Redes de ordenadores -06
Redes de ordenadores -06
- Defines computer networks and their purposes, such as resource sharing and communication.
- Classifies network types by size (LAN, MAN, WAN) and physical topology (bus, star, ring, tree).
- Explains media for data transmission including coaxil cable, fiber optics and wave-based systems (Wi-Fi, Bluetooth).
- Introduces network access methods such as contention (Aloha, CSMA/CD) and token passing.
- Covers network protocols, particularly TCP/IP, and network hardware like network cards, repeaters, hubs, switches, routers, and gateways.
Redes de ordenadores -06
@ProfGastonPerez1 week ago
Redes de ordenadores
En esta unidad aprenderás a:
- · Conocer qué se entiende por redes de ordenadores y para qué sirven.
- · Clasificar los distintos tipos de redes de ordenadores sobre la base de diferentes criterios.
- · Saber cuáles son los medios de transmisión que se pueden utilizar a la hora de definir una red de ordenadores, y cuáles son las ventajas y los inconvenientes de cada uno de ellos.
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- · Es la más sencilla de comprender desde el punto de vista conceptual: un conjunto de equipos se conectan todos a través de un bus único.
- · Los equipos se conectan directamente al medio de transmisión, no necesitando elementos intermedios que encarezcan la instalación.
- · Los equipos que van a formar la red tendrán que estar en una disposición fÃsica tal que permita que el bus de comunicaciones pueda pasar por cada uno de ellos. Además, existe una limitación de distancia entre los equipos que se conectan al bus que hay que cumplir escrupulosamente, pues de lo contrario no se aseguran los niveles de señal necesarios para que la comunicación sea adecuada.
- · Si el bus de comunicaciones se rompe, la red deja de funcionar por completo. Es decir, ninguno de los equipos de la red podrÃan comunicarse entre sÃ, dado que al romperse el bus las señales que viajan por el mismo sufren reflexiones que hacen que ninguno de los equipos conectados al mismo entienda dichas señales. Precisamente debido a este fenómeno en los extremos del bus, se deben colocar unos elementos terminadores que se encargan de evitar dichas reflexiones.
- · La seguridad de este tipo de redes es pobre: todos los equipos ponen la información en el mismo medio de transmisión, por lo que si alguien accede al bus podrÃa analizar toda la información que se intercambian el resto de los equipos.
- · Es muy robusta frente a fallos: si se rompe una conexión, el único equipo que se pierde en la red es el que estaba asociado a dicha conexión, pero el resto de la red sigue funcionando sin problemas.
- · Es una topologÃa muy flexible ante cualquier tipo de instalación. No encontramos los problemas que presenta el bus que obliga a una disposición fÃsica de los equipos adecuada para que los cables puedan llegar de un equipo a otro. Además, las ampliaciones en este tipo de redes son muy sencillas: simplemente hay que procurar una conexión del nuevo equipo que se integre en la red al elemento centralizador.
- · Es la topologÃa fÃsica que se adapta a las últimas tendencias que se están imponiendo: las redes sin cables.
- · La red depende mucho del elemento centralizador: si éste falla, cae toda la red. Sin embargo, la electrónica de red que implementa los dispositivos que normalmente se utilizan como elemento central es bastante fiable y no suele dar problemas en un periodo de tiempo considerable. Dicho de otra forma: es mucho más probable que se estropee una conexión o una tarjeta de red a que lo hagan el concentrador, el punto de acceso inalámbrico o el switch que hemos utilizado como dispositivo central.
6. Redes de ordenadores
Definición de red de ordenadores 6.1
Una red de ordenadores no es más que un conjunto de ordenadores que se comunican entre sà a través de una cantidad de elementos que conforman un sistema de transmisión con una serie de propósitos especÃficos.
¿Qué ventajas podemos obtener cuando comunicamos entre sà una serie de equipos?
Dependiendo del objetivo que persigamos podrÃamos enumerar un buen conjunto de ellas, pero, por lo general, las redes de ordenadores se constituyen para conseguir fundamentalmente los siguientes objetivos:
Uso compartido de recursos. Evidentemente, cuando se ponen en comunicación varios ordenadores, el principal propósito es el de compartir los recursos de cada uno de ellos. Podremos acceder a los archivos que existan en los distintos equipos, utilizar de forma común alguna impresora conectada a uno de ellos, permitir el acceso a otras redes a partir de un elemento de interconexión que esté configurado en un equipo de la red, etcétera.
Habilitar comunicaciones entre los equipos que integran la red. Puesto que los equipos que configuran la red están interconectados, ¿por qué no aprovechar esta circunstancia para que los usuarios que utilicen dichos equipos puedan comunicarse entre ellos?
