Redes ordenadores servicios Internet

Versión 1.0 ©TuInstitutoOnline.com.
M.Donoso, G.García, P.Gargallo, A.Martínez

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Redes de ordenadores y servicios de Internet.
2º Bachiller.

Índice
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.

Redes públicas y privadas. Redes de área local.
Configuración de la red.
Dirección MAC.
Protocolo DHCP
Protocolo DNS.
Estructura y topología de las redes.
Redes cableada e inalámbricas.
Hardware para la implantación de redes.
Seguridad en la red

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Índice
Hardware para la implantación de redes
•
•
•
•

Hardware básico de una red
Configuración de la red
Backbone de la red
Servicios en la red

Versión 1.0 CC. ©TuInstitutoOnline.com. M.Donoso, G.García, P.Gargallo, A.Martínez

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 Una red de comunicaciones en una vivienda o una empresa
está pensada para que los equipos compartan servicios.
 Ejemplos de estos servicios serían:
 Internet: Los equipos tienen acceso a Internet.
 Impresión: Se usan una o más impresoras comunes.
 Copias de seguridad: Existe un servidor donde los equipos
guardan las copias de seguridad.
 Correo electrónico: La empresa puede tener un servidor de
correo electrónico propio.
 Web corporativa.
 Documentación
técnica
sobre
proyectos, especificaciones, estadísticas de clientes.
 Acceso a bases de datos.
 Aplicaciones de gestión administrativa en red.

5

 Los equipos informáticos necesitan una tarjeta de red para tener
conexión a la red donde están los servicios.
 A esta red que proporciona los servicios internos que se necesitan
para que la empresa funcione se le llama intranet.
 Las tarjeta de red puede ser inalámbrica o cableada.
 Por robustez, por velocidad, y por fiabilidad, las instalaciones
principales como servidores de archivos, bases de datos, web
corporativa, copias de seguridad y servicios fijos como las impresoras
están cableados, pues su uso es permanente.


6

 En la actualidad la mayoría de tarjetas de red ethernet son Gigabit.
 Los cables de red empleados son UTP cat. 5e.
 Y la velocidad típica de la red suele ser de 100 Mbits o Fast
Ethernet, debido a que los equipos electrónicos donde se conectan
los PCs suelen tener conectores a 100 Mbits (más barato).
 Normalmente se emplean switches, también llamados
conmutadores.
 El uso de los concentradores o hubs está en desuso ante el
abaratamiento de los switches.
 Son de aspecto similar.


7

 LAN.


8

 LAN.


9

 LAN.


10

 Tanto el patch panel
como el switch están
en el armario de
comunicaciones de
red.


11

 Todos los switches suelen tener un puerto a una
velocidad mayor que el resto. Normalmente es el último
(el 16 o el 24).
 A veces son los dos últimos puertos.
 También pueden llevar puertos específicos para conectar
con switches del nivel superior.


12



13



14



15

 Los switches y los routers también tienen una IP.
 Eso permite que sean configurados y administrados
remotamente.
 Además por un protocolo llamado SNMP pueden enviar
su configuración y datos estadísticos a una base de datos
para ser consultadas.
 Siempre intentaremos conectar los servidores en los
switches de cabecera.


16

 En redes pequeñas (una sala o un despacho grande):
 Los equipos se conectan directamente al switch.
 Los cables van por el interior del despacho protegidos con una
regleta en el suelo o bajo las mesas.
 No se emplean rosetas de pared ni patch panel.
 No hay armario de comunicaciones.
 En estos casos también es habitual emplear redes inalámbricas
donde cada PC lleva una tarjeta de red, y existe un router ADSL
que con su antena actúa como punto de acceso en modo
infraestructura.


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 Todas las máquinas de una red necesitan:
 Protocolo TCP/IP configurado en los equipos con
 Una dirección IP, máscara de red, gateway / router y DNS.
 Lo habitual es emplear una red interna clase C:
 192.168.x.x / 255.255.255.0
 10.0.x.x / 255.255.255.0

 Suele haber un servidor DHCP para dar estos datos a las
máquinas nuevas conectadas a la red.
 A los servidores se les pone la configuración de manera fija, no la
obtienen por DHCP.
 Si en la red hubiera un dominio Windows, el controlador de
dominio también tendría estos datos establecidos a mano y fijos.


18

 Conectividad
 Enchufamos un extremo del cable de red a la tarjeta de red
(también llamada NIC) del PC y el otro extremo a la roseta de red
de la pared.
 En el DHCP añadiremos la dirección MAC de la tarjeta de red del
nuevo PC.
 Instalaremos el protocolo TCP/IP en el sistema operativo (solo
para equipos antiguos). En Linux y Windows 2000 y sistemas
superiores no es necesario.
 Si no tenemos DHCP, introduciremos la IP, la máscara, el
gateway y el DNS manualmente.


