Especialidad En Redes de Computadoras

La Especialidad en Redes de computadoras, se aplicaron las habilidades para diseñar, configurar, diagnosticar y resolver problemas en infraestructuras de Redes, seguridad y servicios de Internet.

El Conocimientos en Redes de Computadoras, Por lo general son las funciones, de como unirse grupos de trabajo, cambiar la IP de una Computadora, bloquear servicios, compartirlos y tener comunicación de un equipo a otro.

Habilidad para diseño de Redes de Computadoras, El desarrollar las habilidades necesarias para diseñar pequeñas redes LAN y WAN, que pueden ejecutarse en empresas, escuelas o en un hogar, dependiendo de la necesidad del la persona que lo requiere.

Tener la Capacidad del Análisis,  son los factores que determinan el rendimiento de las Redes de Computadoras y hacer propuestas de mejoras que impacten de manera positiva el desempeño de la red.

Habilidad para establecer políticas de seguridad, Es la tendencias de tráfico en la red para 

establecer los criterios de seguridad necesarios para resguardar la información que fluye en toda la infraestructura de red.

El objetivo básico es compartir recursos, es decir hacer que todos los programas, datos y equipos estén disponibles para cualquiera de la red que lo solicite, sin importar la localización del recurso y del usuario.

El segundo objetivo es proporcionar una alta fiabilidad, al contar con fuentes alternativas de suministro.

Otro objetivo es el ahorro económico. Las grandes máquinas tienen una rapidez mucho mayor.

Una red de computadoras puede proporcionar un poderoso medio de comunicación entre personas que se encuentran muy alejadas entre sí y que logra una mayor satisfacción de comunicación, por la ventaja que tenemos hoy en día que es el Internet, del cual nos facilita mucha cosas, en cuestión de información.

Señal Digital

Señal

Comúnmente llamamos señal a lo que transporta la información o datos dentro del sistema, sin embargo el concepto de señal puede corresponder a múltiples interpretaciones en función por ejemplo de la naturaleza de la misma.

Señales Digitales

Poseen valores finitos en función al tiempo; son señales que evolucionan en forma discreta, como por

ejemplo, las señales binarias dentro de una computadora, etc.

Características de los Sistemas A/D

·         Ambos son capaces de transportar señales inteligentes que contengan servicios de voz, audio y video.

·         Existen servicios que desde su origen son analógicos o digitales.

·         Las señales analógicas utilizan amplificadores.

·         Las señales digitales emplean repetidores regenerativos.

·      En la actualidad se emplean más los sistemas digitales como una evolución de los sistemas analógicos.

Son periódicas.

Poseen un número discreto (limitado) de estados. Si el número de estados posibles es 2, se llaman señales digitales binarias; si poseen más de 2 estados, se llaman señales digitales multi nivel.

La duración de los pulsos es igual siempre en las señales que vamos a ver. Esta duración la llamamos “T”, y su unidad es el segundo, aunque se utilizan los submúltiplos.

Velocidad de modulación (Vm): número de pulsos que una señal digital ejecuta por segundo, su unidad es badio.

·         Vm=Nºdebits/Tiempo

·         Vm=1/T

Velocidad de transmisión: número de bits que se envían o reciben por segundo en un sistema de transmisión de datos.

Vt=Vmx . Nº debits del pulso

Velocidad de transferencia de datos: esta dada por la cantidad media de bits que se  transmiten entre dos sistemas de datos.

·         Vtrans= Cantidad de bits transmitidos

·         tiempo empleado

Capacidad de un Canal: es la velocidad de transmisión máxima que se puede alcanzar en el canal.

Ancho de Banda

En las redes de computadores, el ancho de banda a menudo se utiliza como sinónimo para la tasa de transferencia de datos - la cantidad de datos que se puedan llevar de un punto a otro en un período dado (generalmente un segundo).

Señal en Banda Base

Señal modulante (Que contiene en sí el mensaje a transmitir) tal y como se presenta en su forma original, con su espectro sin corrimiento de frecuencia alguno.