Existen aplicaciones que permiten el intercambio de mensajes escritos, comunicaciones vocales e incluso videoconferencias.
Simplificación en la gestión de los sistemas de trabajo. Muchas de las tareas que se realizan en las empresas y organismos actuales se pueden simplificar enormemente utilizando las posibilidades que nos ofrecen las redes de ordenadores.
Desde la mejora de los métodos de comunicación hasta el acceso rápido y fiable de la información, las redes nos permiten agilizar la gestión tradicional de los sistemas de trabajo, lo que a su vez conduce a otro objetivo fundamental: el ahorro de costes.
Aumentar las capacidades de procesamiento. Aquà vendrÃa bien el dicho la unión hace la fuerza . Evidentemente, si somos capaces de aunar las capacidades de cálculo de un conjunto de ordenadores, conseguiremos que la red global tenga una capacidad de procesamiento mucho mayor. Un ejemplo lo tenemos en un proyecto mundial que se desarrolla en la actualidad y que está destinado a la búsqueda de vida inteligente fuera de nuestro planeta (SETI: Search for Extra Terrestrial Intelligence ), que utiliza parte de la potencia de procesamiento de los ordenadores que se quieran sumar al proyecto a través de Internet (esa gran red mundial). Si desde tu casa quieres contribuir a este proyecto, visita la web: http://seti.astroseti.org/, y participa en SETI@home.
Conviene también tener muy presente que no todo son ventajas en el empleo de una red de ordenadores. En un principio, está claro que el mantenimiento de un sistema de este tipo debe ser algo más complicado que el de un equipo aislado. En este mantenimiento podrÃamos incluir las siguientes tareas:
Mantenimiento hardware. El fallo de cualquier dispositivo, equipo o elemento que conforme la red se habrá de corregir mediante la reparación del mismo. Por ejemplo, el fallo de una tarjeta de red o de un cable supondrá en primer lugar la localización del elemento que falla y su posterior reparación o sustitución.
Mantenimiento software. Para que nuestra red sea eficiente y podamos sacar provecho de ella de una forma segura y ordenada, será necesario que los programas que hacen posible el funcionamiento de nuestro sistema estén correctamente configurados. También se incluirán en este tipo de mantenimiento las tareas relacionadas con la administración del sistema: gestión de usuarios, control de recursos, asignación de permisos, etc. Un apartado importante que suele especificarse a nivel software es la seguridad del sistema, que asegurará que ningún intruso pueda acceder a recursos de la red para los cuales no tiene permiso. Todas estas funciones se encargan normalmente a una o varias personas que suelen denominarse administradores de red .
6.2 Criterios de clasificación de redes
Podemos clasificar las redes de ordenadores sobre base de distintos criterios. Aquà se van a reseñar los dos criterios que se manejan más comúnmente a la hora de establecer dicha clasificación: el tamaño de la red y la disposición fÃsica de los equipos dentro de ella.
A En función del tamaño de la red
Es muy común referirse a una red de ordenadores en función del tamaño de la misma, que no sólo nos habla del número de equipos que configuran la red, sino también de la extensión fÃsica que ocupa. De esta forma, distinguiremos entre redes:
De área local (LAN)
Son las redes más comunes para pequeños grupos de usuarios, como los que se pueden presentar en cualquier PYME (Pequeña y Mediana Empresa), en un centro de enseñanza o en un cybercafé. Están constituidas normalmente por un conjunto reducido de ordenadores y se limitan fÃsicamente a un espacio geográfico poco extenso: un conjunto de edificios próximos, un solo edificio o incluso dependencias concretas dentro de un mismo edificio. Además, tienen un carácter privado y no necesitan medios públicos para permitir la comunicación de los equipos que las integran.
Suelen ser redes sencillas tanto en su configuración hardware como software, donde el número de elementos de interconexión necesarios es pequeño y fácil de gestionar y los sistemas operativos que se utilizan y el establecimiento de los servicios de red en los mismos no es excesivamente complejo.
Metropolitanas (MAN)
La extensión geográfica que abarca una red metropolitana suele ser, como su propio nombre indica, el de una ciudad (más o menos grande). Una red MAN
normalmente estará compuesta de varias redes LAN dispersas geográficamente.
Se podrÃa pensar, por ejemplo, en la unión de las redes locales configuradas para un conjunto de oficinas de una misma empresa que se extienden a lo largo de una ciudad. Es lógico que a la complejidad de configurar las redes locales para cada una de estas oficinas se añada la dificultad de interconectar ese conjunto de redes para conformar la red metropolitana.
