Networking Essentials Capítulo 1: ¿Alguna vez pensó cómo funciona?
¿Está conectado?
“Hola Shad, ¿estás conectado?” “¡Por supuesto que sí!” ¿Cuántos de nosotros aún pensamos si estamos “conectados”? Contamos con que nuestros dispositivos, teléfonos celulares, tablets, computadoras portátiles y computadoras de escritorio siempre están conectados a la red global de Internet. Usamos esta red para interactuar con nuestros amigos, hacer compras, compartir imágenes y experiencias y aprender cosas nuevas. Internet se ha convertido en una parte tan importante de nuestra vida diaria que casi la damos por sentada.
Generalmente, cuando las personas utilizan el término Internet, no se refieren a las conexiones físicas en el mundo real. En realidad, la suelen imaginar como una colección amorfa de conexiones. Es el “lugar” al que se acude para buscar o compartir información.
¿A quién pertenece “Internet”?
Internet no pertenece a una persona o un grupo. Internet es una colección mundial de redes interconectadas (internetwork, o Internet en su forma abreviada), que colaboran entre sí para intercambiar información sobre la base de estándares comunes. Como se muestra en la ilustración, a través de cables telefónicos, cables de fibra óptica, transmisiones inalámbricas y enlaces satelitales, los usuarios de Internet pueden intercambiar información de diversas formas.
Todo a lo que accede en línea se encuentra en algún lugar en la Internet global. Los sitios de medios sociales, juegos multijugador, centros de mensajería que proporcionan correo electrónico… todos los destinos de Internet se conectan a redes locales que envían y reciben información a través de Internet.
Piense en todas las interacciones que realiza durante el día que requieren estar en línea.
Redes locales
Hay redes locales de todo tamaño. Pueden ir desde redes simples, compuestas por dos computadoras, hasta redes que conectan cientos de miles de dispositivos. Las redes instaladas en oficinas pequeñas, hogares y oficinas hogareñas se conocen como redes SOHO (Small Office/Home Office). Las redes SOHO permiten compartir recursos, por ejemplo: impresoras, documentos, imágenes y música, entre algunos usuarios locales.
En las empresas, es posible utilizar redes grandes para publicitar y vender productos, hacer pedidos de insumos y comunicarse con los clientes. La comunicación a través de una red normalmente es más eficaz y económica que las formas de comunicación tradicionales, como puede ser el correo estándar o las llamadas telefónicas de larga distancia. Las redes permiten una comunicación rápida, por ejemplo, mediante el correo electrónico y la mensajería instantánea, y proporcionan consolidación y acceso a la información almacenada en servidores de red.
Las redes empresariales y SOHO con frecuencia proporcionan una conexión compartida a Internet. Internet es considerada la «red de redes» porque literalmente está compuesta por miles de redes locales conectadas entre sí.
Cómo realizar las conexiones
Internet conecta varios dispositivos informáticos además de las computadoras de escritorio y portátiles. A tu alrededor, hay dispositivos con los que quizá interactúes todos los días y que también están conectados a Internet.
Por ejemplo: día a día las personas utilizan cada vez más los dispositivos móviles para comunicarse y realizar tareas cotidianas, como revisar el pronóstico del tiempo o compartir imágenes. Haga clic en cada signo más (+) de la Figura 1 para obtener más información sobre los dispositivos móviles.
Muchos de los objetos en su hogar también se pueden conectar a Internet para poder controlarlos y configurarlos de manera remota. Haga clic en los elementos que se muestran en la figura 2 para obtener más información sobre los dispositivos domésticos conectados.
Fuera de su casa, en el mundo exterior, también hay muchos dispositivos conectados que proporcionan comodidad e información útil e, incluso, fundamental. Haga clic en los elementos que se muestran en la figura 3 para obtener más información sobre estos dispositivos conectados comunes.
¿Qué son exactamente los datos?
Se habla de datos en todo momento. Datos del cliente, datos personales, datos de salud, datos demográficos, pero ¿qué son exactamente los datos? Quizás la definición más simple de datos es que son un valor que representa algo. En el mundo físico, representamos datos como números, fórmulas, caracteres alfabéticos e imágenes. Piense en todos los datos que existen solo sobre usted. Algunos ejemplos son los registros de nacimiento, sus imágenes de bebé, los registros de la escuela y las historias clínicas.
La mayoría de la gente utiliza redes para transmitir sus propios datos para compartirlos con otras personas o para almacenarlos a largo plazo. Cada vez que toca “enviar” o “compartir” en una app o en una aplicación informática, le está diciendo a su dispositivo que envíe datos a un destino en algún lugar en la red. A veces, sus dispositivos están enviando datos y es posible que usted ni siquiera lo sepa. Ejemplos: usted configura una utilidad de copia de respaldo automática, o su dispositivo busca automática el router en una zona de cobertura Wi-Fi.
