Red de Área Local LAN Ethernet, Fundamentos

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El término LAN significa Red de Área Local, siglas en inglés de Local Área Network. Una Red de Área Local LAN define a un conjunto de equipos y ordenadores interconectados entre sí en un área reducida de espacio. Generalmente están desplegadas en centro de trabajos, edificios, oficinas u hogares.

Este tipo de red está diseñada para proveer un sistema fácil y eficiente de intercambio y acceso a datos e información. Una LAN permite a los ordenadores y dispositivos conectados a la red compartir software, archivos y hardware entre ellos. A los dispositivos conectados a la red se les llama técnicamente como nodos.

Historia Red de Área Local LAN

Desde el surgimiento de los ordenadores modernos los usuarios han tenido la necesidad de intercambiar información de una manera rápida y segura. En muchas universidades y centros de estudios se utilizaban equipos de cómputos interconectados entre sí como una forma de difundir e intercambiar la base de conocimientos de estas instituciones.

En la década del año 1970, Bob Metcalfe invento la conexión Ethernet y estableció una Red de Área Local LAN en el Chase Manhattan Bank de Nueva York. Esta era la primera vez que se utilizaba una LAN de manera comercial en la industria.

Ethernet

Ethernet es la tecnología que se utiliza comúnmente en las Redes de Área Local LAN cableadas para su conexión. Esta define el lenguaje común de red, conocido como protocolo IEEE 802.3, mediante el cual interactúan los equipos interconectados a la red. Este protocolo ha evolucionado y mejorado haciendo posible la transmisión de datos a una velocidad de más de un gigabit por segundo.

Muchas personas han utilizado la tecnología Ethernet de manera común aun sin saberlo ya que es inherente a las Redes de Área Local LAN. Es probable que cualquier red cableada en su oficina, en el banco o en casa sea una LAN Ethernet. La mayoría de los ordenadores de sobremesa y portátiles vienen con una tarjeta Ethernet integrada y están listos para conectarse a una LAN Ethernet.

Funcionamiento de una red de área local LAN Ethernet

El protocolo Ethernet a nivel técnico es muy complicado y requiere conocimientos en ciencias de la computación para comprender completamente cómo funciona. Una explicación simple podría ser la siguiente: Cuando un host en la red quiere enviar datos a otra, consulta el portador, que no es más que el cable principal que conecta los dispositivos.

Si se encuentra libre, lo que significa que ningún host está enviando nada, envía el paquete de datos en la red. Los demás dispositivos comprueban el paquete enviado para ver si está dirigido a ellos, de lo contrario lo vuelven a enviar al medio de transmisión. El destinatario recibe y consume el paquete y en caso de requerir una respuesta, esta es enviada de la misma manera al emisor.

Clasificación de las Redes de Área Local LAN

La forma en que está diseña la red se conoce como topología de red. La topología de la red LAN se refiere al diseño de la localización física de los dispositivos en el entorno geográfico donde se encuentra la red.

Además, también especifica el método lógico mediante el cual se configura y transmite la información a través de los nodos. A continuación, te comentamos algunas de las topologías más utilizadas en el diseño de las Redes de Área Local LAN.

Entre las principales topologías físicas encontramos:

Topología de Bus

Ejemplo de topología de red de Bus.
Topología de Bus.

En este tipo de topología todos los equipos se conectan a un mismo cable de transmisión lineal denominado backbone. Este cable debe permitir transmitir la información en ambas direcciones. Este tipo de topología es bastante simple, pero muy susceptible a fallos ya que una rotura en el cable interrumpiría toda la comunicación.

Topología en anillo

Ejemplo de Topología  en forma de anillo.
Topología de anillo.

En este tipo de topología los componentes de la LAN se conectan por un cable de bucle cerrado. La configuración lógica define que la información solo puede ir en una sola dirección. Los datos son enviados entre cada nodo hasta llegar al nodo deseado. Si se llega al nodo emisor la información es eliminada.

La instalación de esta red es bastante sencilla, pero reconfigurar o agregar un nuevo nodo requiere interrumpir toda la comunicación. Además, ya que esta topología requiere de un bucle cerrado y continuo, cualquier interferencia en un nodo afecta toda la red.

Topología de doble anillo

Ejemplo de una topología de red en anillo doble.
Doble Anillo.

Es una variante de la topología de anillo, pero los nodos se conectan por dos cables de bucle cerrado sin estar conectados entre ellos. Este sistema es redundante ya que, si la comunicación falla en el primer anillo, está el segundo para asegurar su transmisión. Como consecuencia se mejora la fiabilidad de la red.

Topología en estrella

Topología de una Red de Área Local LAN Ethernet en forma de estrella.
Topología en estrella.

En este diseño de Red de Área local LAN todos los nodos se conectan a un nodo central mediante un enlace punto a punto. Este nodo recibe la información del emisor y se encarga de enviarla al receptor, es decir, toda la información transita a través de él.

