La electrónica de red nos permite interconectar ordenadores y periféricos utilizando principalmente dos tipos de equipos: routers, repetidores, switches y bridges.
Estos dispositivos nos permiten conectarnos los unos con los otros en una red local y a su vez interconectarnos con otras redes.
Repetidores
En una línea de transmisión, la señal sufre distorsiones y se vuelve más débil a medida que la distancia entre los dos elementos activos se vuelve más grande. Dos nodos en una red de área local, generalmente, no se encuentran a más de unos cientos de metros de distancia. Es por ello que se necesita equipo adicional para ubicar esos nodos a una distancia mayor.
Un repetidor es un dispositivo sencillo utilizado para regenerar una señal entre dos nodos de una red. De esta manera, se extiende el alcance de la red. El repetidor funciona solamente en el nivel fisico (capa 1 del modelo OSI), es decir que sólo actúa sobre la información binaria que viaja en la línea de transmisión y que no puede interpretar los paquetes de información.
Por otra parte, un repetidor puede utilizarse como una interfaz entre dos medios físicos de tipos diferentes, es decir que puede, por ejemplo, conectar un segmento de par trenzado a una línea de fibra óptica.
El Hub
El hub es el dispositivo de conexión más básico. Es utilizado en redes locales con un número muy limitado de máquinas. No es más que una toma múltiple RJ45 que amplifica la señal de la red (base 10/100). En este caso, una solicitud destinada a una determinada PC de la red será enviada a todas las PC de la red. Esto reduce de manera considerable el ancho de banda y ocasiona problemas de escucha en la red.
Es posible conectar varios concentradores entre sí para centralizar un gran número de equipos. Esto se denomina conexion margarita, lo es necesario conectar los concentradores mediante un cable cruzado, es decir un cable que conecta los puertos de entrada/salida de un extremo a aquéllos del otro extremo.
Los concentradores generalmente tienen un puerto especial llamado "enlace ascendente" para conectar dos concentradores mediante un cable de conexión. Algunos concentradores también pueden cruzar o descruzar automáticamente sus puertos, en función de que se encuentren conectados a un host o a un concentrador.
Conmutador
Un conmutador (switch) es un puente con múltiples puertos, es decir que es un elemento activo que trabaja en el nivel 2 del modelo OSI.
El conmutador analiza las tramas que ingresan por sus puertos de entrada y filtra los datos para concentrarse solamente en los puertos correctos esto se denomina conmutación o redes conmutadas. Por consiguiente, el conmutador puede funcionar como puerto cuando filtra los datos y como concentrador cuando administra las conexiones. A continuación, encontrará el diagrama de un conmutador:
El conmutador utiliza un mecanismo de filtrado y de conmutación que redirige el flujo de datos a los equipos más apropiados, en función de determinados elementos que se encuentran en los paquetes de datos.
Un conmutador de nivel 4, que funciona en la capa de transporte del modelo OSI, inspecciona las direcciones de origen y de destino de los mensajes y crea una tabla que le permite saber qué equipo está conectado a qué puerto del conmutador en general, el proceso se realiza por autoaprendizaje, es decir automáticamente, aunque el administrador del conmutador puede realizar ajustes complementarios
Una vez que conoce el puerto de destino, el conmutador sólo envía el mensaje al puerto correcto y los demás puertos quedan libres para otras transmisiones que pueden llevarse a cabo de manera simultánea. Por consiguiente, cada intercambio de datos puede ejecutarse a la velocidad de transferencia nominal resultado final será un aumento significativo en el ancho de banda de la red (a una velocidad nominal equivalente).
Bridge
Como los repetidores y los hub, permiten conectar dos segmentos de red, pero a diferencia de ellos, seleccionan el tráfico que pasa de un segmento a otro, de forma tal que sólo el tráfico que parte de un dispositivo (Router, Ordenador o Gateway) de un segmento y que va al otro segmento se transmite a través del bridge. Con un Bridge, se puede reducir notablemente el tráfico de los distintos segmentos conectados a él. Los Bridge actúan a nivel físico y de enlace de datos del modelo OSI en Capa 2. A nivel de enlace el Bridge comprueba la dirección de destino y hace copia hacia el otro segmento si allí se encuentra la estación de destino. La principal diferencia de un receptor y hub es que éstos hacen pasar todas las tramas que llegan al segmento, independientemente de que se encuentre o no allí el dispositivo de destino.