En los sistemas de transmisión, la banda base suele usarse para modular una portadora. Durante ese proceso se reconstruye la señal original de la banda base.

Canales

Los medios y canales de los que se dispone en una empresa para solicitar, recibir y enviar información son básicamente el teléfono, el fax, el correo, la mensajería y el computador. Cada uno de estos medios o canales ofrece una serie de ventajas.

Hay que destacar, que cuando hablamos de medios nos referimos al sistema global que me da la posibilidad de mandar una información, y al referirnos a canales señalamos el recurso físico o humano por el cual definitivamente mandamos el mensaje.

Ejemplo:

TELÉFONO/FAX

La búsqueda de información por teléfono suele ser muy rápida y eficaz. Es muy importante disponer de un lista telefónica de elaboración propia con todos los teléfonos y fax de interés para la empresa: clientes, proveedores, fabricantes, distribuidores, centros de información, de documentación, librerías, información telefónica y asociaciones del sector.

Es importante señalar que la información obtenida por teléfono es muy rápida, pero no es oficial y, por tanto, no ofrece garantía de fiabilidad si no es confirmada por escrito vía fax, correo o personalmente.

CORREO

Si la información no es urgente, o si se quiere obtener por escrito, se puede solicitar por teléfono, por fax ,o bien por medio de una carta para que la envíen por correo, como, por ejemplo, el solicitar un catalogo de productos con sus características y precios. Cuando la información es importante, es mejor enviarla por correo certificado.

COMPUTADOR

La documentación obtenida puede presentarse de varias formas, audiovisual y sonora, utilizada en los disquetes de los computadores y en el CD- ROM.

Otro soporte es el óptico (láser) del CD- ROM que es la versión informática del compact disk de sonido, puede reproducir tantos discos de audio como los que contienen información computacional: imágenes, programas y datos.

MENSAJERÍA

Para recoger y enviar información escrita, importante, original o urgente, lo mejor es hacerlo a través de mensajeros. Las mensajeros ofrecen tarifas especiales a las empresas en función del volumen de trabajo, de la regularidad, etc.

Tipos de Redes (Comunicación)

a) CADENA: 

en este tipo de red, los miembros se traspasan información mediante la interacción con los integrantes continuos (pares), pero sin embargo, el círculo no se llega a cerrar. Habitualmente, esta tipología se da en las instituciones castrenses o en organismos altamente jerarquizados.

b) CIRCULO:en este tipo de red, al igual que la anterior, la información se transmite por los pares, con la diferencia de que el círculo se logra cerrar, mejorando el grado de descentralización y aumentando el feedback o retroalimentación.
c) ESTRELLA: en este tipo de red, todos los miembros están en igualdad de condiciones, pero los flujos son cruzados y no existe contacto con los pares. Esta red suele darse en grupos de alta cohesión cooperativa y de bajo índice social.d) RUEDA: 

éste es un modelo de red altamente centralizado, en el cual un individuo monopoliza la capacidad de conducción de los flujos comunicacionales. Este tipo de red funciona operativamente en grupos de fuerte coherencia interna, con objetivos claramente delineados. 

Una desventaja que presenta este modelo, es que al ofrecer poco debate interno, se cae en un elevado índice de errores, ya que existe carencia de feedback o retroalimentación.

e) TODOS LOS CANALES: este modelo es el ideal, el de máxima eficiencia y operatividad que se puede dar en una organización. En él, todos los individuos se interconectan, tanto con sus pares como con sus subalternos y superiores. Es el modelo utópico y democrático, que escasamente, se da en las organizaciones.

