga en una red con mucho tráfico, uniendo diferentes segmentos de una misma red.
· Unir redes con diferente topología.
· Cuando un bridge une redes exactamente iguales, su función se reduce exclusivamente a direccionar el paquete hacia la subred destino.
· Cuando un bridge une redes diferentes, debe realizar funciones de traducción entre las tramas de una topología a otra.
Los bridges realizan las siguientes funciones:
· Reenvío de tramas: Un bridge sólo reenvía a un segmento a aquellos paquetes cuya dirección de red lo requiera, no traspasando los paquetes que vayan dirigidos a nodos locales a un segmento. Por tanto, cuando un paquete llega a un bridge, éste examina la dirección física destino contenido en él, determinado así si el paquete debe ser aceptado.
· Técnicas de aprendizaje: Los bridges construyen tablas de dirección que describen las rutas, bien sea mediante el examen del flujo de los paquetes (puenteado transparente) o bien con la obtención de la información de los "paquetes exploradores" (encaminamiento fuente) que han aprendido durante sus viajes la topología de la red.
Router
Un router es un dispositivo de propósito general diseñado para segmentar la red, con la idea de limitar el tráfico de broadcast y proporcionar seguridad, control y redundancia entre dominios broadcast. También puede dar servicio de firewall.
Un router opera en la capa de red del modelo TCP/IP y tiene más prestaciones que un switch. El router distingue entre los diferentes protocolos de red tales como IP, IPX, AppleTalk, etc. Para poder trabajar un router en la capa de red es necesario que tenga una dirección IP por cada interfaz del router.
El router tiene dos funciones básicas:
· Enrutamiento. El router es responsable de crear y mantener las tablas de enrutamiento para cada capa de protocolo de red. Estas tablas son creadas estáticamente o dinámicamente. De esta manera, el router extrae del paquete IP la dirección de destino y selecciona el mejor camino basándose en diversos factores. Estos factores pueden incluir el número de saltos hacia el destino, la velocidad de línea, el coste de la transmisión, las condiciones del tráfico, etc.
· Filtrado de paquetes. El router al comunicar varias redes es el encargado ideal para decidir qué información tiene que pasar o qué información tiene que ser bloqueada. A partir de las tablas de enrutado (o tablas de filtrado de paquetes) el router toma la decisión de qué acción tiene que realizar con cada paquete. Por lo tanto un router es un dispositivo que nos puede ayudar a mantener la seguridad de una red.
Gateways
Son equipos que permiten la conexión a la red de equipos periféricos tanto para la entrada como para la salida de datos. Estos dispositivos se ofrecen en la red como recursos compartidos. Así un terminal conectado a uno de estos dispositivos puede establecer sesiones contra varios ordenadores multiusuario disponibles en la red. Igualmente, cualquier sistema de la red puede imprimir en las impresoras conectadas a un servidor.
Red de área local
Una red de área
local (LAN) es un grupo de ordenadores conectados a un área localizada para
comunicarse entre sí y compartir recursos como, por ejemplo, impresoras. Los
datos se envían en forma de paquetes, para cuya transmisión se pueden utilizar
diversas tecnologías. La tecnología LAN más utilizada es la Ethernet y está
especificada en una norma llamada IEEE 802.3. (Otros tipos de tecnologías de
redes LAN son Token Ring y FDDI).
Ethernet
utiliza una topología en estrella en la que los nodos individuales (dispositivos)
están conectados unos con otros a través de un equipo de red activo como un
conmutador. El número de dispositivos conectados a una LAN puede oscilar entre
dos y varios miles.
El medio de
transmisión físico para una LAN por cable implica cables, principalmente de par
trenzado, o bien, fibra óptica. Un cable de par trenzado consiste en ocho
cables que forman cuatro pares de cables de cobre trenzados, y se utiliza con
conectores RJ-45 y sockets. La longitud máxima de un cable de par trenzado es
de 100 m, mientras que para la fibra, el máximo varía entre 10 km y 70 km,
dependiendo del tipo. En función del tipo de cables de par trenzado o de fibra
óptica que se utilicen, actualmente las velocidades de datos pueden oscilar
entre 100 Mbit/s y 10.000 Mbit/s.
Redes de área extensa
Las redes de área extensa, también llamadas redes de área amplia o WAN (sigla inglesa de Wide Area Network), son redes de comunicaciones que conectan equipos destinados a ejecutar programas de usuario (en el nivel de aplicación) en áreas geográficas de cientos o incluso miles de kilómetros cuadrados (regiones, países, continentes…).