Ventajas
- En general, es un dispositivo de bajo precio.
- Aísla dominios de colisión al segmentar la red.
- No necesita configuración previa.
- Control de acceso y capacidad de gestión de la red.
Desventajas
- No se limita el número de reenvíos mediante broadcast.
- Difícilmente escalable para redes muy grandes.
- El procesado y almacenamiento de datos introduce retardos.
- Las redes complejas pueden suponer un problema. La existencia de múltiples caminos entre varias LAN puede hacer que se formen bucles.
Router o encaminador
El término router se podría traducir como enrutador o encaminador. Desde el punto de vista de la telemática, un router es un dispositivo de red utilizado para unir redes y encaminar datos entre ellas. Así de simple.
Figura 2. Router uniendo tres redes
Unir redes es la función básica asociada a un router. Sin embargo la evolución de las redes y de Internet ha hecho evolucionar también a los routers añadiendo cada vez más funcionalidades a los mismos. En la actualidad podemos clasificar los routers en dos grandes grupos:
- Routers de acceso. Son routers utilizados para unir dos redes, normalmente la red de un operador de telecomunicaciones con la red de su cliente, ya sea residencial o corporativo, y ya sea para proporcionar acceso a Internet o proporcionar acceso a otras redes de datos. En este tipo de routers la función de “enrutamiento” es más o menos simple porque solo tienen que intercambiar datos entre dos redes. Por el contrario, suelen incorporar otras funciones adicionales como cortafuegos, NAT, proxy, balanceo de carga, Wi-Fi …
Figura 3. Routers de acceso profesional de la serie 2800 de Cisco- Routers de distribución. Son routers que, a diferencia de los anteriores, están conectados a más de dos redes. Este tipo de routers sí mantiene como principal función la de “enrutar” datos entre las diferentes redes a las que están conectados y deben estar preparados para procesar una gran cantidad de información. Utilizan algoritmos de enrutamiento para optimizar la búsqueda de las rutas más óptimas para los datos que manejan.
Figura 4. Router de distribución Juniper cuya principal función es encaminar datos
Pasarelas
Las pasarelas o convertidores de protocolos son dispositivos de red que permiten conectar LAN que utilicen diferentes tecnologías, traduciendo los paquetes y el tráfico de un esquema al otro. Porejemplo, una pasarela podría conectar una red Ethernet a otra Token Ring.Dependiendo de la complejidad de la traducción, pueden operar en cualquier nivel OSI desde el 3en adelante. En realidad, un router es un caso particular de pasarela en la que ambos extremos usanel mismo protocolo (generalmente Ethernet e IP)Proxys
Un proxy es un dispositivo que permite el acceso a un servicio de red de manera indirecta, permitiendo el procesado del tráfico con diferentes objetivos. Opera en la capa 7 OSI, ygeneralmente se implementa mediante software en un ordenador.
El uso de un proxy puede tener los siguientes objetivos:
● Caché: Por ejemplo, se puede usar un proxy para almacenar temporalmente las peticiones más
comunes a un servicio de red para evitar su saturación. Un caso típico es un proxy caché para el acceso a Internet.
● Filtrado: Puede ser deseable filtrar determinadas peticiones a un servicio, por lo que la
interposición de un proxy permite filtrar el tráfico. En este caso, un proxy funciona de forma similar a un cortafuegos.
● Seguridad: Mediante un proxy es posible asegurar que el acceso a un recurso se hará de forma cifrada, o bien filtrar determinados contenidos que por motivos de seguridad se consideren peligrosos.
Cortafuegos
Un firewall o cortafuegos es un dispositivo encargado de monitorizar el tráfico y filtrarlo según diferentes criterios. Según el nivel de sofisticación del filtrado, puede operar en diferentes capas OSI, hasta el nivel 7.
Básicamente, es posible distinguir los siguientes tipos de firewall:
● Firewall de red: Operan en capas OSI bajas (3 o 4) y filtran el tráfico de paquetes según ciertas
reglas, como impedir el tráfico entre determinadas subredes o a través de ciertos puertos. Pueden implementarse tanto en hardware como en software.
