Introducción a las Redes Locales (LAN)

Definición de Red Local

Una red local es un conjunto de ordenadores conectados entre sí que permite compartir dispositivos e información.

Componentes Esenciales de una Red

Terminales o ETD (Equipo Terminal de Datos)

Los Terminales o ETD (Equipo Terminal de Datos) son los equipos que se comunican, como ordenadores, teléfonos, etc. Estos determinan la naturaleza de la información que la red deberá manejar.

Dispositivos de Red

Los Dispositivos de Red son los elementos físicos que hacen posible la comunicación entre el terminal emisor y el receptor. Incluyen:

Canal de Comunicación

El Canal de Comunicación es el medio por el que circula la información, por ejemplo, el cable de conexión.

Elementos de Interconexión

Los Elementos de Interconexión son los encargados de interconectar todos los terminales de la red y de seleccionar el mejor camino por el que circulará la información (en caso de que exista más de uno).

Adaptadores de Red o Tarjetas de Red (ECD)

Los Adaptadores de Red, también conocidos como tarjetas de red o ECD (Equipo de Comunicación de Datos), son los encargados de convertir el formato de información de los terminales (normalmente en forma de señales eléctricas) al formato utilizado por la red de comunicación (señales eléctricas, ondas de radio, etc.).

Software de Red

El Software de Red comprende todos los programas que permiten controlar el funcionamiento de la red, optimizando su fiabilidad.

Clasificación de las Redes

Por Extensión o Localización Geográfica

• LAN = Redes de Área Local.
• CAN = Redes de Área de Campus.
• MAN = Redes de Área Metropolitana.
• WAN = Redes de Área Extensa.

Por la Forma de Conexión de los Ordenadores

• Redes sin Tarjeta: Se conectan a través del puerto serie o paralelo.
• Redes Conmutadas (Punto a Punto): En este tipo de redes, un equipo origen (emisor) selecciona un equipo con el que desea conectarse (receptor), y la red se encarga de habilitar una vía de conexión entre ambos. Permiten la conexión permanente entre ordenadores.
• Redes entre Iguales (Peer-to-Peer): Todos los ordenadores pueden compartir información entre sí.
• Redes Basadas en Servidores Centrales (Modelo Cliente-Servidor): Este modelo consta de un ordenador, generalmente con mayor capacidad que los demás, que se encarga de gestionar los recursos de hardware y software de la red, poniéndolos a disposición del resto de los ordenadores, a los que se denomina clientes, conforme estos los solicitan.

Características y Ventajas de las Redes Locales (LAN)

Características de las Redes Locales (LAN)

• Son redes con una extensión limitada.
• La velocidad de transmisión de datos dentro de la red local es elevada.
• La tasa de error de transmisión de bits es despreciable, del orden de 1 bit erróneo por cada 100 millones transmitidos.
• La gestión de una LAN, una vez instalada, y la de los dispositivos informáticos conectados a ella, corresponde al propietario.

Ventajas de las Redes Locales

• Posibilidad de compartir periféricos como impresoras, módems, faxes, etc.
• Posibilidad de compartir información a través de distintos programas, bases de datos, etc.
• Reduce la duplicidad de la información.
• Permite utilizar programas de comunicación entre los diversos usuarios, como el correo electrónico.
• Permite conectar pequeños ordenadores a grandes ordenadores.
• Permite mejorar la seguridad y el control de la información, impidiendo el acceso a usuarios no autorizados.

Medios de Transmisión en Redes

Banda Base

• Es el método más común dentro de las redes locales, transmitiendo la señal eléctrica en forma digital sin realizar ningún tipo de transformación.
• Se utiliza en distancias cortas, ya que en grandes distancias se producirían interferencias.
• Los cables utilizados para este tipo de transmisión son el par trenzado y el cable coaxial de banda base.

Banda Ancha

• Se transmite en banda ancha cuando se modula la señal para su transmisión. La modulación es la técnica empleada en comunicaciones para adecuar la señal a las características del canal. Un dispositivo encargado de modular y demodular la señal es el MÓDEM (Modulador Demodulador).
• Dicho de otra forma, la banda ancha consiste en transmitir la señal, superponiéndola sobre señales portadoras que pueden compartir el ancho de banda del cable, es decir, actúa como si en lugar de un único cable se utilizaran varios.
• El ancho de banda de un cable es la capacidad que posee para transmitir información.
• La distancia máxima de transmisión es de 50 kilómetros y permite usar los elementos de la red para transmitir otras señales distintas de las propias de la red, como señales de televisión o voz.
• Los cables que se pueden utilizar son:
  • El cable coaxial de banda ancha.
  • El cable de fibra óptica.