Las redes MAN sà necesitan ciertos elementos de interconexión de redes de mayor complejidad que permitan utilizar los recursos disponibles para comunicar puntos alejados fÃsicamente. Se deberán utilizar, además, medios de transmisión que soporten las comunicaciones entre puntos alejados geográficamente: lÃneas telefónicas dedicadas, radioenlaces, accesos a Internet de un determinado ancho de banda, etc. Al igual que en las redes LAN, un elemento importante que habrá que controlar en estas redes es la seguridad. Por ejemplo, si queremos interconectar dos redes locales de oficinas de una misma empresa situadas en la misma ciudad a través de Internet, se habrán de definir los mecanismos necesarios para evitar que dichas redes sean accesibles por usuarios no autorizados.
De área extensa (WAN)
Las redes de área extensa son las de mayor tamaño, y se establecen generalmente con la unión de varias redes de menor tamaño (LAN o MAN).
Son redes que no tienen ninguna limitación geográfica concreta. Por ejemplo, una red de área extensa podrÃa ser la unión de las redes metropolitanas que tenga una empresa repartidas a lo largo de varias ciudades distintas. Incluso podrÃamos aceptar que la red de redes (Internet) no es más que una red de área extensa en la que millones de equipos de distintas redes se ponen en comunicación. Dada la amplitud del área geográfica que cubren, estas redes necesariamente utilizarán sistemas de transmisión de naturaleza pública.
6. Redes de ordenadores 6.2 Criterios de clasificación de redes
El número de equipos que se comunican a través de una red de área extensa puede variar enormemente dependiendo de las proporciones de dicha red, pero siempre será significativamente mayor que en las redes LAN o WAN.
Los equipos que aseguran las comunicaciones entre todos los ordenadores de una red WAN pueden ser ya muy complejos y abundantes. Esos sistemas de interconexión, además, deben ser capaces de interpretar comunicaciones entre redes más pequeñas que pueden ser completamente distintas unas de otras (en el tratamiento de información, en los protocolos que se utilizan para las comunicaciones, etcétera).
B En función de la topologÃa fÃsica de la red
Se entiende por topologÃa fÃsica de una red la disposición fÃsica que toman los distintos equipos que conforman la misma, y la forma de conectarlos. Estas topologÃas fÃsicas vienen asociadas normalmente a un determinado medio de transmisión y a un método de acceso al medio especÃfico, como veremos a continuación.
Veamos cuáles son las topologÃas de red más frecuentes.
TopologÃa en bus
Desde el punto de vista de facilidad a la hora de configurarla, es la disposición fÃsica más simple que cabe considerar: un conjunto de ordenadores dispuestos uno detrás de otro en la que la conexión se asegura a través de un bus único de comunicaciones donde ponen información todos los equipos. Las primeras LAN se conformaban con este tipo de topologÃa.
Las ventajas que presenta este tipo de topologÃa son:
Por otro lado, también hay inconvenientes:
En este tipo de redes, las distintas estaciones que conforman la red utilizan normalmente un método de
6. Redes de ordenadores
6.2 Criterios de clasificación de redes
contienda para poner la información en el medio de transmisión. Básicamente, cuando una estación quiere poner información en el medio de transmisión, la pone. Como veremos en apartados posteriores, en realidad se respetarán ciertas reglas encaminadas a evitar que varias estaciones pongan información en el medio al mismo tiempo.
La mayorÃa de las redes pequeñas de finales de los años 80 y principios de los 90 utilizaban este tipo de topologÃa, con un bus establecido a través de un cable coaxial. Las primeras de estas redes utilizaban un coaxial grueso con un elemento adaptador que permitÃa la conexión fÃsica del equipo al cable. Posteriormente aparecieron redes que usaban un coaxial fino en las que la conexión de los equipos se conseguÃa a través de una T de conexión. Las velocidades de transmisión máximas que se conseguÃan con este tipo de redes eran de 10 Mbps. Hoy en dÃa es bastante raro encontrar redes de este tipo establecidas en las dependencias de las empresas u organismos, ya que la topologÃa en estrella se ha constituido como la más utilizada en la configuración de redes LAN debido fundamentalmente a que su instalación presenta muchos menos problemas y es una topologÃa fÃsica más robusta a fallos que el bus.
TopologÃa en estrella
Es la topologÃa que se repite con más frecuencia en las redes actuales. Los ordenadores se conectan entre sà a través de un elemento centralizador en el que
confluyen todas las conexiones, tal y como se muestra en la Figura 6.2.
