Redes de área local

Una red de área local o LAN (Local Area Network) consiste en un conjunto de nodos que permanecen cercanos entre sí y siempre dentro de una misma institución.

Muy usado en sitios como oficinas, empresas o fábricas, permitiendo compartir las aplicaciones y datos comunes a los nodos.

Características

 

• Extensión limitada. Suele limitarse a una oficina, un edificio, o a edificios próximos entre sí. Todos los nodos de la red son conocidos y están identificados.
• Cables específicos. Debido a que se conocen todos los nodos, así como su ubicación, el cableado es específico para esa red, tanto en número, tipo, como en longitud.
• Alta fiabilidad. Este tipo de redes presenta un número de errores muy bajo. Además, conociendo el cableado son bastante fáciles de localizar.
• Uso privado. Sólo tienen acceso a la misma las personas que trabajan o pertenecen a una misma institución.
• Alta capacidad de transmisión. El tráfico de datos en estas redes tiene altas velocidades, por lo que se pueden transmitir grandes volúmenes de datos en cuestión de segundos.
• Variedad de dispositivos. Puede existir una gran variedad de dispositivos conectados, tanto en número como en tipo.
• Interconexión de LAN's. Se pueden interconectar entre sí mediante puentes.

Elementos de una LAN

 

• Ordenadores. Son los nodos más usuales dentro de una LAN.
• Periféricos. Como impresoras, discos duros, etc.
• Medios de transmisión. Pueden ser cables o bien medios inalámbricos.
• Tarjetas de red. Dispositivos instalados en ordenadores y periféricos para permitir la conexión a la red.
• Dispositivos de interconexión. Necesarios para interconectar los equipos, como hubs, switch o routers.

Medios de transmisión

Para poder comunicar los nodos se debe utilizar algún medio de transmisión, bien por cable, bien por red.

Dependiendo del medio utilizado se transmiten diferentes tipos de energía: eléctrica, cuando es un cable normal; lumínica, cuando es fibra óptica; o electromagnética, cuando se transmite mediante ondas de forma inalámbrica.

Tarjetas de red

Pueden ser internas, integradas en placa base, o bien externas, normalmente mediante USB.

• Internas. Insertadas en un slot de expansión de la placa base. Pueden ser con conexión tipo RJ45 para cable, o bien, inalámbricas, en cuyo caso incluyen una o varias antenas.
• Externas. Normalmente a través de un conector USB. También pueden ser cableadas e inalámbricas.

Dispositivos de interconexión

• Para redes cableadas:
• Puentes
• Hubs
• Switches
• Routers
• Para redes inalámbricas:
• Repetidores inalámbricos
• Puntos de acceso
• Puentes inalámbricos

Un hub o repetidor es un dispositivo, bien cableado, bien inalámbrico que regenera la señal, permitiendo conectar varios nodos para así poder aumentar la distancia de la red. Son dispositivos de nivel 1, nivel físico.

Hub de ocho conexiones

Un puente es un dispositivo que permite dividir la red en trozos. A este método se le denomina segmentación. Este proceso se realiza para aumentar la capacidad de transmisión, ya que al dividir la red, el ancho de banda de cada una de las subredes es independiente, siendo compartido sólo con los nodos de la subred. Si una subred necesita comunicarse con otra diferente enviará una petición al puente, que será el encargado de la transmisión de manera exclusiva a la subred de destino Los puentes también permite la interconexión de redes con distintas tecnologías. Dispositivos de nivel 2, o de enlace de datos.

Un switch es un dispositivo parecido a un puente, con la particularidad de que puede dividir la red en más segmentos, permitiendo que estos transmitan con velocidades diferentes.

Switch

Los routers son dispositivos parecidos a los anteriores, pero operan a nivel de red, basándose en direcciones de red, permitiendo la segmentación en subredes, pudiendo elegir el destino entre distintos caminos, y buscando siempre la mejor opción. Permiten la interconexión de redes LAN. 

Router o encaminador

Una pasarela es un dispositivo que convierte los protocolos de uno a otro formato.

Un punto de acceso es un dispositivo que permite la conexión de redes cableadas e inalámbricas, como en el caso de los puentes.