● Firewall de aplicación: Operan en el nivel OSI 7, y filtran el tráfico de protocolos como HTTP.
Generalmente el objetivo es filtrar virus y contenidos no deseados en general. Se suelen implementar en software.
En cualquier tipo de firewall, existen dos filosofías de filtrado:
● Reglas positivas: Se impide el paso de todo el tráfico, excepto aquél que se indica explícitamente mediante reglas que puede circular. Es más seguro pero más complejo de configurar.
● Reglas negativas: Se deja pasar todo el tráfico, excepto aquél que se indica explícitamente que se debe bloquear. Es más sencillo de configurar pero más vulnerable.
Punto de acceso
Los puntos de acceso, también llamados APs o wireless access point, son equipos hardware configurados en redes wifi y que hacen de intermediario entre el ordenador y la red externa. El access point o punto de acceso, hace de transmisor central y receptor de las señales de radio en una red Wireless.
Los puntos de acceso utilizados en casa o en oficinas, son generalmente de tamaño pequeño, componiéndose de un adaptador de red, una antena y un transmisor de radio.
Existen redes Wireless pequeñas que pueden funcionar sin puntos de acceso, llamadas redes “ad-hoc” o modo peer-to-peer, las cuales solo utilizan las tarjetas de red para comunicarse. Las redes mas usuales que veremos son en modo estructurado, es decir, los puntos de acceso harán de intermediario o puente entre los equipos wifi y una red ethernet cableada. También harán la función de escalar a mas usuarios según se necesite y podrá dotar de algunos elementos de seguridad.
Los puntos de acceso normalmente van conectados físicamente por medio de un cable de pares a otro elemento de red, en caso de una oficina o directamente a la línea telefónica si es una conexión doméstica. En este último caso, el AP estará haciendo también el papel de router. Son los llamados Wireless Routers los cuales soportan los estándar 802.11a, 802.11b y 802.11g.
Dominios de colision y difusion
Ethernet es una tecnología conflictiva, todos los equipos de trabajo que se conectan al mismo medio físico reciben las señales enviadas por otros dispositivos. Si dos estaciones transmiten a la vez se genera una colisión. Si no existieran mecanismos que detectaran y corrigieran los errores de estas colisiones, ethernet no podría funcionar.En el diseño de una red se debe tener especial cuidado con los llamados Dominios de Colisión y Dominio de difusion Dominio de colisión: Grupo de dispositivos conectados al mismo medio físico, de tal manera que si dos dispositivos acceden al medio al mismo tiempo, el resultado será una colisión entre las dos señales. Como resultado de estas colisiones se produce un consumo inadecuado de recursos y de ancho de banda. Cuanto menor sea la cantidad de dispositivos afectados a un dominio de colisión mejor desempeño de la red.
Dominio de difusión. Grupo de dispositivos de la red que envían y reciben mensajes de difusión entre ellos. Una cantidad inapropiada de estos mensajes de difusión (broadcast) provocara un bajo rendimiento en la red, una cantidad exagerada dará como resultado el mal funcionamiento de la red hasta tal punto de poder dejarla completamente congestionada.
Los hubs o concentradores tienen un único dominio de colisión, eso quiere decir que si dos equipos provocan una colisión en un segmento asociado a un puerto del hubs, todos los demás dispositivos aun estando en diferentes puertos se verán afectados. De igual manera se verían afectados si una estación envía un Broadcast, debido a que un hub también tiene un solo dominio de difusión.
Dominio de difusión. Grupo de dispositivos de la red que envían y reciben mensajes de difusión entre ellos. Una cantidad inapropiada de estos mensajes de difusión (broadcast) provocara un bajo rendimiento en la red, una cantidad exagerada dará como resultado el mal funcionamiento de la red hasta tal punto de poder dejarla completamente congestionada.
Los hubs o concentradores tienen un único dominio de colisión, eso quiere decir que si dos equipos provocan una colisión en un segmento asociado a un puerto del hubs, todos los demás dispositivos aun estando en diferentes puertos se verán afectados. De igual manera se verían afectados si una estación envía un Broadcast, debido a que un hub también tiene un solo dominio de difusión.
