Tipos de dispositivos de red que se usan al crear una red
No puede existir una red a menos que cada uno de los dispositivos tenga los medios para comunicarse con otros. Esto se aplica tanto a la red de la organización como a redes más amplias, como la web. Todas las redes se basan en los mismos principios.
En esta unidad, obtendrá información sobre el término estándares de red y explorará el hardware que constituye la base de cualquier red.
Estándares de red
Mientras los protocolos de red proporcionan un método de comunicación unificado, los estándares de red rigen el hardware y el software que los usan.
En la actualidad, hay cientos de miles de proveedores de hardware, pero toda su tecnología se integra sin problemas con su equipo o su red sin el menor esfuerzo. Los estándares de red proporcionan un marco que hace posible la interoperabilidad entre dispositivos.
Los estándares de red mejoran la interoperabilidad de los diferentes dispositivos habilitados para red y proporcionan compatibilidad con versiones anteriores entre las revisiones del producto y los distintos proveedores. La Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU), el American National Standards Institute (ANSI) y el Instituto de Ingeniería Eléctrica y Electrónica (IEEE) son organismos oficiales que publican los estándares regulados.
Sin estándares de red sería imposible crear redes y conectar dispositivos habilitados para red de forma segura.
La familia de estándares 802
La especificación 802 abarca todos los estándares de redes físicas tanto para Ethernet como inalámbricas. En la tabla siguiente se muestran algunos de los estándares más usados.
| 802 | Información general | Aspectos básicos de los conceptos de redes físicas y lógicas |
|---|---|---|
| 802.1 | Puente | Puente LAN/MAN y administración de los niveles inferiores de la capa 2 del modelo OSI |
| 802.2 | Vínculo lógico | Comúnmente conocido como la especificación de control de enlace a nivel lógico (LLC) |
| 802.3 | Ethernet | Proporciona redes asincrónicas mediante el uso de accesos múltiples de detección de operador con detección de colisiones (CSMA/CD) a través cables coaxiales, de cobre de par trenzado y de fibra óptica |
| 802.5 | Token Ring | El estándar de paso de tokens para cables de cobre blindados y de par trenzado |
| 802.11 | Wi-Fi | Especificación de la red de área local inalámbrica (WLAN), Media Access Control (MAC) y la capa física (PHY) |
| 802.11a | Wi-Fi | Especifica un PHY que funciona a 5 GHz |
| 802.11b | Wi-Fi | Mejora el estándar 802.11; agrega modos con mayor velocidad de transmisión de datos |
| 802.11d | Wi-Fi | Mejora los estándares 802.11a y 802.11b; permite la itinerancia global. |
| 802.11e | Wi-Fi | Mejora el estándar 802.11; agrega características de calidad de servicio (QoS) |
| 802.11g | Wi-Fi | Aumenta la velocidad máxima de transmisión de datos de la red WLAN |
| 802.11h | Wi-Fi | Mejora el estándar 802.11a; ahora resuelve problemas de interferencias |
| 802.11i | Wi-Fi | Mejora el estándar 802.11; agrega seguridad para las aplicaciones WLAN |
| 802.11j | Wi-Fi | Mejora el estándar 802.11a para las extensiones de normativas japonesas |
| 802.11n | Wi-Fi | Estándares de mayor velocidad. |
| 802.12 | Prioridad de la demanda | Aumento de la velocidad de transmisión de datos de Ethernet a 100 Mbps |
| 802.15 | Redes de área personal inalámbricas | Compatibilidad con redes de área personal inalámbricas (WPAN) |
| 802.15.1 | Bluetooth | Tecnología inalámbrica de corto alcance (10 m) |
| 802.15.3a | UWB | Vínculo de ancho de banda alto, banda ultraancha (UWB), de corto alcance |
| 802.15.4 | ZigBee | Redes de sensores inalámbricos de corto alcance. |
| 802.16 | Redes de área metropolitana inalámbricas | Engloba el acceso inalámbrico y móvil de banda ancha en redes de área metropolitana inalámbricas (WMAN) |
Infraestructura de red
Hay varios dispositivos compatibles con los estándares de red que componen la estructura de las redes. En función del tamaño de la red, podría usar varios de estos dispositivos para formar la base de la red. Estos dispositivos son los siguientes:
- Repetidores
- Concentradores
- Puentes
- Conmutadores
- Enrutadores
Casi todos estos dispositivos dependen de una dirección MAC o de protocolo de Internet (IP) para proporcionar datos a la red.