Tipos de Redes

Generalmente se dice que existen dos tipos de redes:

1.   Redes de igual a igual
2.  Redes organizadas alrededor de servidores (Cliente/Servidor)

Estos dos tipos de redes tienen diferentes capacidades. El tipo de red que debe instalar depende de los siguientes criterios:

•  Tamaño del comercio
•   Nivel de seguridad requerido
•   Tipo de actividad
•  Habilidades de los administradores disponibles
•   Volumen de tráfico en la red
•  Necesidades de los usuarios de la red
•  Presupuesto destinado al funcionamiento de la red (no sólo la compra sino también la actualización y el mantenimiento)

Diferentes tipos de redes

Se distinguen diferentes tipos de redes (privadas) según su tamaño (en cuanto a la cantidad de equipos), su velocidad de transferencia de datos y su alcance. Las redes privadas pertenecen a una misma organización. Generalmente se dice que existen tres categorías de redes:

·         LAN (Red de área local)

·         MAN (Red de área metropolitana)

·         WAN (Red de área extensa)

Existen otros dos tipos de redes: TAN (Red de área diminuta), igual que la LAN pero más pequeña (de 2 a 3 equipos), y CAN (Red de campus), igual que la MAN (con ancho de banda limitado entre cada una de las LAN de la red).

LAN

LAN significa Red de área local. Es un conjunto de equipos que pertenecen a la misma organización y están conectados dentro de un área geográfica pequeña mediante una red, generalmente con la misma tecnología (la más utilizada es Ethernet).

Una red de área local es una red en su versión más simple. La velocidad de transferencia de datos en una red de área local puede alcanzar hasta 10 Mbps (por ejemplo, en una red Ethernet) y 1 Gbps (por ejemplo, en FDDI o Gigabit Ethernet). Una red de área local puede contener 100, o incluso 1000, usuarios.

Al extender la definición de una LAN con los servicios que proporciona, se pueden definir dos modos operativos diferentes:

·         En una red "de igual a igual", la comunicación se lleva a cabo de un equipo a otro sin un equipo central y cada equipo tiene la misma función.

·         En un entorno "cliente/servidor", un equipo central brinda servicios de red para los usuarios.

MAN

Una MAN (Red de área metropolitana) conecta diversas LAN cercanas geográficamente (en un área de alrededor de cincuenta kilómetros) entre sí a alta velocidad. Por lo tanto, una MAN permite que dos nodos remotos se comuniquen como si fueran parte de la misma red de área local.

Una MAN está compuesta por conmutadores o routers conectados entre sí mediante conexiones de alta velocidad (generalmente cables de fibra óptica).

WAN

Una WAN (Red de área extensa) conecta múltiples LAN entre sí a través de grandes distancias geográficas.

La velocidad disponible en una WAN varía según el costo de las conexiones (que aumenta con la distancia) y puede ser baja.

Las WAN funcionan con routers, que pueden "elegir" la ruta más apropiada para que los datos lleguen a un nodo de la red.

La WAN más conocida es Internet.

MAQUINAS VIRTUALES

Una Máquina Virtual de Sistema es un programa que nos permite albergar un Ordenador Ficticio dentro de un Ordenador existente, es decir, un software que simula por completo el comportamiento de un Ordenador real sin que este exista, albergado virtualmente en un ordenador físico.

Este tipo de programas nos permitirán con un solo PC disponer de múltiples Sistemas Operativos funcionando simultáneamente usando tan solo una única máquina física. Las Máquinas virtuales tienen multitud de aplicaciones, nos permiten disponer de un ordenador con el que podemos funcionar sin miedo a estropear la configuración del ordenador anfitrión, podemos probar Sistemas Operativos nuevos en versión beta, instalar otros que no conocemos para familiarizarnos con los mismos y hacer experimentos de todo tipo sin correr ningún riesgo.

En una sola máquina Virtual podemos por ejemplo instalar varios PCS virtuales con distintos sistemas operativos y estudiar la forma de conectarlos en una red a través también de routers virtuales.

Otra utilidad primordial consiste en poder trabajar con aplicaciones que funcionan sobre distintos sistemas operativos al que posee el ordenador anfitrión, disponiendo de un solo Ordenador físico, esto a veces, resulta prácticamente imprescindible, cuando un ordenador con un sistema Operativo Servidor necesita trabajar con un programa que no corre sobre ese sistema servidor.