Tipos de Cableado de Red

Cable Par Sin Trenzar o Cable Paralelo

Este cable consiste en un par de hilos de cobre sin trenzar y recubierto de una capa de material aislante (plástico). Es el cable telefónico tradicional que se usa para la transmisión de voz; sin embargo, utilizando un módem, puede emplearse para la transmisión de datos. Para su conexión, se utiliza el conector RJ11.

Cable Par Trenzado

Este cable consiste en un conjunto de 8 hilos metálicos de cobre aislados, enlazados de dos en dos, obteniendo 4 pares de hilos trenzados. La forma trenzada del cable se utiliza para reducir la interferencia eléctrica con respecto a los pares cercanos y a otras interferencias externas. El conector utilizado es el RJ45.

Se distingue por dos clasificaciones principales:

Clasificación por Categorías

Se clasifican según sus características (atenuación, capacidad de la línea e impedancia):

• Categoría 1: Es el cable telefónico (un par de cables).
• Categoría 2: Cable de cuatro pares trenzados para transmitir a 4 Mbps.
• Categoría 3: Cable de cuatro pares trenzados para transmitir a 10 Mbps.
• Categoría 4: Cable de cuatro pares trenzados para transmitir a 16 Mbps.
• Categoría 5: Cable de cobre de cuatro pares trenzados utilizado para transmitir datos a 100 Mbps.

Clasificación por Clases

• Cada clase especifica las distancias permitidas, el ancho de banda conseguido y las aplicaciones para las que es útil en función de estas características.
• Están especificadas las clases A a F.
• La clase y la categoría indican las propiedades físicas del cable.

Existen dos tipos de cables trenzados: el apantallado (STP) y el sin apantallar (UTP).

La unidad de medida en la transmisión de la información es el bit, a diferencia de la unidad de medida de almacenamiento de información, que es el byte.

Se utiliza la técnica de banda base. El ancho de banda y la velocidad de transmisión son bajos.

La instalación del cable es sencilla y su uso está extendido, aunque tiene una corta distancia de alcance; la longitud máxima del cable debe ser de 30 metros.

Este tipo de cable es fiable, pero muy vulnerable a interferencias eléctricas, lo que produce altos índices de error en la transmisión. No se debe instalar en lugares cercanos a máquinas o dispositivos que produzcan fuertes campos magnéticos.

Este tipo de cable es utilizado en redes con topologías de bus, estrella y anillo.

Cable Coaxial de Banda Base

Es un cable formado por un hilo conductor de cobre rodeado de un material aislante, que a su vez está rodeado por una malla fina de hilo de cobre o aluminio. Todo el conjunto está cubierto por un aislante de protección.

Se usa normalmente para la transmisión de datos y para sistemas colectivos de televisión. Transmite una sola señal a alta velocidad. En función de su categoría, se clasifica de la siguiente manera:

• Cable Coaxial Delgado: Alcanza una velocidad de transmisión de 10 Mbps y permite una longitud máxima de 200 metros de segmento de red. Es empleado en la especificación de Ethernet 10Base2.
• Cable Coaxial Grueso: Alcanza una velocidad de transmisión de 10 Mbps y permite una longitud máxima de 500 metros de segmento de red. Es empleado en la especificación de Ethernet 10Base5.

Se utiliza con técnicas de banda base y posee un ancho de banda bajo.

Es sencillo de instalar, el coste de la instalación es moderado, y es un cable fiable y resistente. Sin embargo, es vulnerable a interferencias eléctricas, por lo que no se debe instalar cerca de dispositivos que produzcan fuertes campos magnéticos.

Es utilizado en redes con topología de bus.

Cable Coaxial de Banda Ancha (Broadband)

Se suele usar para la transmisión analógica, comúnmente para el envío de la señal de TV por cable.

Está constituido de forma similar al cable coaxial de banda base, aunque puede tener mayor diámetro y mayor grosor en sus diversos aislantes.

La velocidad de transmisión del cable coaxial, de unos 300 Mbps (millones de bits por segundo), es mayor que la del cable de pares (unos 10 Mbps), pero menor que la de la fibra óptica (unos 2.000 Mbps).

Es sencillo de instalar, aunque ligeramente más complicado que el par trenzado.

La distancia máxima de uso es alta, hasta 3600 metros.

La fiabilidad es muy buena, ya que es un cable fuerte y resistente, aunque puede dañarse si no se instala correctamente.

Este cable presenta interferencias electromagnéticas solo de baja frecuencia.

Las señales emitidas pueden ser interceptadas por otros ordenadores ajenos a la red local en la que está instalado, pero no emite señales que puedan interferir en sistemas de televisión y radio cercanos a la red.