¿Qué es una dirección MAC?
Una dirección Media Access Control (MAC) es un identificador único asignado a cada dispositivo habilitado para red en el momento de su fabricación. En ocasiones, también se denomina dirección de hardware de Ethernet o dirección física.
La dirección MAC tiene una composición estándar de seis números hexadecimales separados por caracteres de dos puntos o por guiones. Los tres primeros números de la dirección MAC definen el identificador único de organización (OUI) del fabricante, mientras que los tres números restantes identifican de forma única el dispositivo. Por ejemplo, si la dirección MAC es AA-6A-BA-2B-68-C1, AA-6A-BA es el OUI y 2B-68-C1 es el identificador del dispositivo.
Repetidor
Un repetidor es un dispositivo con dos puertos que repite las señales de red. Los repetidores se usan cuando los dispositivos de red se encuentran a cierta distancia entre sí. El repetidor no modifica ni interpreta los paquetes de datos antes de volver a enviarlos y no amplifica la señal. En su lugar, regenera el paquete de datos con la intensidad original, bit a bit.
Puente
Un puente divide una red en segmentos de red y puede filtrar y reenviar paquetes de datos entre estos segmentos. Los puentes usan la dirección MAC del dispositivo de red para decidir el destino del paquete de datos. Normalmente, un puente se usa para mejorar el rendimiento de la red mediante la reducción del tráfico de red innecesario en los segmentos de red.
Concentrador
Un concentrador actúa como un repetidor con varios puertos en una red. Los concentradores se usan para conectar más de un dispositivo y estructurar el diseño de la red. Por ejemplo, se pueden crear centros de conectividad en cascada para formar ramas de redes o como punto de conexión para crear un diseño en estrella con varios tipos de dispositivos de usuario. Los concentradores cuentan con varios puertos que actúan como una conexión Ethernet de entrada y salida entre el concentrador y un dispositivo de red. Un concentrador solo puede funcionar a una velocidad, que es la del dispositivo más lento de la red. No interpreta ni filtra los paquetes de datos, y envía copias de cada paquete a todos los dispositivos conectados.
Tipos de concentradores
- Fast Ethernet: este centro de conectividad se usa para redes de 100 Mbps y está disponible como centros de clase I y II. La principal diferencia entre los dos es el retraso en la transmisión de datos. Un concentrador de clase I introduce un retraso de señal equivalente a 140 bits. Un concentrador de clase II introduce un retraso de señal equivalente a 96 bits. El retraso permite la transcodificación de datos entre distintos tipos base. Solo se pueden usar dos concentradores de clase II en una red basada en concentradores. Los concentradores de clase II aumentan la probabilidad de colisión de los paquetes debido a su mayor velocidad.
- Doble velocidad: con una red de concentrador tradicional, el dispositivo conectado más lento rige la velocidad de la red. Por ejemplo, si tuviera dispositivos de 10 Mbps y 100 Mbps conectados a una red, la velocidad de toda la red sería solamente de 10 Mbps. Para solucionar este problema, los concentradores de doble velocidad actúan como un puente entre los dos dispositivos con velocidades diferentes.
Los concentradores se usan para redes ad hoc pequeñas con pocos dispositivos, y rara vez se utilizan a nivel empresarial.