El elemento central puede desempeñar funciones más o menos complejas dependiendo de las caracterÃsticas del mismo. Por ejemplo, puede ser un simple concentrador o hub que únicamente se encarga de cruzar las conexiones y reenviar las señales que le llegan por una boca al resto, o podrÃa tratarse de un switch inteligente que sea capaz de gestionar anchos de banda para distintos segmentos que se definan en la red. Incluso este elemento podrÃa estar configurado por un equipo dedicado exclusivamente a gestionar la manera en la que se pone información en el medio fÃsico.
Como ventajas más destacadas de esta topologÃa se podrÃan citar:
El principal inconveniente:
6. Redes de ordenadores 6.2 Criterios de clasificación de redes
Al igual que la topologÃa en bus, la mayor parte de las redes en estrella usan un método de acceso al medio por contienda. Este método de acceso al medio constituye la base para el conjunto de especificaciones que se definen en el estándar 802.3 del IEEE, conocido más popularmente como Ethernet. De hecho, la topologÃa lógica que subyace bajo una topologÃa fÃsica en estrella siempre suele ser un bus. Es decir, los equipos ponen la información en el medio como si se tratase de un bus. Sin embargo, existe otro método, de acceso al medio que también se puede encontrar en una red en estrella: el polling o sondeo. En este método, se establece una relación maestro-esclavo entre el nodo central (que suele ser un equipo dedicado a estas tareas) y los nodos que conforman los extremos de la estrella. Dicho nodo central pregunta al resto de las estaciones si tienen necesidad de transmitir información, y, en caso afirmativo, permite la comunicación entre dos extremos.
Independientemente de la topologÃa fÃsica que tengan las redes, los métodos de acceso al medio y aplicaciones que soportan los servicios de red podrÃan entender que los equipos están conectados con otra topologÃa distinta. A esto se le llama topologÃa lógica. AsÃ, por ejemplo, en la mayorÃa de redes actuales, que se engloban dentro de lo que se llaman redes Ethernet, la topologÃa fÃsica más común es la de estrella. Sin embargo, la forma en la que los ordenadores ponen la información en el medio de transmisión es idéntica a como lo harÃan en el caso de un bus. Por eso, la estrella fÃsica se convierte en un bus lógico a la hora de gestionar el intercambio de información.
Como ya se ha dicho, la mayor parte de las redes que se establecen hoy en dÃa en un ámbito pequeño (doméstico o de empresa) siguen este tipo de topologÃa. Hoy por hoy, el medio de transmisión que está presente en la mayor parte de las redes en estrella es el cable de par trenzado, con el que se están consiguiendo velocidades de hasta 1 Gbps (gigabit/segundo) en las categorÃas superiores tal y como se detallará en un apartado posterior. Sin embargo, cada vez son más las redes de ámbito local que utilizan medios inalámbricos para comunicar los distintos equipos. En este caso, el medio de transmisión que se utiliza son ondas electromagnéticas en el margen de frecuencias de microondas, exis-
inalámbrico central que se encarga de comunicar todos los ordenadores equipados con tarjetas inalámbricas. Este tipo de redes se están haciendo cada vez más populares por su flexibilidad a la hora de la portabilidad de los equipos, por eliminar los engorrosos cables y por permitir cada vez mayores velocidades. Los estándares que definen las caracterÃsticas de este tipo de redes se agrupan bajo la nomenclatura 802.11 del IEEE.
TopologÃa en anillo
Las redes en anillo en nuestros dÃas tienen su aplicación más extendida en la configuración de caminos de gran ancho de banda que comunican normalmente un conjunto de edificios, integrando varias redes locales establecidas en cada uno de ellos, dando lugar asà a una red de mayor entidad (una red de área metropolitana o MAN). Estamos hablando de anillos de fibra óptica que son muy frecuentes, por ejemplo, en campus universitarios, donde es necesario poner en contacto las redes locales de las distintas facultades o escuelas. Cada una de dichas facultades tendrá su LAN particular. A través enlaces de fibra óptica se puede conseguir un anillo que permite el intercambio de información entre todo el conjunto de redes de área local que conformen el campus. En la Figura 6.3 se aprecia el aspecto fÃsico de la topologÃa de este tipo de redes.