19

 Conectividad
 Desde el PC nuevo, abrimos un terminal (linux) o una interfaz de
comandos (cmd.exe en Windows) y ejecutaremos el comando:
ping 10.0.1.1.
 Donde la IP deberá cambiarse por la de un equipo que esté
funcionando en la red hace tiempo correctamente.
 Si obtenemos respuesta del otro equipo, es que el equipo actual
tiene bien configurada la red.
 Si no obtenemos respuesta, deberemos deshabilitar los firewalls
en ambos equipos con el fin de comprobar la conectividad de
red. Luego volveremos a habilitarlos.
 Se recomienda que los firewalls permitan las pruebas de
conectividad con el comando PING.

20

 Estructura de la red
 Dentro de una empresa existen departamentos.
 Cada departamento se ubica en una zona física de la empresa.
 Cada departamento realiza unas tareas concretas para las que
necesita recursos.
 Lo razonable es que los recursos que necesita estén cerca.
 Si usan impresoras, no es razonable que tengan que ir a otro
departamento a recoger las impresiones.
 Si los equipos y los servidores que usan están en la misma
red, los datos que se transfieren, no tendrán que pasar por la red
de otros deptos. Se consigue eficiencia.


21

 Ver notas.



22

 Los switches permiten organizar la red en base al tráfico.
 Equipos que generan tráfico entre ellos están en el mismo switch o
en la misma rama del árbol.
 Normalmente cada subconjunto de equipos que genera tráfico entre
ellos será una red física distinta.
 Por ejemplo, los equipos del Dpto A pueden tener una IP
10.0.1.x/255.255.255.0
y
los
del
Dpto
B,
una
IP
10.0.2.x/255.255.255.0.
 Segmentar las redes en subredes y asignarles un grupo de
IP, permite separarlas y protegerlas, de modo que el personal del
dpto A no pueda acceder a servidores del dpto B, o evitar ataques
desde Internet a servidores internos o equipos.
 Antes de la existencia de los switches, dividir la red empleando
routers y subredes evitaba el tráfico excesivo de los conmutadores.

23

Backbone de la red
 El backbone de una red es la columna vertebral o la estructura
principal de la red, constituida por los routers principales y los
switches de cabecera de cada subred.
 Los routers son los encargados de direccionar el tráfico hacia el
destino correctamente.
 Para conocer la estructura de la red en estas grandes redes, los
routers emplean algoritmos que les permiten conocer la estructura
de la red.
 Existen algoritmos para identificar o reconocer grandes zonas.
 Y otros para que los routers conozcan una zona con más detalle.


24

Backbone de la red
 ¿Por qué no crear una única red gigante?
 Porque al aumentar el nº de equipos, les tocaría menos ancha de
banda (menos velocidad) a todos.
 Porque lo normal es reunir los equipos que tienen tráfico entre ellos
y dejar en otras redes aquellos que usamos ocasionalmente.
 Porque las redes se organizan en base al tráfico.
 Porque hay tecnologías de red que solo permiten un número
máximo de equipos.
 Porque en distancias muy grandes con dos equipos transmitiendo
desde ambos extremos, las colisiones tardan mucho en detectarse y
la eficiencia de la red debido a los retrasos y tiempos de espera cae
drásticamente.
 Porque las señales se atenúan conforme crece la distancia y se
necesitan repetidores de señal o mejores cableados (más caros).

25

Backbone de la red
 ¿Por qué no crear una única red gigante?
 Porque las primeras grandes redes entre ciudades, países y
continentes eran de empresas de telecomunicaciones y se
empleaban para voz.
 Para transmitir datos por ellas había que hacer conversiones en el
formato de las tramas o mensajes transmitidos al pasar de la red
local a la red de la operadora de telecomunicaciones y de nuevo al
devolver el mensaje a la otra red local.
 Porque en cada país se usaron tipologías o estándares de
comunicación diferentes.
 Porque mientras se sustituye una red por otra más moderna han de
convivir todas las existentes.


26

Backbone de la red: Historia
 Cuando se crearon las primeras redes 10Base2 y 10Base5, con
topología de bus, las estaciones se conectaban al cable coaxial.
 Si se necesitaba prolongar el cable y se había alcanzado la distancia
máxima del segmento, se añadía un nuevo segmento de red, con un
máximo de cinco segmentos y se conectaban usando repetidores.
 Cuando un equipo enviaba un mensaje, lo recibían todos los
equipos.
 La tarjeta de red pasaba el mensaje al procesador del equipo y éste
miraba si iba destinado a él. Si no era así lo descartaba.
 Este proceso consumía parte de la potencia del procesador de todos
los equipos conectados a la red.
 Conforme la red tenía más equipos, el usuario perdía más potencia
de su cpu para revisar mensajes que no iban destinados a su equipo.