Tipos de redes LAN

 

Según el medio físico

• Cableadas. Mediante par trenzado, fibra óptica o cable coaxial.
• Inalámbricas. Mediante ondas electromagnéticas.

Según el control de acceso al medio

Para evitar que algún nodo de la red acapare en ancho de banda se utilizan controles de acceso al medio, que pueden ser clasificados en:

• Dónde se hace el control.
• Centralizado. El control se realiza mediante un controlador central, que se encarga de dar permisos para la transmisión.  Es un esquema sencillo pues los nodos se desentienden del modo de acceso y además no necesitan coordinación entre ellos. Tiene la desventaja de que si falla el controlador central la red se cae, y también pueden formarse cuellos de botella.
• Distribuido. No existe ningún controlador. Son los propios equipos los que deben coordinarse entre ellos para transmitir.
• Cómo se hace el control.
• Rotación circular. La transmisión se asigna por turnos, y en un instante sólo puede transmitir el equipo que tiene el turno. Si llegado el turno el equipo no tiene datos de transmisión se pasa el turno al siguiente nodo, pasando el primero otra vez a la cola. Hay que tener en cuenta que cada equipo tiene un tiempo o una cantidad de datos limitada, debiendo pasar a la cola si no acaba de transmitir en su turno. Es una técnica muy útil cuando todos o la mayoría de los equipos tienen gran cantidad de datos que transmitir. En caso contrario no es una buena técnica, pues la mayoría del tiempo se desaprovecha pasándose los turnos. Este control puede hacerse tanto en modo centralizado, mediante sondeo, como en modo distribuido.
• Reserva. Los equipos deben reservar huecos para poder transmitir durante un periodo determinado de tiempo. También puede realizarse de modo centralizado, siendo el controlador central el encargado de reservar los huecos, o en modo distribuido, siendo los propios equipos los que hacen la reserva.
• Contienda. Existe una competencia por el acceso al medio. El ganador es el que puede usar la red para transmitir, y no la deja libre hasta acabar. Los demás equipos deben esperar a que el ganador deje libre la red. Es un método válido para transmisiones breves y esporádicas. En caso de una transmisión larga hay mucho retraso y la transmisión no es eficiente.

Según la topología física

La topología física es la distribución en el espacio de los diferentes nodos, es decir, qué forma adopta la red.

• Bus. Todos los nodos están conectados en linea a un canal denominado bus. Todos los nodos reciben la información transmitida. Si un nodo recibe la información comprueba si le corresponde a él mediante la dirección de destino. Si no le corresponde la desecha. Presenta varias ventajas, como la sencillez del montaje y que ésta no se cae si falla un nodo. Presenta desventajas, como colisiones y problemas en la detección de errores.

Topología en bus

• Anillo. Los nodos están conectados en forma de círculo, teniendo cada uno dos adyacentes mediante enlaces ad-hoc. La información viaja siempre en un solo sentido y se van pasando la información de un nodo al adyacente. En cada instante sólo uno de los nodos puede transmitir, haciéndose cargo de un testigo o token. Presenta varios inconvenientes como es que si falla un nodo se cae la red, y por otra parte, para añadir un nodo se debe interrumpir el funcionamiento del anillo.

Topología en anillo

• Estrella. Hay un nodo central que actúa de controlador, y que está enlazado con todos los demás mediante enlace punto a punto. Cuando un nodo desea transmitir debe hacerlo a través del nodo central. Normalmente este nodo central es un switch, que regenera la señal y pasa la información al nodo de destino. Presenta ventajas como una fácil instalación y una sencilla detección de errores. La mayor desventaja es que si el nodo central falla toda la red falla, además de poder presentar cuello de botella.

Topología en estrella

• Árbol. Existe un concentrador central, normalmente un switch que da salida a otros concentradores secundarios, formando una topología en árbol. Es una mezcla de topología en bus y en estrella. La red es fácilmente ampliable, pero la rotura de una rama invalida todos los hijos de esta.

Topología en árbol

• Malla completa. Todos los nodos están interconectados y pueden seguir diferentes caminos, por lo que el fallo de un nodo no invalida la red, ya que pueden encontrarse caminos alternativos.

Topología en malla completa

• Mixta. Mezcla de alguna de las anteriores.

Topología mixta