Objetivo
En una planta de un edificio hay dos oficinas que pertenecen a la misma empresa. En una de las oficinas hay cuatro ordenadores con los que trabajan administrativos que se comunican con un servidor de datos de forma que continuamente se está intercambiando información con el mismo. La oficina es diáfana y no se presentan problemas de consideración para realizar el cableado. En la otra oficina trabajan tres comerciales con ordenadores portátiles. Cada uno tiene su despacho cerrado y no existen canalizaciones que permitan llevar los cables de
6. Redes de ordenadores
6.2 Criterios de clasificación de redes
En los años en los que empezaron a comercializarse productos de red para las empresas y organismos oficiales aquà en España (principios y mediados de los 80), se hicieron bastante populares unas redes que IBM desarrolló en los años 70 y que utilizaban justamente esta topologÃa: las redes Token Ring, que servirÃan de modelo para el posterior estándar 802.5 del IEEE que especifica las caracterÃsticas de dichas redes. Los ordenadores se conectaban al anillo a través de una unidad de interfaz denominada MSAU (Unidades de Acceso de Estación Múltiple). El protocolo de acceso al medio que utilizaban estas redes era el paso de testigo, que sólo permitÃa transmitir información desde un determinado ordenador cuando éste estaba en posesión de dicho testigo (tal y como veremos en el apartado referido a los métodos de acceso al medio). Con este tipo de redes se consiguieron velocidades de hasta 16 Mbps. Actualmente es muy raro que nos encontremos con una red de este tipo en alguna empresa o institución y, como queda dicho, la topologÃa en anillo está prácticamente reservada en exclusividad para redes de fibra óptica con un gran ancho de banda con las que se alcanzan velocidades de Gbps y que sirven normalmente para conectar redes de menor tamaño.
TopologÃa en árbol
No es más que una extensión natural de la topologÃa en estrella, donde existirán multitud de nodos, constituidos normalmente por concentradores o switches , a los que se conectan otros segmentos de red, de forma que todo el conjunto está interconectado.
Caso práctico
En la Figura 6.4 podemos ver el aspecto de una red de este tipo. Al ser una extensión de una estrella fÃsica, presenta las ventajas y los inconvenientes ya reseñados con anterioridad para esa topologÃa.
Encontraremos muchas redes que son el compendio de varias de estas topologÃas. Si intentamos imaginar cómo puede estructurarse Internet, esa red mundial de la que todos disfrutamos hoy en dÃa, podremos comprender que no es más que la suma de multitud de pequeñas, medianas y grandes redes, cada una de las cuales tendrá una disposición fÃsica y lógica determinada, pero en la que al final se produce el 'milagro' de la comunicación global entre millones y millones de equipos.
un despacho a otro. Estos comerciales, además de utilizar sus propias aplicaciones, necesitan acceder al servidor de datos del área administrativa. Las dos oficinas están separadas unos 20 metros a través de un pasillo comunitario en la planta del edificio. ¿Qué topologÃas son las más adecuadas para dar soporte a la red global de la empresa?
Solución
Para la primera de las oficinas la opción más adecuada serÃa una conexión fÃsica en estrella, empleando enlaces
6. Redes de ordenadores
6.3 Medios de transmisión utilizados en redes de ordenadores
Caso práctico 1, (continuación)
Tan sólo queda por resolver el problema de cómo se van a comunicar las dos oficinas, pues no olvidemos que los comerciales tienen a veces la necesidad de consultar el servidor de datos que está en la otra oficina. Para ello lo que se debe hacer es intentar comunicar los elementos centrales de cada una de las dos estrellas: el concentrador o switch de la oficina 1 con el punto de acceso inalámbrico de la oficina 2. Esta interconexión de dispositivos se puede hacer fácilmente, a través de un cable que una los dos elementos: pasarÃamos dicho cable por el pasillo comunitario y habilitarÃamos dicha interconexión. Con esto se da lugar a una topologÃa fÃsica de estrella extendida que es la solución para nuestra red global, tal y como se muestra en la Figura 6.5.
de cable de par trenzado. Según se nos dice, no hay problemas para tirar cables desde cada uno de los equipos al elemento centralizador que se utilice (posiblemente un concentrador o un switch). Además, es necesario tener velocidades de transmisión altas para que los ordenadores de los administrativos puedan enviar o recibir información del servidor de datos a una velocidad adecuada. Dependiendo de la categorÃa del cableado y de los estándares de red que se utilicen, actualmente se pueden llegar a conseguir velocidades de hasta 1 Gbps (Gigabit Ethernet), aunque lo más frecuente es tener tasas de transmisión de 100 Mbps (Fast Ethernet). Por si fuera poco, para una red de estas caracterÃsticas esta topologÃa en estrella con cable de par trenzado es normalmente la solución más económica.