Este diseño permite que si falla un nodo la red siga funcionando, excepto si falla el nodo central. La instalación de esta red requerirá la configuración individual de cada conexión, lo que dificultará la configuración inicial de la red.

Se puede diseñar de manera que el resultado sea lo que se conoce como topología de estrella extendida conectando varias topologías estrellas. Además, se puede jerarquizar utilizando para la interconexión un ordenador que controla el tráfico de la topología.

Topología de malla

Topología de una Red de Área Local LAN Ethernet en forma de estrella.
Topología de malla.

Esta topología conecta cada nodo con varios nodos de la red, haciendo posible varios caminos por donde pueda transitar la información. Esto mitiga el riesgo de interrupciones, ya que, si un nodo se interrumpe, existe otra vía para llegar al nodo destino.

Topología de árbol

Gráfica de una topología de una Red de Área Local LAN Ethernet en forma de árbol.
Topología de árbol.

Es una combinación entre las topologías de bus y estrella. En esta, los nodos centrales de las topologías estrellas están entrelazados por un cable lineal. Estas redes son a menudos denominadas como redes híbridas.

Topologías Lógicas

La topología lógica de una red es la manera en que los nodos se comunican a través del medio de transmisión, ya sea mediante cables o conexiones Wifi, y es independiente de la topología física de la red. Los dos tipos de topologías lógicas más utilizadas son difusión amplia (broadcast) y transmisión de token.

 La topología broadcast significa que todos los host utilizan la red cada vez que tienen necesidad de ello. No existe un orden que indique cuando una estación puede utilizar los recursos de la red. Es decir, es por orden de llegada, bajo este principio es que funciona Ethernet.

Sin embargo, la topología de transmisión de token controla el acceso a la red mediante la utilización de un token. En este sistema, cuando un host recibe un token, es que puede utilizar la red para enviar datos.

En caso de que el host no tenga datos para enviar, sencillamente transmite el token a otro host y el proceso comienza de nuevo. Ejemplo de redes que utilizan este sistema son Token Ring e Interfaz de Datos Distribuida por Fibra (FDDI por sus siglas en inglés).

Componentes principales de una Red de Área Local LAN

Para poder implementar una Red de Área Local LAN Ethernet cableada, es necesario disponer de los siguientes dispositivos:

  • Servidor: Un servidor es el equipo donde se van a almacenar y compartir recursos de hardware y software para uso común de todos los dispositivos de la red.
  • Ordenadores y dispositivos para conectar: Estos dispositivos disponen de los recursos y servicios que ofrece la red.  Necesitan para poder ser conectados un adaptador Ethernet o una tarjeta de red.
  • Tarjetas de interfaz de red en los dispositivos: Una tarjeta de interfaz de red está integrada en la placa base del ordenador o instalada por separado en el dispositivo. También hay versiones USB de tarjetas Ethernet, como Dongles externos. Las tarjetas Ethernet constan de un puerto para conectar un cable UTP mediante un conector RJ-45. Además, algunas tarjetas traen un conector para cable coaxial, aunque las conexiones por coaxial son extremadamente raras.
Tarjeta de red Ethernet externa con puerto para conector RJ-45.
Tarjeta de red Ethernet.
  • Concentrador de cableado: Los concentradores de cableado centralizan los cables de la red en un punto, disminuyendo la longitud del cable entre dos nodos. Esto es muy eficiente a la hora de dar mantenimiento al cableado de la red ya que se pueden cambiar solo tramos de la conexión total.Existen dos tipos de concentradores: Los concentradores pasivos cuya única función es interconectar la red, y concentradores activos, que además amplifican la señal recibida entes de transmitirla.
  • Cables: Los cables UTP (Unshielded Twisted Pair) o par-trenzado se utilizan comúnmente en las Redes de Área Local LAN Ethernet. Este cable es similar al tipo utilizado para los juegos de teléfonos fijos, pero un poco más grueso. Consta de ocho pares de cables trenzados de diferentes colores en su interior. En cada extremo tiene engarzado un conector RJ-45, una versión más grande del conector RJ-11 utilizado en la telefonía fija.
Ejemplo de cable UTP con conector RJ-45.
Cable UTP.
  • Software para gestionar la red: Los sistemas operativos modernos como las versiones recientes de Windows, Linux y MacOS pueden gestionar por sí solos las Redes de Área Local LAN. Aun así, existen software de terceros que ofrecen más características y mayores prestaciones.

Máximo de equipos en una Red de Área Local LAN Ethernet

Realmente no es posible definir un número máximo de ordenadores y equipos a conectar en una Red LAN. No obstante, en las circunstancias más óptimas y contando con muy buenos equipos y una estructura bien organizada, se podrían enlazar entre 400 y 500 equipos.

Esto está condicionado por el propio método de transmisión broadcast. Al incrementarse el número de equipos conectados el tráfico dentro de la red crecería y comenzaría a degradarse el rendimiento propio de la misma.


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