Fundamentos de Redes: Protocolos, Medios y Capa de Acceso Ethernet

Principios Fundamentales de la Comunicación en Red

Protocolos de Comunicación

Los protocolos son conjuntos de reglas que permiten a las computadoras comunicarse correctamente en una red.

Elementos Clave de los Protocolos

• Formato del mensaje: Los mensajes deben seguir una estructura específica.
• Tamaño del mensaje: Las reglas sobre el tamaño dependen del canal utilizado.
• Sincronización: Regula la velocidad de transmisión y cuándo un host puede enviar datos.
• Codificación: Convierte los mensajes en bits, que se transmiten como sonidos, luz o impulsos electrónicos según el medio.
• Encapsulación: Agrega información como direcciones de origen y destino al mensaje.
• Patrón de mensaje: Puede incluir confirmaciones de recepción (solicitud-respuesta) o ser simplemente transmitido sin asegurarse de su llegada.

Estándares y Modelos de Comunicación de Red

Topologías y Visión de la Red

• Los dispositivos ven la red desde su propia información de direccionamiento.
• Los protocolos de red permiten saber si están en la misma red.
• Las comunicaciones se dividen en paquetes más pequeños.

Estándares de Red

• Son reglas que aseguran que los dispositivos sigan los mismos protocolos.
• Permiten que dispositivos diferentes intercambien información.
• Los estándares de Internet se crean y evolucionan mediante documentos RFC (Request for Comments) gestionados por el IETF (Internet Engineering Task Force).

Modelos de Comunicación de Red

• Los protocolos (como HTTP, TCP, IP, Ethernet) son reglas que rigen las comunicaciones.
• Los protocolos trabajan en una pila de capas, donde cada capa depende de la anterior:
  • Aplicación: Datos para el usuario y control de diálogo.
  • Transporte: Comunicación entre dispositivos.
  • Internet: Determina rutas.
  • Acceso a la red: Hardware y medios físicos.

Modelos de Referencia

• Ayudan a entender las funciones de las capas de comunicación.
• El modelo OSI es el más conocido y sirve para diseño, funcionamiento y solución de problemas en redes.

Descripción de las Capas del Modelo OSI

1. Aplicación: Contiene protocolos que se utilizan para las comunicaciones de proceso a proceso.
2. Presentación: Proporciona una representación común de los datos transferidos entre los servicios de la capa de aplicación.
3. Sesión: Proporciona servicios a la capa de presentación para organizar su diálogo y gestionar el intercambio de datos.
4. Transporte: Define los servicios para segmentar, transferir y volver a ensamblar los datos para las comunicaciones individuales entre los dispositivos finales.
5. Red: Proporciona servicios para intercambiar datos individuales a través de la red entre dispositivos finales identificados.
6. Enlace de datos: Los protocolos de esta capa describen métodos para intercambiar tramas de datos entre dispositivos a través de un medio común.
7. Físico: Los protocolos de esta capa describen los medios mecánicos, eléctricos, funcionales y de procedimiento para activar, mantener y desactivar conexiones físicas para la transmisión de bits hacia y desde un dispositivo de red.

Medios de Red y sus Características

Tipos de Medios de Red

Medios de Comunicación en Redes

• Hilos metálicos: Datos codificados en impulsos eléctricos.
• Fibra óptica: Datos codificados en pulsos de luz.
• Transmisión inalámbrica: Datos codificados mediante ondas electromagnéticas.

Criterios para Elegir Medios

• Distancia máxima de transmisión de señal.
• Entorno de instalación.
• Cantidad y velocidad de datos a transmitir.
• Costo de instalación.

Tipos de Cables de Red

• Cable coaxial: Similar al usado en TV por cable; se emplea en comunicaciones satelitales.
• Cable de par trenzado: Usado comúnmente en Ethernet.
• Fibra óptica: Vidrio o plástico; transmite datos a alta velocidad y largas distancias sin interferencia eléctrica.

La Capa de Acceso a la Red y Ethernet

Encapsulación y la Trama de Ethernet

Encapsulación

• Encapsulación: Proceso de colocar un mensaje dentro de otro formato para su envío.
• Desencapsulación: Proceso de extraer el mensaje original al recibirlo.

Trama de Ethernet

• Define el formato, tamaño, temporización y codificación de los mensajes.
• Incluye:
  • Direcciones MAC (origen y destino).
  • Preámbulo y delimitador para sincronización.
  • Tipo de trama y longitud.
  • Secuencia de verificación para detectar errores.

Dispositivos de la Capa de Acceso

• La Capa de Acceso proporciona acceso inicial a la red Ethernet para hosts y dispositivos.
• Concentradores Ethernet (Hubs): Obsoletos por permitir solo un mensaje a la vez (colisiones frecuentes).
• Switches Ethernet:
  • Decodifican tramas y usan una tabla de direcciones MAC para conectar puertos.
  • Permiten comunicación simultánea (evitan colisiones).
  • Actualizan dinámicamente las direcciones MAC aprendidas de los mensajes.