Para la segunda oficina, debemos tener en cuenta que los despachos que la conforman no están equipados con canalizaciones que permitan pasar cables de un sitio a otro. A este factor hay que sumar el hecho de que los usuarios de red son comerciales que no suelen estar todo el dÃa en su puesto de trabajo y que trabajan normalmente con ordenadores portátiles. En definitiva, todo apunta a que no se deberÃa dar una solución cableada, sino inalámbrica. Prácticamente la totalidad de las redes inalámbricas actuales utilizan una topologÃa fÃsica en estrella, utilizando como medio de transmisión un conjunto de frecuencias. Existirá un punto de acceso inalámbrico, que será el elemento centralizador que permite la comunicación de todos los puestos de dicha red (que deberán estar equipados con tarjetas de red inalámbricas).
Medios de transmisión utilizados en redes de ordenadores 6.3
Para conformar una red de ordenadores hay que partir de la elección de algo tan básico como es el medio de transmisión que vamos a utilizar para llevar la información que se intercambia de un sitio a otro.
Como en todo, a medida que transcurre el tiempo, se va produciendo una evolución que, en el caso que nos ocupa, lógicamente va pareja a la evolución de la elec-
nica de red, que se puede definir como la circuiterÃa que se encarga de poner la información en el medio (de nada servirÃa tener mejores cables si las tarjetas que ponen la información en ellos son las mismas que hace diez años).
Con las mejoras que se producen en el tiempo, se pretende fundamentalmente conseguir medios de transmi-
6. Redes de ordenadores
6.3 Medios de transmisión utilizados en redes de ordenadores
sión que permitan llevar la información cada vez a mayor velocidad, con una mayor fiabilidad y seguridad. Asimismo, en cada época suelen aparecer tendencias que hacen que un medio de transmisión determinado acabe imponiéndose como mayoritario. Los factores que consolidan dichas tendencias son de Ãndole variada: comerciales, tecnológicos, económicos, etcétera.
Veamos los medios de transmisión que se han venido utilizando en la instalación de redes de ordenadores. Empezaremos por aquéllos que prácticamente ya no se encuentran en el mercado y terminaremos los que se están consolidando actualmente en el mismo.
El cable coaxial es un medio de transmisión prácticamente en desuso en la configuración de las redes de ordenadores actuales, debido fundamentalmente a la dificultad que presenta su instalación y a que su coste es elevado.
Sin embargo, sigue teniendo aplicación en otros ámbitos, fundamentalmente en la distribución de señales de televisión.
Las señales de información viajan a través de un conductor central de cobre que puede presentarse en forma de un solo hilo macizo o conformado por múltiples fibras. Rodeando a este conductor existe un dieléctrico recubierto de una malla de aluminio, cuyo
objetivo principal es aislar al conductor central de las interferencias electromagnéticas. El conjunto se recubre finalmente con una capa de material aislante que lo protege del exterior (PVC o polietileno). En la Figura 6.6 se muestra la estructura del cable.
Los diámetros del cable coaxial pueden ser variables en función de la aplicación que tengan. A mayor diámetro, menor será la atenuación de la señal que viaje por el cable para una misma distancia. En redes de ordenadores, tradicionalmente se han venido utilizando dos tipos de cable coaxial: el grueso y el fino, ambos implementando una topologÃa fÃsica en bus al que se conectaban todos los equipos.
El coaxial grueso , que fue el primero que se utilizó, utilizaba un conductor de diámetro 2,6 mm, mientras que el conjunto del cable tenÃa un diámetro aproximado de 1 cm. Los equipos que se integraban en la red se conectaban a este cable a través de un transceiver (transceptor) que permitÃa poner la señal procedente de la tarjeta de red en el cable. La instalación de este elemento no era sencilla, pues implicaba una perforación del cable hasta su núcleo. Además, las redes resultaban bastante costosas.
Posteriormente se utilizó el coaxial fino , mucho más fácil de instalar y más barato que el anterior, aunque, debido a la disminución del diámetro, la distancia entre los extremos del bus disminuyó, asà como el número de equipos que podÃan conectarse al mismo. El diámetro del conductor en este caso era de 1,2 mm y el total del cable de algo más de 0,5 cm. La instalación en este caso es mucho más simple que con el coaxial grueso. Los equipos se conectan al bus a través de un conector en T de tipo BNC que se enchufa a la tarjeta de red. Los dos extremos del cable que une dos equipos finalizan en un conector BNC macho que encaja en los dos extremos del conector T .
La impedancia caracterÃstica de estos cables coaxiales es de 50 Ω, parámetro a tener muy en cuenta puesto que en los extremos del bus que se conforman con el cable coaxial se deben ubicar unas cargas de dicho valor para evitar reflexiones de señal, con la consiguiente desadaptación de impedancias, que producirÃa interferencias eléctricas y pérdidas de calidad en las señales que circulan por el bus. En la práctica, esto se consigue colocando en los conectores T finales del bus unas cargas de 50 Ω que se
6. Redes de ordenadores
6.3 Medios de transmisión utilizados en redes de ordenadores
comercializan sobre conector BNC, tal y como se ilustra en la Figura 6.7.