El bit poderoso
¿Sabía que las computadoras y las redes funcionan solo con los dígitos binarios, es decir, ceros y unos? Puede ser difícil imaginar que todos nuestros datos se almacenan y transmiten como una serie de bits. Cada bit solo puede tener uno de dos valores posibles: 0 o 1. El término bit es la abreviatura de “binary digit” (dígito binario) y representa la unidad de datos más pequeña. Los seres humanos interpretamos palabras e imágenes; las computadoras solo interpretan patrones de bits.
Los bits se guardan y transmiten como uno de dos estados discretos posibles. Esto puede incluir dos direcciones de imantación, dos niveles diferenciados de voltaje o corriente, dos niveles diferenciados de intensidad de luz o cualquier otro sistema físico de dos estados discretos. Por ejemplo: un interruptor de luz puede estar encendido o apagado; en la representación binaria, estos estados corresponderían al 1 y al 0 respectivamente.
Cada dispositivo de entrada (mouse, teclado, receptor activado por voz) traduce la interacción humana al código binario para que la CPU la procese y guarde. Cada dispositivo de salida (impresora, altavoces, monitores, etc.) toma los datos binarios y los traduce nuevamente a la forma humana que podemos reconocer. Dentro de la computadora en sí, todos los datos se procesan y almacenan como binarios.
Las computadoras utilizan códigos binarios para representar e interpretar letras, números y caracteres especiales mediante bits. Un código muy utilizado es el Código estadounidense normalizado para el intercambio de información (ASCII). En ASCII, cada caracter está representado por ocho bits. Por ejemplo:
Mayúscula: A = 01000001
Número: 9 = 00111001
Caracter especial: # = 00100011
Cada grupo de ocho bits, como las representaciones de letras y números, se conoce como byte.
Los códigos se pueden usar para representar casi cualquier tipo de información en formato digital: datos informáticos, gráficos, fotos, voz, video y música.
Bits en movimiento
Una vez transformados los datos a una serie de bits, se los debe convertir en señales para poder enviarlos a través de los medios de red hasta su destino. El concepto de medios se refiere al medio físico en el cual se transmiten las señales. Algunos ejemplos de medios son: cable de cobre, cable de fibra óptica y ondas electromagnéticas por el aire. Una señal está compuesta por patrones eléctricos u ópticos que se transmiten de un dispositivo conectado a otro. Estos patrones representan los bits digitales (es decir, los datos) y el recorrido a través de los medios desde el origen hasta el destino como una serie de pulsos de electricidad, de pulsos de luz o de ondas de radio. Las señales se pueden convertir muchas veces antes de llegar finalmente al destino, ya que el medio correspondiente cambia entre el origen y el destino.
Se utilizan tres métodos comunes para transmitir señales en las redes:
- Señales eléctricas: la transmisión se realiza representando los datos como pulsos eléctricos que viajan por un cable de cobre.
- Señales ópticas: la transmisión se realiza convirtiendo las señales eléctricas en pulsos de luz.
- Señales inalámbricas: la transmisión se realiza por medio de ondas infrarrojas, de microondas o de radio por el aire.
En la mayoría de los hogares y las pequeñas empresas, las señales de red se transmiten a través de cables de cobre (cables) o de conexiones inalámbricas con capacidad Wi-Fi. En las redes más grandes se utilizan cables de fibra óptica para transportar señales en forma confiable mayores distancias.
Medición del ancho de banda
Para transmitir una película o jugar un juego en modo multijugador se necesitan conexiones confiables y rápidas. Para admitir estas aplicaciones “de gran ancho de banda”, las redes tienen que tener la capacidad de transmitir y recibir bits a gran velocidad.
Los diferentes medios físicos admiten la transferencia de bits a distintas velocidades. Por lo general, la velocidad de transferencia de datos se analiza en términos de ancho de banda y rendimiento.
El ancho de banda es la capacidad de un medio para transportar datos. El ancho de banda digital mide la cantidad de datos que pueden fluir desde un lugar hacia otro en un período de tiempo determinado. El ancho de banda generalmente se mide con la cantidad de bits que (en teoría) puede enviarse a través de los medios en un segundo. Las medidas comunes de ancho de banda son las siguientes:
- Miles de bits por segundo (kb/s)
- Millones de bits por segundo (kb/s)
- Miles de millones de bits por segundo (kb/s)
Las propiedades de los medios físicos, las tecnologías actuales y las leyes de la física desempeñan una función al momento de determinar el ancho de banda disponible.
En la tabla, se muestran las unidades de medida comúnmente utilizadas para el ancho de banda.