27

 Equipos que iban lentos cuando estaban conectados a la red
funcionaban bien sin red.
 La red ejercía un overhead (sobrecarga) importante.
 Para evitarlo había que dividir la red en segmentos de modo que un
mensaje solo cruzara al siguiente cuando el equipo destino
estuviera en esa dirección.
 Los repetidores y los concentradores reenviaban la señal.
 Aparecieron los puentes o bridges.


28

 Alguien debía decidir si un mensaje debía cruzar toda la red. ¿Estaba
el destinatario del mensaje en alguno de los siguientes segmentos de
red?

 El “PC 1” envía un mensaje al “PC 2”. Pero aunque lo recibe
inmediatamente, el mensaje continuará hasta el final del bus, donde
está el terminador.
 Interrumpirá a los tres pcs ubicados en los siguientes segmentos de
red, que deberán comprobar si el mensaje es para ellos.

29

Backbone de la red: Repetidores
 Los repetidores reciben una señal física (eléctrica) por un extremo
del cable, la amplifican, y la vuelven a enviar por el otro extremo.
 Cuando la señal viaja por una red con topología de bus como
ethernet y la distancia es grande, se atenúa por lo que antes de que
se vuelva ilegible es necesario amplificarla.
 Aunque las redes pueden alargarse empalmando los segmentos con
repetidores, diferentes limitaciones relacionadas con las colisiones y
los retardos de red, imponen ciertas limitaciones.
 Los repetidores se emplean también en los cables submarinos y en
redes de fibra óptica de larga distancia.


30

 Un repetidor no separa tráfico. Todo lo que recibe por un lado, lo
reenvía por el otro, de modo que su funcionamiento para la red es
transparente, como si no estuviera. Transmite en ambos sentidos.
 A los repetidores, que reenvían las tramas sin analizarlas y que
simplemente las amplifican se les llama repetidores de nivel 1 y su
funcionamiento es el más sencillo posible mientras que las
prestaciones son las mínimas.
 Permiten cambiar de medio. Sus puertos pueden ser AUI, BNC, RJ-45
o fibra óptica en cualquier combinación.
 No evitan las colisiones de tramas o mensajes enviados por distintos
equipos.


31

Backbone de la red: Concentradores
 Los hubs, también llamados concentradores, son un ejemplo de
repetidor multipuerto. Internamente se comportan como un cable al
que están conectadas todas las estaciones o equipos (topología
lógica de bus).
 Pero el cableado se corresponde con el de una estrella física.

 Para cada clavija RJ-45 trasera, en el frontal, y mediante
leds, podemos ver si hay un equipo conectado en la clavija y si está
transmitiendo o recibiendo datos.

32

Backbone de la red: Concentradores
 Si conectamos tres equipos en las clavijas RJ-45 nº 1, 2 y 3 y el
equipo nº 1 quiere enviar una trama de datos al nº 3, el nº 2
también recibirá la trama. Se comporta por tanto como un cable o
bus lógico.


33

 Transfieren los datos recibidos por uno de los puertos al otro
independientemente de su contenido, de su origen o de su destino.
 Si pasan los datos de un puerto al otro (solo tienen dos puertos), se
llaman repetidores; si transfieren los datos recibidos en un puerto
por todos los demás se llaman concentradores.
 El limite máximo está en usar cuatro repetidores y cinco segmentos
de red. De esos cinco segmentos, dos de ellos no pueden tener
equipos conectados, es decir, solo sirven para alargar la red.
 Habitualmente se dice que un repetidor es como un concentrador
con solo dos puertos.
 Un concentrador es un repetidor multipuerto.


34

Backbone de la red: Puentes
 Unen los segmentos de red.
 Reciben la trama de datos, la verifican y la retransmiten.
 Pero no retransmiten todo lo que reciben por un extremo del cable
al otro, con lo que no propagan colisiones innecesarias y no envían
mensajes en la dirección donde saben que no está el destinatario.
 Un puente o bridge anota el identificador de todos los equipos que
tiene a su izquierda en una tabla y el identificador de todos los que
tiene a su derecha en otra tabla.
 Para eso lee las tramas y anota quien las envía y el lado por el que ha
llegado.
 Con esas dos listas de MACs de equipos, sabe qué equipos están a
su derecha y cuales a su izquierda.


35


 Cuando el PC 1 envía la trama de datos al PC 2 y éste le responde, el
puente 1 aprende que ambos PC están a su izquierda.
 Si en el futuro se envían tramas entre ellos, cuando el origen sea el
PC 1 o el PC 2, el puente nº 1 no reenviará las tramas hacia el otro
lado, en dirección al puente nº 2.
 A partir de ahora las tramas entre el PC 1 y el PC 2 no llegarán a otros
segmentos de red. Se evita tráfico innecesario.