Cada uno de los equipos terminales suele denominarse nodo o host, y se llama subred de comunicación (o, simplemente, subred) al conjunto de líneas de transmisión y encaminadores (o routers) que permiten que los hosts se comuniquen entre sí. Distintas subredes pueden combinarse entre sí dando lugar a redes de área extensa más grandes, como en el caso de Internet.
Lo más habitual es que los hosts se conecten a las redes de área extensa a través de redes de área local o LAN, pero también puede haber terminales que se conecten directamente a un router, sin necesidad de estar integrados en ningún otro tipo de red. Cuando un host envía una secuencia de paquetes de datos, cada router los almacena y espera a que la línea de transmisión que considera óptima esté libre para reenviarlos hasta el siguiente router, y así hasta llegar al destino.
Topologías de redes de área extensa
Sin entrar en cuestiones lógicas como la caracterización de los dispositivos conectados a una WAN o el direccionamiento empleado, las redes de área extensa pueden presentar diversas tipologías físicas, según la forma en que están dispuestos los routers y las líneas de transmisión de la subred:
- Punto a punto: Cada nodo se conecta con los demás a través de circuitos dedicados, que siempre están disponibles para la comunicación entre dos puntos.
- Anillo: Los nodos quedan comunicados entre sí por líneas que forman un anillo, de manera que un paquete puede llegar a su destino por, al menos, dos caminos (uno en cada sentido que recorre el anillo).
- Intersección de anillos: Dos topologías de anillo quedan unidas por uno o más nodos.
- Árbol: Existe una jerarquía de nodos en forma de árbol, de manera que para pasar de una rama a otra contigua es necesario que los paquetes pasen por un nodo de nivel superior.
- Completa: Todos los nodos están conectados el resto directamente.
- Estrella: un nodo central sirve de nexo para comunicar todos los demás nodos de la subred entre sí.
- Irregular: En la mayoría de los casos, la topología de las WAN es irregular, sin un patrón estricto que domine, en ocasiones fruto de la unión de subredes con distintas topologías originales.
Una red inalámbrica (Wireless network) es, como su nombre
lo indica, una red en la que dos o más terminales (por ejemplo, ordenadores portátiles, agendas electrónicas, etc.) se pueden comunicar sin la
necesidad de una conexión física (cables), ésta se da por medio de ondas
electromagnéticas.
La transmisión y la recepción se realizan a través de puertos.
Con
las redes inalámbricas, un usuario puede mantenerse conectado cuando se
desplaza dentro de una determinada área geográfica.
Una
de sus principales ventajas es notable en los costos, ya que se elimina todo el
cable ethernet y conexiones físicas entre
nodos, pero también tiene una desventaja considerable ya que para este tipo de
red se debe tener una seguridad mucho más exigente y
robusta para evitar a los intrusos.
Las
redes inalámbricas se basan en un enlace que utiliza ondas electromagnéticas
(radio e infrarrojo) en lugar de cableado estándar. Hay muchas tecnologías
diferentes que se diferencian por la frecuencia de transmisión que utilizan, y
el alcance y la velocidad de sus transmisiones.
Las
redes inalámbricas permiten que los dispositivos remotos se conecten sin
dificultad, ya se encuentren a unos metros de distancia como a varios
kilómetros. Asimismo, la instalación de estas redes no requiere de ningún
cambio significativo en la infraestructura existente como pasa con las redes
cableadas. Tampoco hay necesidad de agujerear las paredes para pasar cables ni
de instalar portacables o conectores. Esto ha hecho que el uso de esta
tecnología se extienda con rapidez.
Por
el otro lado, existen algunas cuestiones relacionadas con la regulación legal
del espectro electromagnético. Las ondas electromagnéticas se transmiten a
través de muchos dispositivos (de uso militar, científico y de aficionados),
pero son propensos a las interferencias. Por esta razón, todos los países
necesitan regulaciones que definan los rangos de frecuencia y la potencia de
transmisión que se permite a cada categoría de uso.
Además,
las ondas hertzianas no se confinan fácilmente a una superficie geográfica
restringida. Por este motivo, un hacker puede, con facilidad, escuchar una red si los datos que se
transmiten no están codificados. Por lo tanto, se deben tomar medidas para garantizar
la privacidad de los datos que se transmiten a través de redes inalámbricas.