ALGUNAS MAQUINAS VIRTUALES

• VMware Workstation: Software desarrollado por EMC Corporation, empresa especializada en entornos de virtualización, es un programa completísimo y muy usado a nivel profesional, dispone de varias aplicaciones adicionales algunas de ellas gratuitas, nos permite incluso virtualizar un sistema físico real completo y transportarlo a cualquier ordenador anfitrión, es multiplataforma pudiendo instalarse sobre sistemas anfitriones Windows, Linux y Mac, evidentemente es una aplicación que en su versión completa es de pago, aunque algunas de sus aplicaciones son gratuitas.

• Virtual PC: Software propiedad de Microsoft, gratuito para instalar Windows XP sobre un Equipo Anfitrión con SO Windows 7, siempre y cuando la licencia de este sea legal. Solo funciona correctamente con Sistemas Windows tanto como Anfitrión o como Sistema invitado.

• Hiper-V: Es un Sistema de Máquina Virtual implementado en el Sistema Operativo Servidor Windows Server 2008, por lo tanto, está diseñado para funcionar exclusivamente sobre este Sistema Operativo quedando por lo tanto su uso relegado en la práctica al uso profesional.

• VirtualBox: Software desarrollado y propiedad de Oracle, completamente gratuito para uso no comercial, muy completo e indicado para el uso privado dada su gratuidad y eficacia, es además multiplataforma, siendo totalmente compatible con Sistemas Linux, Windows y Mac, muy recomendable para iniciarse en el mundo de la virtualización.

Código de Hamming

Es un código que se utiliza en la detección y corrección de errores que se producen en la transmisión de códigos binarios, la palabra de código se conforma por los bits de comprobación y los bits de información.

Para poder continuar con el desarrollo del código es necesario tener en cuenta algunas generalidades y conceptos básicos:

Código binario: Es una representación unívoca de las cantidades, de tal forma que a cada una de éstas se le asigna una combinación de símbolos binarios.

Distancia entre dos combinaciones binarias: Viene dada por el número de bits que hay que cambiar en una de ellas para obtener la otra.

Distancia mínima de un código: Es la menor de las distancias entre dos combinaciones binarias cualesquiera pertenecientes a dicho código

El código de Hamming agrega tres bits adicionales de comprobación por cada cuatro bits de datos del mensaje. El algoritmo de Hamming puede corregir cualquier error de un solo bit, pero cuando hay errores en más de un bit, la palabra transmitida se confunde con otra con error en un sólo bit, siendo corregida, pero de forma incorrecta, es decir que la palabra que se corrige es otra distinta a la original, y el mensaje final será incorrecto sin saberlo.

El algoritmo es el siguiente:

Posición 1: salta 0, comprueba 1, salta 1, comprueba 1, 

Posición 2: salta 1, comprueba 2, salta 2, comprueba 2, etc.

Posición 4: salta 3, comprueba 4, salta 4, comprueba 4, etc.

Posición 8: salta 7, comprueba 8, salta 8, comprueba 8, etc.

Posición 16: salta 15, comprueba 16, salta 16, comprueba 16, etc.

Regla general para la posición n es: salta n-1 bits, comprueba n bits, salta n bits, comprueba n bits...

En otras palabras, el bit de paridad de la posición 2k comprueba los bits en las posiciones que tengan al bit k en su representación binaria. Dicho a la inversa, el bit 13, por ejemplo, es chequeado por los bits 8, 4 y 1, al ser estos los de su representación binaria: 13=1101(2); 8=1000(2); 4=0100(2); 1=0001(2). Así, por ejemplo, para los primeros términos se tiene: En la Posición 1 (2^0 = 1), comprobaríamos los bits: 3, 5, 7, 9, 11, 13... En la Posición 2 (2^1 = 2), los bits: 3, 6, 7, 10, 11, 14, 15...En la Posición 4 (2^2 = 4), los bits: 5, 6, 7, 12, 13, 14, 15, 20, 21, 22, 23...En la Posición 8 (2^3 = 8) tendríamos: 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 24-31...

Siguiendo el algoritmo hasta completar la nueva cadena.

Consideremos la palabra de datos de 7 bits "0110101". Para ver cómo se generan y utilizan los códigos Hamming para detectar un error, observe las tablas siguientes. Se utiliza la d para indicar los bits de datos y la p para los de paridad. En primer lugar los bits de datos se insertan en las posiciones apropiadas y los bits de paridad calculados en cada caso usando la paridad par. 

