REDES DE AREA LOCAL

 

INTRODUCCION

Por norma general, las empresas que recurren a la informática para satisfacer sus crecientes necesidades de información suelen empezar con unos pocos o un único ordenador y unos cuantos periféricos. Poco a poco se van ampliando tanto los recursos hardware como recursos software para gestión de la información. Esta ampliación suele llevar asociado un problema de redundancias, tanto de software, datos, hardware, etc. Por ejemplo, cada nuevo equipo va a necesitar de su propia impresora para imprimir informes (redundancia hardware), los datos almacenados en uno de los equipos es muy probable que sean necesarios en otro de los equipos de la empresa por lo que será necesario copiarlos en este (redundancia de datos), los ordenadores que trabajen con los mismos datos tendrán que tener los mismos programas para manejar dichos datos (redundancia software).

Pues bien, todos estos problemas tienen una fácil solución : la red de área local (LAN, Local Area Network). La red de área local nos va a permitir compartir bases de datos (se elimina la redundancia de datos), programas (se elimina la redundancia software) y periféricos como puede ser un módem, una tarjeta RDSI, una impresora, un escáner, etc... (se elimina la redundancia hardware) ; poniendo a nuestra disposición otros medios de comunicación como pueden ser el correo electrónico y el chat. Además una red de área local conlleva un importante ahorro, tanto de dinero, ya que no es preciso comprar muchos periféricos, se consume menos papel, y en una conexión a Internet se puede utilizar una única conexión telefónica compartida por varios ordenadores conectados en red ; como de tiempo, ya que se logra gestión de la información y del trabajo.

Las redes locales permiten interconectar ordenadores que estén dentro de un mismo edificio o en edificios colindantes, pero siempre teniendo en cuenta que el medio físico que los une no puede tener más de unos miles de metros. Para unir ordenadores separados por grandes distancias se hace uso de las redes de área extensa (WAN, Wide Area Network), las cuales se sirven de otras redes de comunicaciones como puede ser la red telefónica para transmitir información entre los ordenadores comunicantes.

Dentro de la estructura de una red se pueden incluir controladores programables o robots para formar parte de un sistema CAD, CAM, CIM o también puede pensarse en la interconexión entre redes locales, de manera que cada red se dedique a una actividad industrial o de gestión distinta.

Resumiendo, los beneficios del uso de una red de ordenadores de área local son los siguientes : 

Se pueden compartir periféricos costosos, como son impresoras, plóters, módems, tarjetas RDSI o scaners.

Se pueden compartir grandes cantidades de información mediante el empleo de gestores de bases de datos en red. Con ello se evita la redundancia de datos y se facilita el acceso y la actualización de los datos.

La red se convierte en un mecanismo de comunicación entre los usuarios conectados a ella, ya que permite el envío de mensajes mediante el empleo del correo electrónico, ya sea entre usuarios de la red local o entre usuarios de otras redes o sistemas informáticos, programando reuniones o intercambiando ficheros de todo tipo.

Se aumenta la eficiencia de los ordenadores, poniendo a disposición del usuario todo un sistema que hace que las consultas sean más rápidas y cómodas.

Se trata de un sistema completamente seguro, pudiendo impedirse que determinados usuarios accedan a áreas de información concretas, o que puedan leer la información pero no modificarla. El acceso a la red está controlado mediante nombres de usuario y claves de acceso. El control de los usuarios que acceden a la red lo lleva a cabo el sistema operativo. El control de los usuarios que acceden a la información lo lleva a cabo el software de gestión de bases de datos que se esté empleando.

Los sistemas operativos de red intentan dar la sensación de que los recursos remotos a los que accede el usuario son locales al ordenador desde el cual está trabajando el usuario. Por ejemplo, un usuario puede estar consultando la información de una base de datos. El usuario en ningún momento tiene conocimiento de si la información a la cual está accediendo se encuentra en su propio ordenador o en otro distinto dentro de su red local o en cualquier otra parte del mundo.

 

 

LOS ORDENADORES DE LA RED

Una red de área local está formada por ordenadores con sus periféricos y por elementos que conectan entre sí dichos ordenadores. Los dispositivos de conexión son tarjetas de red, cables o cualquier medio físico que permita a los ordenadores intercambiar bytes de información y otros equipos, como puede ser un HUB, necesarios para conectar los ordenadores entre sí, de modo que quede formada la red local. Las grandes empresas suelen hacer uso de otras redes de comunicaciones, como puede ser la red telefónica, para interconectar sus redes locales entre sí.

Los ordenadores que forman parte de una red pueden estar formados por distinto hardware (procesadores RISC, CISC, ordenadores MAC, ordenadores SUN, etc...) y rodar bajo distintos sistemas operativos (Windows, Amiga WorkBench MacOS, Linux, Unix, etc...) ; para que puedan comunicar entre ellos solo es necesario que exista un camino físico y que empleen el mismo protocolo de comunicaciones (TCP/IP, NETBEUI, IPX/SPX, tec...).