Se usa en redes con topologías de bus y estrella.

Cable de Fibra Óptica

Está formado por un cable compuesto de fibras de vidrio o plástico. Cada filamento tiene un núcleo central de fibra de vidrio con un alto índice de refracción, rodeado de una capa de material similar pero con un índice de refracción menor. De esta manera, se evita que se produzcan interferencias entre filamentos contiguos, a la vez que se protege el núcleo manteniendo toda la luz en su interior. A continuación, una cubierta plástica delgada protege el revestimiento e impide que cualquier rayo de luz del exterior penetre en la fibra.

La fibra óptica se basa en la utilización de las ondas de luz para transmitir información binaria.

La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos.

El índice de refracción de un medio homogéneo es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por dicho medio.

Para poder transmitir en fibra óptica se necesitan tres elementos:

Componentes para Transmisión en Fibra Óptica

• Fuente de Luz o Transmisor de Energía Óptica: Incorpora un modulador para transformar la señal digital eléctrica (ceros y unos) en señal luminosa, que se emite a través de la fibra óptica.
• Medio de Transmisión o Fibra Óptica: Es una fibra de vidrio ultradelgada (diámetro del orden de 2 a 125 µm) que transporta la luz. Su componente principal es el silicio, y se conecta a la fuente de energía óptica y al detector de energía óptica. (Para tener una referencia, el grosor del cabello humano es de alrededor de 50 µm.)
• Detector de Energía Óptica: Es el encargado de convertir la señal óptica (luz) que incide sobre él en señal eléctrica.

Características del Cable de Fibra Óptica

• Pueden alcanzar velocidades muy altas a grandes distancias sin necesidad de usar repetidores, como 50 Mbps a 600 metros o 10 Mbps a 3000 metros. Experimentalmente, se han conseguido velocidades de 200.000 Mbps.
• Se usa con técnicas de banda ancha y con un ancho de banda muy elevado.
• Es difícil de instalar, ya que las distancias en las que se puede utilizar este cable son bastante grandes, pudiendo ser de varios kilómetros.
• La instalación es muy cara debido al alto coste del cable.
• Es un cable fiable, fuerte y muy resistente con largos periodos de vida, aunque es vulnerable a la pérdida de señal por presión excesiva o por dobleces.
• No capta ninguna interferencia electromagnética.
• Las señales emitidas no pueden ser interceptadas por ordenadores ajenos a la red local y no emite ninguna señal que pueda interferir en sistemas de televisión o radio cercanos a la red.
• Este tipo de cable es utilizado en redes con topologías de estrella y anillo.

Redes Locales Inalámbricas

Se denomina red inalámbrica cuando el medio de comunicación entre los ordenadores no es el cable.

Técnicas de Conexión Inalámbrica

• Infrarrojo

  Los rayos infrarrojos son ondas electromagnéticas que se propagan en línea recta y pueden ser interrumpidas por cuerpos opacos.

  Operan usando un rayo de luz infrarroja que transporta los datos entre los dispositivos.

  Pueden transmitir datos a alta velocidad debido al gran ancho de banda de la luz.

  Existen dos tipos de redes basadas en infrarrojos:

  • Redes en Línea de Vista: Como su nombre indica, solo se establece comunicación entre dos ordenadores si el transmisor y el receptor tienen visibilidad directa.
  • Redes por Dispersión: Este tipo emite transmisiones que rebotan en las paredes y el techo para eventualmente contactar con otros ordenadores.

• Ondas de Radio

  Son fáciles de generar, pueden recorrer largas distancias (utilizadas en redes WAN), penetran en los edificios sin problemas y viajan en todas las direcciones desde la fuente emisora.

  Sin embargo, debido a su capacidad de viajar a largas distancias, es necesario un control estricto por parte de los gobiernos para evitar que las diferentes transmisiones se interfieran entre sí. Por tanto, su instalación requiere la obtención de una licencia administrativa.

• Microondas

  Además de su utilización en hornos, las microondas (ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia) permiten transmisiones tanto terrestres como con satélites.

• Ondas de Luz (Láser)

  Esta tecnología para redes inalámbricas es útil para conexiones punto a punto con visibilidad directa. Se utilizan fundamentalmente para conectar segmentos distantes de redes locales (por ejemplo, entre dos edificios, que necesitarían un emisor láser y un receptor), llegando a cubrir distancias de hasta 1000 metros.

  El problema principal es la dificultad de colocar correctamente los emisores y receptores. Además, el rayo láser es fácilmente interferido por factores como la lluvia, la niebla densa o el aire caliente ascendente (corrientes de convección).