La nueva palabra de datos (con los bits de paridad) es ahora "10001100101". Consideremos ahora que el bit de la derecha, por error, cambia de 1 a 0. La nueva palabra de datos será ahora "10001100100".

Si se analiza en la tabla anterior la paridad que se debe obtener a la derecha tras la llegada del mensaje sin errores debe ser siempre 0 (por cada fila), pero en el momento en que ocurre un error esta paridad cambia a 1, de allí el nombre de la columna "prueba de paridad 1". Se observa que en la fila en que el cambio no afectó la paridad es cero y llega sin errores.

El paso final es evaluar los bits de paridad (recuerde que el fallo se encuentra en d7). El valor entero que representan los bits de paridad es 11 (si no hubieran ocurrido errores este valor seria 0), lo que significa que el bit décimo primero de la palabra de datos (bits de paridad incluidos) es el erróneo y necesita ser cambiado.

Todos los bits cuya posición es potencia de dos se utilizan como bits de paridad (posiciones 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, etc.). Los bits del resto de posiciones son utilizados como bits de datos (posiciones 3, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 17, etc.). Cada bit de paridad se obtiene calculando la paridad de alguno de los bits de datos. La posición del bit de paridad determina la secuencia de los bits que alternativamente comprueba y salta, a partir de éste, tal y como se explica a continuación.

CODIGOS DE HUFFMAN

Definición : La codificación de Huffman es una técnica para la compresión de datos, ampliamente usada y muy efectiva.

Fichero con 100.000 caracteres. Se sabe que aparecen 6 caracteres diferentes y la frecuencia de aparición de cada uno de ellos es :

¿Cómo codificar los caracteres para comprimir el espacio ocupado utilizando un código binario?

Solución 1: Código de longitud fija

Para 6 caracteres se necesitan 3 bits (300000 bits)

Solución 2 : Código de longitud variable en el que los más frecuentes tienen el código más corto. Restricción : ningún código es prefijo de otro.

( 224000 bits )

Esta técnica de codificación se denomina código prefijo.

Codificación : Basta con concatenar el código de cada uno de los caracteres.

Ejemplo :

aabacd  º 0×0×101×0×100×111º 001010100111

Descodificación : Fácil porque ningún código es prefijo de otro código Þ NO hay ambigüedad.

Ejemplo :

101011101111011100 º  badadcf

¡ Es la única posibilidad !

Un árbol binario  es una forma de representar el código prefijo que simplifica el proceso de descodificación :

•  Las hojas son los caracteres.

•  El camino de la raíz a la hojas con la interpretación 0 a la izquierda y 1 a la derecha nos da el código de cada hoja.

Este sería el árbol binario de la codificación de longitud fija:

Y éste el de la codificación de longitud variable :

Dado T el árbol binario que corresponde a una codificación prefijo, es fácil averiguar el número de bits necesarios para codificar el fichero :

Para cada carácter c diferente del alfabeto C que aparece en el fichero,

• Sea f(c) la frecuencia de c en la entrada.
• Sea d_T(c)la profundidad de la hoja c en el árbol T, entonces el número de bits requeridos es :

B(T) = å  f(c)× d_T(c)

         cÎ C

B(T) nos da el coste de T.

Algoritmo Greedy

Huffman inventó un algoritmo voraz que construye una codificación prefijo óptima.

Construye un árbol binario de códigos de longitud variable de manera ascendente de modo que [MIN] B(T).

Ejemplo de funcionamiento

Fase 1. : Caracteres colocados en orden creciente de frecuencia.

Fase 2. y posteriores : Fusionar hasta obtener un sólo árbol manteniendo la ordenación creciente

código binario

Mi nombre en Números Binarios

TANIA = 01010100 01000001 01001110 01001001 01000001

LOPEZ= 01001100 01001111 01010000 0100101 01011010

PEREZ= 01000101 01000101 01010010 01000101 01011010