 

Tipos de Ordenadores.

Los ordenadores que forman parte de una red pueden desarrollar dos tipos de funciones : 

Servidor.

Estación de trabajo.

El servidor es aquel o aquellos ordenadores que van a compartir sus recursos hardware y software con los demás equipos de la red. Es empleado tanto por su potencia de cálculo, como por la información que gestiona, y los recursos que comparte. Los ordenadores que toman el papel de estaciones de trabajo aprovechan o tienen a su disposición los recursos que ofrece la red así como los servicios que proporcionan los servidores a los cuales pueden acceder. También se puede pensar en ordenadores híbridos, que hacen a la vez de servidores y de estaciones de trabajo. Existen dos tipos de servidores :

Servidores dedicados : son aquellos ordenadores que están exclusivamente a disposición de la red.

Servidores no dedicados : además de tomar el papel de servidores también pueden utilizarse como estaciones de trabajo.

El diseño de la infraestructura de una red de ordenadores es una de las labores más importantes que debe llevar a cabo el ingeniero que la esté montando para una empresa. La red más pequeña puede constar de un único servidor y unas cuantas estaciones de trabajo conectadas mediante tarjetas de red y cable coaxial, redes más grandes pueden estar constituidas por varios servidores y una gran cantidad de estaciones de trabajo con sedes distribuidas alrededor de todo el mundo, lo cual conlleva el empleo de redes de comunicación (la red telefónica, Internet, etc..) para interconectar entre sí los equipos de todas las sedes.

Aparte de los elementos antes indicados, una red también puede disponer de los siguientes equipos : 

Gateways o pasarelas : Es un hardware y software que permite las comunicaciones entre la red local y grandes ordenadores (mainframes). El gateway adapta los protocolos de comunicación del mainframe (X25, SNA, etc.) a los de la red, y viceversa.

Bridges o puentes : Es un hardware y software que permite que se conecten dos redes locales entre sí. Un puente interno es el que se instala en un servidor de la red, y un puente externo es el que se hace sobre una estación de trabajo de la misma red. Generalmente, se usa un puente externo con una estación dedicada para incrementar de esa forma el rendimiento de la interconexión. Los puentes también pueden ser locales o remotos. Los puentes locales son los que conectan a redes de un mismo edificio, usando tanto conexiones internas como externas. Los puentes remotos conectan redes distintas entre sí, llevando a cabo la conexión a través de redes públicas, como la red telefónica, RDSI o red de conmutación de paquetes.

Módems : Es un periférico que permite que dos ordenadores se puedan comunicar entre sí vía red telefónica conmutada. En este caso, uno de esos ordenadores formará parte de la red, mientras que el otro será remoto.

Una vez diseñada la infraestructura que va a tener una red de comunicación de ordenadores hay que implementarla. Para ello es necesario instalar en cada ordenador la tarjeta o circuito integrado necesario para la comunicación y establecer el camino físico que una todos los ordenadores de la red.

 

 

TOPOLOGIA DE REDES

La topología de una red de ordenadores hace referencia a como se distribuye u organiza el conjunto de ordenadores dentro de la red. A continuación pasamos a describir las topologías más comunes.

 

Topología en Estrella

La topología en estrella es una de las más antiguas, en ella, todas las estaciones están conectadas a un ordenador central que actúa a modo de servidor. Todas las comunicaciones entre las estaciones se realizan a través del ordenador central, que es le que controla la prioridad, procedencia y distribución de los mensajes. El ordenador central será normalmente el servidor de la red, aunque puede ser un dispositivo especial de conexión.

Esta configuración presenta una buena flexibilidad a la hora de incrementar el número de equipos ; además, la caída de uno de los ordenadores periféricos no repercute en el comportamiento general de la red. Sin embargo, si el fallo se produce en el ordenador central, el resultado afecta a todas las estaciones. El diagnóstico de problemas en la red es simple, debido a que todos los ordenadores están conectados a un equipo central. No es un topología adecuada para grandes instalaciones, ya que al agruparse los cables un la unidad central crea situaciones propensas a errores de gestión, precisando, además, grandes cantidades de costosos cables.

Esta configuración es rápida en comunicaciones entre los ordenadores periféricos y el central, pero lenta en comunicaciones entre ordenadores periféricos. Por otro lado, la capacidad de la red es elevada si el flujo de información es entre ordenadores periféricos y central, dependiendo muy poco la velocidad de la red del flujo de información que circula por la misma.

Las redes STARLAN o SNeT de ATT son en estrella.