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Medición del rendimiento
Al igual que el ancho de banda, el rendimiento es la medida de la transferencia de bits por los medios durante un período determinado. Sin embargo, debido a diferentes factores, el rendimiento generalmente no coincide con el ancho de banda especificado. Muchos factores influyen en el rendimiento, incluidos los siguientes:
- La cantidad de datos que se envían y reciben por la conexión
- Los tipos de datos que se transmiten
- La latencia creada por la cantidad de dispositivos de red encontrados entre origen y destino
El concepto de latencia se refiere a la cantidad de tiempo, incluidas las demoras, que les toma a los datos transferirse desde un punto determinado hasta otro.
Las mediciones de rendimiento no consideran la validez ni la utilidad de los bits que se transmiten y reciben. Muchos mensajes recibidos a través de la red no están destinados a aplicaciones de usuario específicas. Un ejemplo serían los mensajes de control de la red que regulan el tráfico y corrigen errores.
En una internetwork o una red con múltiples segmentos, el rendimiento no puede ser más rápido que el enlace más lento de la ruta desde el dispositivo de origen hasta el de destino. Incluso si todos los segmentos o gran parte de ellos tienen un ancho de banda elevado, solo se necesita un segmento en la ruta con un ancho de banda inferior para disminuir el rendimiento de toda la red.
Existen muchas pruebas de velocidad en línea que pueden revelar el rendimiento de una conexión a Internet.
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Clientes y servidores
Todas las PC conectadas a una red que participan directamente en las comunicaciones de la red se clasifican como hosts. Los hosts pueden enviar y recibir mensajes a través de la red. En las redes modernas, las computadoras que son hosts pueden actuar como clientes, servidores o ambos. El software instalado en la computadora determina cuál es la función que cumple la computadora.
Los servidores son hosts con software instalado que les permite proporcionar información, por ejemplo correo electrónico o páginas Web, a otros hosts de la red. Cada servicio requiere un software de servidor independiente. Por ejemplo, para proporcionar servicios Web a la red, un host necesita un software de servidor Web. Cada destino que visita en línea es ofrecido por un servidor ubicado en alguna parte de una red que está conectada a Internet global.
Los clientes son computadoras host que tienen instalado un software que les permite solicitar información al servidor y mostrar la información obtenida. Un ejemplo de software cliente son los navegadores web como Internet Explorer, Safari, Mozilla Firefox o Chrome.
Muchos roles en la red
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Una computadora con software de servidor puede proporcionar servicios simultáneamente a uno o muchos clientes, tal como se indica en la figura.
Además, una única PC puede ejecutar varios tipos de software de servidor. En una empresa doméstica o una pequeña empresa, puede ser necesario que una PC funcione como servidor de archivos, servidor web y servidor de correo electrónico.
Una única PC también puede ejecutar varios tipos de software de cliente. Debe haber un software de cliente para cada servicio requerido. Si un host tiene varios clientes instalados, puede conectarse a varios servidores de manera simultánea. Por ejemplo, un usuario puede revisar su correo electrónico y ver una página web mientras utiliza el servicio de mensajería instantánea y escucha la radio a través de Internet.
Infraestructura de red
Networking Essentials Capitulo 1 Fig. 1
Networking Essentials Capitulo 1 Fig. 3
El trayecto que toma un mensaje desde el origen al destino puede ser tan simple como un solo cable que conecta una computadora con otra o tan complejo como una red que, literalmente, abarca todo el planeta. Esta infraestructura de red es la plataforma que da soporte a la red. Proporciona el canal estable y confiable por el cual se producen las comunicaciones.
La infraestructura de red contiene tres categorías de componentes de hardware:
- Dispositivos intermedios (Figura 1)
- Terminales (Figura 2)
- Medios de red (Figura 3)
Los dispositivos y los medios son los elementos físicos o hardware de la red. Por lo general, el hardware está compuesto por los componentes visibles de la plataforma de red, como una PC portátil, una PC, un switch, un router, un punto de acceso inalámbrico o el cableado que se utiliza para conectar esos dispositivos. A veces, puede que algunos componentes no sean visibles. En el caso de los medios inalámbricos, los mensajes se transmiten a través del aire mediante radio frecuencias invisibles u ondas infrarrojas.
Haga una lista de los componentes de la infraestructura de red instalados en su red doméstica. Incluya los cables o puntos de acceso inalámbrico que proporcionan sus conexiones de red.
Terminales
Networking Essentials Capitulo 1 Fig. 2
Los dispositivos de red con los que las personas están más familiarizadas se denominan “dispositivos finales” o “hosts”. Estos dispositivos forman la interfaz entre los usuarios y la red de comunicación subyacente.
Algunos ejemplos de dispositivos finales son:
- PC (estaciones de trabajo, PC portátiles, servidores de archivos, servidores web)
- Impresoras de red
- Teléfonos y equipo de teleconferencias
- Cámaras de seguridad
- Dispositivos móviles (como smartphones, tablets, PDA y lectores inalámbricos de tarjetas de débito y crédito, y escáneres de códigos de barras)
Un terminal (host) es el origen o el destino de un mensaje transmitido a través de la red, tal como se muestra en la animación. Para identificar los hosts de forma exclusiva, se usan direcciones. Cuando un host inicia la comunicación, utiliza la dirección del host de destino para especificar a dónde se debe enviar el mensaje.