Conmutador
Un conmutador combina la funcionalidad de un puente y de un concentrador. Además, segmenta las redes y puede interpretar y filtrar los datos de paquetes para enviarlos directamente a un dispositivo de red conectado. Los conmutadores usan la dirección MAC del dispositivo de red para decidir el destino del paquete de datos. Funcionan en modo dúplex completo, lo que significa que pueden enviar y recibir datos desde y hacia dispositivos de red al mismo tiempo.
Características
Los conmutadores modernos basados en Ethernet ofrecen más funcionalidades que un concentrador Ethernet.
- Un conmutador Ethernet puede ajustar la velocidad de conexión de un paquete de entrada para que coincida con la de la red de destino.
- En la actualidad muchos conmutadores admiten la alimentación mediante Ethernet (PoE). PoE permite que los dispositivos de red, como los teléfonos de voz sobre IP (VoIP), se alimenten del conmutador, sin necesidad de una fuente de alimentación independiente.
- Se pueden conectar otros módulos al conmutador para habilitar funciones como la creación de reflejo del puerto, analizadores de protocolos de paquetes y sistemas de detección de intrusiones.
Tipos de conmutadores Ethernet
Los dos tipos principales de conmutadores son los no administrados y los administrados.
No administrados
Este tipo de conmutador no tiene ninguna funcionalidad de configuración y está diseñado para entornos de oficina doméstica o para oficinas pequeñas. La conmutación de paquetes se produce de forma automática.
Administrados
Este tipo de conmutador ofrece los medios para ajustar la configuración, el comportamiento y el funcionamiento del conmutador. El acceso a la configuración del conmutador se realiza mediante una interfaz de la línea de comandos (CLI) que use Telnet o Secure Shell (SSH), una consola remota o una interfaz web.
Esta es una lista de las opciones disponibles con más frecuencia que se pueden configurar en un conmutador administrado. Recuerde que cada fabricante de conmutadores puede ofrecer otras opciones de configuración.
- Calidad de servicio: el tráfico LAN se administra para que los sistemas críticos tengan mayor prioridad. Un ejemplo son los paquetes de datos de voz, que se deben entregar de forma rápida.
- Redes LAN virtuales: se crean grupos lógicos de dispositivos en su propia red LAN virtual. El tráfico de una LAN virtual no pasa en ningún momento a otra LAN virtual. Este grupo lógico de dispositivos puede mejorar la seguridad y el rendimiento de la red.
- Protocolo de árbol de expansión (STP): se definen rutas de red alternativas para aumentar la resistencia de la red en caso de que se produzca un error en un cable o un dispositivo.
- Creación de reflejo del puerto: se usa con un analizador de red para diagnosticar problemas y errores de red. Durante la configuración, el conmutador exporta una copia del tráfico de red a un único puerto.
- Limitación de la velocidad de ancho de banda: permite un control preciso del ancho de banda que usan determinados puertos. Por ejemplo, permitir un ancho de banda alto para los puertos que controlan bases de datos o VoIP, y anchos de banda inferiores para el correo electrónico.
- Filtrado de direcciones MAC: controle qué dispositivos de red se pueden usar o tienen acceso mediante el conmutador.
- Cliente SNMP: se configura SNMP con las herramientas de supervisión de red.
Hay dos subtipos de conmutadores administrados:
- Inteligente: un conmutador inteligente es un punto intermedio entre un conmutador no administrado y uno administrado. Suele ofrecer únicamente una interfaz basada en web para administrar la configuración. Las opciones disponibles son redes LAN virtuales, la creación de reflejo del puerto y la limitación de la velocidad de ancho de banda.
- Empresarial: el servicio de conmutador totalmente administrado que se ha descrito antes.
Enrutador
Los enrutadores vinculan redes con diferentes direcciones comprendidas en un intervalo. Pueden interpretar y filtrar paquetes de datos y después reenviarlos a la red correcta. Los enrutadores usan la información de la dirección IP del dispositivo de red para dirigir el paquete de datos a su destino. Ahora, la mayoría de los enrutadores pueden detectar problemas con el tráfico de datos que fluye a cualquier red conectada y enrutarlo o redirigirlo para evitar el problema. Un enrutador también se denomina puerta de enlace. Normalmente, los dispositivos de red se configurarán con una dirección IP de puerta de enlace predeterminada.