La velocidad de transmisión máxima que se alcanza con el cable coaxial es de 10 Mbps. Las distancias entre los nodos que se interconectan en un segmento oscilan entre los 185 y los 500 metros (dependiendo del diámetro utilizado), pudiéndose conformar un total de cinco segmentos con el uso de hasta cuatro repetidores. La ventaja fundamental que aporta un cable coaxial es su inmunidad frente a interferencias electromagnéticas.
Objetivo
Montar un cable coaxial RG-58 (coaxial fino) para su utilización en una red Ethernet constituida en un bus fÃsico.
Solución
En primer lugar cortamos un trozo de cable coaxial de longitud adecuada al segmento de bus que va a configurar (la distancia entre dos puestos de nuestra red). A los dos extremos del cable debemos crimpar los conectores BNC que luego servirán para conectar el cable a las tarjetas de red de los equipos.
El conector BNC que se crimpa en cada extremo consta de tres piezas, tal y como se detalla en la Figura 5.8 : la
Caso práctico
pieza más grande es el cuerpo del conector, que constituye la masa donde se conectará la malla del cable coaxial; un elemento pequeño que servirá para fijar el conductor; y una pieza que permitirá fijar la conexión del cable al cuerpo del conector.
En primer lugar, la pieza que servirá para asegurar el agarre del cable al conector la pasamos por uno de los extremos del cable y la dejamos de momento introducida en el mismo.
A continuación, utilizamos un pelacables de coaxial para realizar los cortes adecuados en un extremo del cable. Este pelacables tiene unas cuchillas cuya profundidad de corte se puede regular. Insertamos el extremo del cable dejándolo al ras del pelacables. De esta forma, conseguimos
6. Redes de ordenadores
6.3 Medios de transmisión utilizados en redes de ordenadoresa
Caso práctico 2, (continuación)
hacer dos cortes en el mismo: uno de mayor profundidad que dejará libre el conductor central unos 3 mm, aproximadamente, y otro, más superficial, que separa la cubierta y deja libre la malla del coaxial en una distancia aproximada de 1 cm.(Véase Figura 6.3).
Con el cable pelado, cogemos el elemento del conector que sirve para fijar el conductor. Introducimos el conductor en dicho elemento y utilizamos la crimpadora de coaxial para fijarlo al mismo. Dependiendo de la crimpadora que empleemos, ésta tendrá agujeros de diversos diámetros adecuados a varios modelos de coaxiales. El elemento que se fija al conductor requiere que utilicemos el de menor diámetro.
Una vez que tengamos los dos elementos fijados y asegurados en su posición, deberemos proceder a apretar todo el conjunto con la crimpadora. Estas crimpadoras de coaxial suelen cerrarse de forma continua. Una vez que comencemos a apretar un poco, debemos llegar al final para que se libere el conector. En cuanto apretemos el elemento al conductor, la crimpadora volverá a su posición abierta. (Véase Figura 6.10)
.
Con el conector ya sujeto al elemento anterior, retiramos la malla que ha quedado al aire con uno de los cortes, dejando al aire el dieléctrico que cubre al conductor. Cogemos el cuerpo del conector BNC (la pieza que falta) y lo acoplamos al cable. Si los cortes han sido adecuados y la
pieza anterior se ha crimpado correctamente, oiremos un clic al colocar dicho cuerpo. La malla que habÃamos retirado la colocamos ahora alrededor del cuerpo que acabamos de insertar.
Tras esto, sólo queda fijar la pieza que introdujimos en el cable previamente. Para ello, la aseguraremos aprisionando la malla que hemos colocado alrededor del cuerpo del conector y utilizaremos la crimpadora nuevamente para dejar la pieza definitivamente fijada. Para que el cable quede correctamente, se aconseja que esta última utilización de la crimpadora se lleve a cabo dos veces: en la primera se aprieta la pieza de agarre en el cable y en la segunda se aprieta en el contacto con el conector.
Con el otro extremo del cable se procede de forma similar, con lo que ya tendremos listo el mismo para su utilización en nuestra red.
6. Redes de ordenadores
B Cable de pares trenzados
La mayor parte de las redes LAN actuales se montan total o parcialmente utilizando como medio de transmisión el cable de pares trenzados.
FÃsicamente, son cables formados por cuatro pares de cobre trenzados que utilizan unos códigos de colores normalizados para identificar a cada uno de ellos. Cada uno de los 8 hilos del cable tiene un diámetro de entre 0,4 y 0,5 mm (26 AWG ó 24 AWG). El conjunto de cuatro pares viene envuelto en una cubierta externa de PVC. La impedancia caracterÃstica de estos cables es de 100 Ω.