¿Qué significa entre pares?
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El software de servidor y el de cliente normalmente se ejecutan en computadoras distintas, pero también es posible que una misma computadora los ejecute a ambos a la vez. En pequeñas empresas y hogares, muchas PC funcionan como servidores y clientes en la red. Este tipo de red se denomina red entre pares.
La red entre pares más sencilla consiste en dos computadoras conectadas directamente mediante una conexión cableada o inalámbrica. Ambas computadoras pueden utilizar esta red simple para intercambiar datos y servicios entre sí; para ello, actuarán como cliente o servidor según sea necesario.
También es posible conectar varias PC para crear una red entre pares más grande pero, para hacerlo, se necesita un dispositivo de red, como un switch, para interconectar las computadoras.
La principal desventaja de un entorno punto a punto es que el rendimiento de un host puede verse afectado si éste actúa como cliente y servidor a la vez. En la figura se enumeran algunas de las ventajas y desventajas de las redes entre pares.
En empresas más grandes, en las que el tráfico de red puede ser intenso, con frecuencia es necesario tener servidores dedicados para poder responder a la gran cantidad de solicitudes de servicio.
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Cómo usar el comando ping
Cada dispositivo que envía mensajes por Internet debe tener una dirección del protocolo de Internet (IP) para identificarse ante los demás dispositivos de la red. Los administradores de red asignan las direcciones IP. Cuando se agrega un nuevo dispositivo a una red, o si un dispositivo actual está teniendo problemas, puede ser necesario probar la red para determinar si otros dispositivos en la red pueden acceder a la dirección IP asignada al dispositivo.
La utilidad ping prueba la conectividad completa entre la dirección IP del origen del mensaje y la dirección IP de su destino. Mide el tiempo que tardan los mensajes de prueba en hacer un viaje de ida y vuelta entre el origen y el destino, y si la transmisión se realiza correctamente. Sin embargo, si el mensaje no llega al destino o si se encuentran retrasos a lo largo del camino, no existe forma de determinar dónde se ubica el problema.
El formato del comando ping se implementa de manera universal. Casi todos los dispositivos conectados a una red ofrecen una forma de ejecutar una prueba de ping. El formato del comando ping es ping xxx, donde xxx es una dirección IP o un nombre de dominio:
ping<dirección ip></dirección ip>
donde <dirección ip>es la dirección IP del dispositivo de destino, o un nombre de dominio.</dirección ip>
Por ejemplo: ping 192.168.30.1.
Siguiendo la ruta
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Internet no es realmente un lugar, es la interconexión de muchas redes diferentes que proporcionan servicios a los usuarios. Podemos ver esta conectividad si empleamos una utilidad de red llamada traceroute.
Como se muestra en la figura, la utilidad traceroute registra la ruta que sigue un mensaje desde su origen hasta su destino. Cada red individual que atraviesa el mensaje se conoce como salto. Traceroute muestra cada salto a lo largo del camino y el tiempo que tarda el mensaje en llegar a esa red y retornar.
Si hay algún problema, utilice la salida de la utilidad traceroute para ayudar a determinar dónde se perdió o se demoró un mensaje. La utilidad traceroute se llama tracert en el entorno Windows.
Resumen del Capítulo 1: ¿Alguna vez pensó cómo funciona?
En este capítulo primero se analizó cómo nos comunicamos en un mundo conectado. Se explicó qué es una red y a quién pertenece Internet. Se analizó qué son los datos y cómo se transmiten por una red. La velocidad a la cual se transmiten los datos por una red se mide con los conceptos de ancho de banda y rendimiento.
Todas las PC conectadas a una red que participan directamente en las comunicaciones de la red se clasifican como hosts. La infraestructura de red contiene tres categorías de componentes de hardware:
- Dispositivos intermedios
- Terminales
- Medios de red
En pequeñas empresas y hogares, muchas PC funcionan como servidores y clientes en la red. Este tipo de red se denomina red entre pares. Cada dispositivo que envía mensajes por Internet debe tener una dirección del protocolo de Internet (IP) para identificarse ante los demás dispositivos de la red. El comando ping permite que un administrador de red pruebe la conectividad completa entre la dirección IP del origen del mensaje y la dirección IP de su destino. El comando traceroute permite que un administrador de red trace la ruta que sigue un mensaje desde su origen hasta su destino. Cada red individual que atraviesa el mensaje se conoce como salto. Traceroute muestra cada salto a lo largo del camino y el tiempo que tarda el mensaje en llegar a esa red y retornar.