Interconectividad
Los enrutadores de una red interconectada mantienen una tabla de enrutamiento en la que se muestra la ruta preferida entre cada una de las redes. El enrutador actúa como el inicio de autoridad de todos los dispositivos de su red. La información de enrutamiento se comparte entre los enrutadores mediante un protocolo de enrutamiento como el Protocolo de puerta de enlace de borde (BGP).
Tipos
La mayoría de los enrutadores usa BGP para compartir la información de enrutamiento. El tipo de información que se comparte depende del uso del enrutador y de sus funciones.
Hay varias clasificaciones o tipos de enrutadores distintos disponibles para atender las diferentes necesidades de las redes.
- Enrutadores de acceso estos enrutadores suelen ser dispositivos de bajo costo, con una necesidad de enrutamiento simple. Se usan normalmente en oficinas domésticas o pequeñas.
- Enrutadores de distribución: compilan datos de enrutamiento de tráfico desde varios enrutadores. Los enrutadores de distribución ofrecen mayor capacidad de procesamiento y memoria. Este tipo de enrutador está diseñado para contener grandes cantidades de información de enrutamiento. A menudo se usa para administrar y controlar la calidad del servicio a través de una WAN.
- Enrutadores perimetrales: funcionan en el límite entre la red y otras redes, por ejemplo, entre la red local e Internet. Actúan como puertas de enlace para filtrar el tráfico y enrutarlo internamente o reenviarlo en función del encabezado del paquete. A menudo, un enrutador perimetral incluye control de acceso o firewalls para mejorar la seguridad. Es posible que también administre servicios DHCP y DNS.
- Enrutadores principales: a veces se denominan enrutadores empresariales y están diseñados para mayores anchos de banda. Se usan para conectar edificios o ubicaciones geográficas diferentes. Los enrutadores principales suelen tener menos características que los perimetrales, ya que su propósito principal es minimizar la pérdida de paquetes y evitar las congestiones. Suelen reenviar los paquetes a los enrutadores perimetrales.
Enrutador inalámbrico
Este dispositivo de red proporciona todas las funcionalidades de enrutamiento de un enrutador de acceso convencional, pero también ofrece funciones de punto de acceso inalámbrico. Un enrutador inalámbrico o un punto de acceso inalámbrico está diseñado para proporcionar una conexión sin cables a la red. Un enrutador perimetral asociado a la red controla cualquier intento de acceder a Internet u otras redes. Un enrutador inalámbrico le permite crear otro tipo de red denominada red de área local inalámbrica.
Un enrutador inalámbrico no debe confundirse con un módem inalámbrico. Un módem inalámbrico es lo que usted recibe del ISP en casa o en la oficina. Es el dispositivo que convierte la señal del ISP en una que se puede usar en una red informática. Normalmente, los módems inalámbricos se combinan con los enrutadores para que se pueda crear una red doméstica o de oficina privada.
Opciones de Azure
Hay dos opciones de Azure que pueden facilitar el enrutamiento y la administración del tráfico de red.
Red en estrella tipo hub-and-spoke de Azure
Se trata de una arquitectura de referencia. El concentrador suele ser una red virtual de Azure que actúa como el punto de conexión central entre la nube y una red local. Cada uno de los radios también es una red virtual de Azure y se conectan al concentrador mediante una red del mismo nivel. Las conexiones entre la nube y la red local se pueden realizar mediante una instancia de VPN Gateway o Azure ExpressRoute.
Azure ExpressRoute
Una conexión ExpressRoute es un circuito dedicado entre una red local y la nube que usa un ancho de banda mayor que una conexión VPN Gateway normal. Un asociado de conectividad hospeda un circuito ExpressRoute y proporciona una conexión superresistente.