 

Topología en Anillo

Todas las estaciones están conectadas entre sí formando un anillo, de modo que cada estación tiene conexión directa con otras dos. Los datos viajan por el anillo de estación en estación siguiendo un única dirección, de manera que todas las informaciones pasan por todas las estaciones hasta llegar a la estación de destino, en donde se quedan. Cada estación se queda con la información que va dirigida a ella y retransmite al nodo siguiente las que tienen otra dirección.

Este tipo de redes permite aumentar o disminuir el número de estaciones sin dificultad. Por otro lado, la velocidad de respuesta de la misma irá decreciendo conforme el flujo de información sea mayor ; cuantas más estaciones intenten hacer uso de la red, más lenta irá esta, pero en todo caso siempre se puede averiguar el tiempo máximo de respuesta en el peor de los casos. Este tipo de red es muy apropiada para el entorno industrial.

En una estructura en anillo, un fallo en cualquier parte de la vía de comunicación deja bloqueada a la red en su totalidad, mientras que un fallo en cualquiera de sus estaciones no necesariamente implica la caída de la totalidad de la red. El coste total del cableado será menor que en una configuración en estrella.

La red Token Ring de IBM es en anillo.

 

Topología en Bus

Todas las estaciones están conectadas a un único canal de comunicaciones, toda la información circula por ese canal y cada estación se queda solamente con la información que va dirigida a ella.

Estas redes son sencillas de instalar y poseen un gran flexibilidad a la hora de aumentar o disminuir el número de estaciones. La cantidad de cable que utilizan es mínima, sobre todo si la comparamos con la cantidad necesaria para lo topología en estrella, ya que el cable no tiene que ir desde el servidor a cada una de las estaciones de trabajo. El fallo de una estación aislada no repercute en la red, aunque la ruptura del bus dejará la red totalmente inutilizada. Esta es la topología de red más extendida.

El inconveniente de esta red es el control del flujo, ya que aunque varias estaciones intenten transmitir a la vez, como sólo existe un bus, únicamente una de ellas podrá hacerlo, por lo que el control de flujo será más complicado cuantas más estaciones tenga la red, ya que se pueden producir más intentos simultáneos (colisiones). Además, es difícil aislar los problemas de cableado y determinar que estaciones o segmentos del cableado lo producen, ya que todas las estaciones pasan su información por el mismo cable.

En las redes en bus, el control del flujo de información puede hacerse por el método de contienda (CSMA/CD) o por el paso de testigo (TOKEN BUS).

La red Ethernet es en bus, con el control de flujo CSMA/CD.

 

Topología combinada Estrella/Bus

En la topología estrella/bus, un multiplexor de señal ocupa la posición del dispositivo central de la red en estrella, estando determinados ordenadores conectados en estrella al multiplexor y otros ordenadores, junto con los multiplexores conectados a un mismo bus. Esta red ofrece ventajas en edificios que tienen grupos de trabajo separados por distancias considerables.

Un ejemplo de este tipo de redes es la ARCNET, la cual utiliza un protocolo de comunicaciones por paso de testigo.

 

 

TIPOS DE REDES DE ÁREA LOCAL

La oferta de redes de área local es muy amplia, existiendo soluciones casi para cualquier circunstancia. Podemos seleccionar el tipo de cable, la topología e incluso el tipo de transmisión que más se adapte a nuestras necesidades. Sin embargo, de toda esta oferta las soluciones más extendidas son tres : Ethernet, Token Ring y Arcnet.

 

Ethernet

Esta red fue desarrollada originalmente por Xerox y Dec como forma de solucionar el problema del cableado de redes. Sus inventores fueron Robert Metcalfe y David Boggs. Según Robert Metcalfe, el nombre Ethernet proviene de la palabra Ether (éter), la cual denomina poéticamente a un material inexistente que, según algunas antiguas teorías, llenaba el espacio y actuaba como soporte para la propagación de la energía a través del universo.

En un principio se penso en utilizar el cable coaxial para el cableado de este tipo de redes, aunque hoy en día se pueden utilizar otros tipos de cables. La velocidad de transmisión de la información por el cable es de 10 Mbps.

Si se utiliza cable coaxial grueso, se pueden hacer hasta 4 tramos de cables (unidos con repetidores) de un máximo de 560 metros cada uno. Los ordenadores se conectan al cable mediante transceptores, siendo la distancia máxima entre el transceptor y el ordenador de 15 metros. Sólo puede haber ordenadores en tres de los cuatro tramos, siendo el número máximo de estaciones de trabajo de 100 por tramo.

Si se utiliza cable coaxial fino, no hacen falta dispositivos transceptores, pudiendo conectarse el cable del ordenador al cable de la red con simples conectores en T. El número máximo de tramos en este caso es de 5, siendo la longitud máxima de cada tramo de 305 metros. Los tramos se unen mediante el empleo de repetidores de señal. Sólo puede haber ordenadores en tres de los tramos, siendo el número máximo de estaciones de trabajo de 30 por tramo.