36


 Si el PC 1 o el PC 2 envía una trama al PC 3 o PC 4, cuando la trama
llega al puente nº 1, éste la pasa al otro lado, porque sabe que esos
equipos quedan a su derecha.
 El puente nº 2 no reenviará la trama al puente nº 3, porque sabe
que esos equipos están a su izquierda.


37


 Si el PC 3 envía una trama de datos al PC 5, el puente 2 recibirá la trama
por su izquierda.
 El puente nº 2 no tiene equipos a su derecha, no puede componer una
lista de equipos y solo puede saber que el equipo PC 5 está a su derecha
si con anterioridad ese equipo envió algún mensaje a equipos a la
izquierda del puente nº 2.
 Por defecto, si no tiene datos, el puente nº 2 reenvía la trama al puente
nº 3, quien sabe que el PC 5 está a su derecha y le pasa la trama.

38

 A los puentes se les conoce como repetidores de nivel 2 porque
miran las direcciones MAC origen y destino de la trama de datos con
el fin de aprender qué equipos están en la red y saber hacia donde
reenviar las tramas.
 Evitan qué muchas tramas inútilmente recorran la red y la inunden
de mensajes que ya han sido recibidos por sus destinatarios.
Reducen las colisiones y aíslan el tráfico.


39

Backbone de la red: Switches
 El switch establece un canal dedicado entre cada equipo y el propio
switch.
 El equipo puede transmitir por el cable de par trenzado y recibir
datos al mismo tiempo.
 En una red de 100Mbps eso quiere decir que la velocidad máxima si
el equipo recibe y transmite datos a la vez es de 200Mbps.
 A esto se le conoce como full-dúplex.
 Si cada equipo envía datos y ha de esperar a que el otro termine
para poder enviar los suyos, se dice que el canal es half-dúplex o
semi-duplex. Este es el caso de las redes ethernet
10Base2, 10Base5, y de aquellas que usan repetidores sencillos o
concentradores.


40

Backbone de la red: Switches
 Los switches o conmutadores se denominan repetidores de nivel
2, como los puentes.
 Tras recibir una trama, la enviarán por el puerto donde saben que
está el equipo destino.
 Si no saben donde está el equipo destinatario enviarán la trama por
todos los puertos.
 Con los switches, al tener cada equipo un canal dedicado hasta el
switch, no se producen colisiones, por lo que el rendimiento es
superior.
 Con los switches desaparecen las colisiones en full-dúplex y se
anulan las limitaciones de longitudes máximas de las redes para
evitarlas.
 Inicialmente eran muy caros, pero su precio actual es muy asequible
por lo que los puentes y los repetidores han desaparecido de muchas
redes locales.

41

Backbone de la red: Tráfico especial
 Tanto los repetidores, como los puentes y los switches propagan el
tráfico multicast (dirigido a un grupo de equipos) como el tráfico
broadcast (a todos los equipos de la red).
 Para evitar este tipo de tráfico y para dividir o proteger con distintos
niveles de seguridad cada parte de una red (subred), así como para
direccionar el tráfico, aparece la figura del router.


42

Backbone de la red: Routers
 Dividen la red en subredes.
 Pueden limitar el tráfico que entra o sale dentro de la red.
 Pueden actuar como evitando el acceso a equipos no autorizados (IP
diferente o subred diferente a las que están autorizadas).
 Los routers sirven para evitar que se propague el tráfico multicast o
broadcast si es necesario.


43

Backbone de la red: Routers


44

Servicios en la red
 En Internet hay servicios o aplicaciones estándar.
 Cada una de esas aplicaciones tiene al menos un
documento (RFC: Request For Comment) que describe
los detalles acerca del servicio, así como el protocolo de
comunicación entre el cliente y el servidor que presta el
servicio.
 Un servidor de Internet puede ofrecer varios
servicios, por lo que para conectar nuestro equipo al
servidor, necesitamos identificar el servicio de algún
modo.
 Para eso se utilizan los números de puerto.

45

Servicios en la red
 Hay servicios donde se necesita una conexión establecida
mientras dura el acceso al servicio: usan protocolo TCP.
 Hay servicios donde el servidor responde cada solicitud y
se produce una desconexión: usan el protocolo UDP.
 Ejemplos de estos servicios son:
 DNS: traducciones entre nombre de equipo e IP. Puerto 53.
 DHCP: Obtener IP, máscara, DNS y pasarela/router/gateway.
Puerto 547.
 FTP: Para el envío de archivos. Puertos 20 y 21.
 SMTP y POP3: Correo electrónico. Puerto 25.
 WWW: Páginas web. Puerto 80.

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• Fuentes de elaboración propia.
• Gráficos de elaboración propia.
• Wikipedia.

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