Existen dos modelos de cable de pares trenzados: apantallado (STP) y sin apantallar (UTP). La diferencia entre uno y otro es que el apantallado lleva una malla, normalmente de aluminio, que recubre el conjunto de los cuatro pares. El cable STP se suele utilizar en ambientes industriales donde es probable que el ruido electromagnético externo provoque interferencias en la señal que se transmite por los cables (el apantallamiento consigue reducir estas interferencias). El cable UTP es el que se encuentra en la mayorÃa de las instalaciones de red.
El cable de pares trenzados se usa fundamentalmente para configurar redes con topologÃa fÃsica en estrella. En concreto, es el tipo de cable empleado en el enlace entre la tarjeta de red de cada uno de los equipos hasta el dispositivo centralizador que se utilice. Los conectores que se utilizan para facilitar la conexión del cable a los elementos oportunos son de tipo RJ-45, con ocho contactos o pines que dan conexión a los cuatro pares trenzados.
Los colores normalizados de los cables y su conexión al conector RJ-45 están definidos por un estándar comercial de telecomunicaciones desarrollado por las industrias electrónicas en 1991 y revisado posteriormente (ANSI/TIA/EIA568). El objeto de este estándar es asegurar ciertas propiedades de la señal en la conexión, sobre todo en lo referente a atenuaciones y cross-talk .
En dicho estándar se definen dos posibles formas de conexión del cable (568A y 568B). Por ejemplo, la norma 568B define que la manera de fijar los 8 hilos del cable al conector RJ-45 es la que aparece en la Tabla 6.1 , y especifica el significado de cada uno de los pines de conexión.
La norma 568A establece un orden de conexiones similar, permutando únicamente los pares 1-2 y 3-6, o sea, donde dice naranja poner verde, y viceversa.
Objetivo
Montar un cable de par trenzado para utilizarlo en un enlace entre el equipo y el elemento centralizador en una red de ordenadores con topologÃa fÃsica en estrella siguiendo la norma 568B.
Solución
El primer paso es medir la distancia a cubrir entre el equipo y el elemento central de la red en estrella, de forma que cortemos el cable con longitud suficiente para cubrir dicha distancia. Una vez hecho esto, retiramos la cubierta del cable en ambos extremos mediante un alicate de corte, dejando el conjunto de cuatro pares al descubierto, aproximadamente unos 2 cm.
A continuación, destrenzamos los 4 pares en ambos extremos en la zona donde se ha retirado la cubierta. La Tabla 6.1 nos indica la posición que debe tener cada uno
6. Redes de ordenadores
6.3 Medios de transmisión utilizados en redes de ordenadores
Como se puede observar, parte de los pines de un conector RJ-45 se reservar para telefonÃa (cuatro concretamente), lo que puede dar lugar a que por un mismo cable se incluyan servicios de datos y de telefonÃa.
Para sujetar el conector RJ-45 al cable se utiliza una crimpadora adecuada, que tendrá la posibilidad de insertar en ella el conector que estemos utilizando. Esta herramienta ejerce presión sobre las vÃas del conector, provocando que el extremo de la vÃa que queda en el interior del mismo se hunda en el hilo correspondiente y facilitando asà el contacto entre la vÃa y el cable. En la Figura 6.15 se puede apreciar cuál es el aspecto de una herramienta de este tipo.
Dependiendo de las caracterÃsticas de los cables, de los conectores y de los procedimientos utilizados para la conexión fÃsica, se establecen categorÃas de cableado. La que más se utiliza en la actualidad es la CAT 5E, que permite asegurar unas transmisiones de hasta 100 Mbps. Sin embargo, existen ya categorÃas de cableado superiores (CAT 6 y CAT 7) que permiten alcanzar tasas
de transmisión de hasta 1 Gbps, utilizando tecnologÃa de cobre (algo que antes estaba reservado a la fibra óptica). Debido a que el diámetro de los conductores que se maneja es pequeño, las distancias entre tramos cableados de red no pueden ser demasiado grandes. En concreto, la longitud de los cables en un determinado tramo no debe exceder los 100 m.
Caso práctico
de los 8 hilos en el conector, RJ-45. A la hora de introducir los cables en el rail apropiado del conector RJ-45, es fundamental saber cuál es el pin 1 del mismo. Ãste será el que queda más a la izquierda del conector posicionando el mismo con la pestaña hacia abajo y la boca mirando hacia nosotros,(véase Figura 6.16 ).