La redes Ethernet emplean una topología en bus con el método CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) para acceder al medio. Eso significa que cualquier estación puede intentar transmitir datos en cualquier momento, pero como todas ellas están conectadas a un único cable común, solo una estación puede estar transmitiendo por el cable (bus) en un momento dado. Para solucionar los problemas de colisiones en la transmisión existen una serie de normas como son : antes de transmitir comprobar que no haya otra estación transmitiendo, o que en caso de colisión hacer que una estación espere un margen de tiempo aleatorio antes de volver a intentar el envío de datos. Todas estas tareas son realizadas automáticamente por el software de red a unas velocidades tan elevadas que el usuario no se da cuenta de las colisiones.

 

Token Ring

Aunque IBM ya había comercializado anteriormente las redes de área local llamadas Cluster (en banda base, con cable coaxial, a 375 Kbps y para un máximo de 64 ordenadores) y PC Network (en banda ancha, a 2Mbps y para un máximo de 72 ordenadores), no fue hasta el año 1985 cuando IBM anunció su red local más sofisticada : la Token Ring.

Token Ring es una red en anillo con paso de testigo. Eso significa que los ordenadores conectados a la red se van pasando un testigo de unas a otras de forma secuencial y cíclica, de modo que sólo puede transmitir información aquel ordenador que posea el testigo en un momento dado. Como la velocidad de transmisión de este tipo de redes puede ser hasta 16 Mbps, el usuario no se da cuenta del tiempo que tiene que esperar su ordenador antes de recibir el nuevo testigo para poder empezar a transmitir.

Los distintos ordenadores de la red se conectan a las unidades de acceso multiestación, MAU (Multistatio Acces Unit), dentro de las cuales está formado el anillo. A cada MAU se pueden conectar hasta 8 estaciones de trabajo, pudiendo tener como máximo 12 MAU, por lo tanto un máximo de 96 estaciones. La distancia máxima entre el ordenador y la MAU es de 50 metros (aunque se podría llegar hasta los 350 metros con cables de mayor calidad), y entre MAU es de 135 metros (pudiéndose llegar a los 215 metros). El cable que se emplea normalmente es el par trenzado, con o sin blindaje, aunque también se puede utilizar el cable coaxial o la fibra óptica.

 

Arcnet

Es una red en banda base que transmite a una velocidad de 2.5 Mbps, con una topología híbrida estrella/bus. Este sistema fue desarrollado en 1978 por la empresa Datapoint, aunque fue potenciado en el mundo de los microordenadores por la empresa Standard Microsystems.

Todos los ordenadores de la red se conectan en estrella a un distribuidor central denominado HUB activo. La distancia máxima entre el ordenador y el HUB activo debe ser de menos de 660 metros. A los HUB activos también se puede conectar HUB pasivos, conectándose un máximo de 3 ordenadores a cada HUB pasivo. La distancia máxima entre una estación de trabajo y un HUB pasivo es de 17 metros. Se puede conectar más de una HUB activo, distanciándose entre ellos un máximo de 660 metros. En total, el número máximo de estaciones de trabajo no debe ser superior a 255.

 

 

COMPARATIVA DE REDES

Para elegir el tipo de red que más se adapte a nuestras pretensiones, tenemos que tener en cuenta distintos factores, como son el número de estaciones, distancia máxima entre ellas, dificultad del cableado, necesidades de velocidad de respuesta o de enviar otras informaciones aparte de los datos de la red y, como no, el coste.

Como referencia para los parámetros anteriores, podemos realizar una comparación de los tres tipos de redes comentados anteriormente. Para ello, supongamos que el tipo Ethernet y Arcnet se instalan con cable coaxial y Token Ring con par trenzado apantallado.

En cuanto a las facilidades de instalación, Arcnet resulta ser la más fácil de instalar debido a su topología. Ethernet y Token Ring necesitan de mayor reflexión antes de proceder con su implementación.

En cuanto a la velocidad, Ethernet es la más rápida, 10 Mbps, Arcnet funciona a 2.5 Mbps y Token Ring a 4 Mbps. Actualmente existe una versión de Token Ring a 16 Mbps, pero necesita un tipo de cableado más caro.

En cuanto al precio, Arcnet es la que ofrece un menor coste ; por un lado porque las tarjetas que se instalan en los PC para este tipo de redes son más baratas, y por otro, porque el cableado es más asequible. Token Ring resulta ser la que tiene un precio más elevado, porque, aunque las placas de los PC son más baratas que las de la red Ethernet, sin embargo su cableado resulta ser caro, entre otras cosas porque se precisa de una MAU por cada grupo de ocho usuarios.

 


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