📌 En síntesis: Diferencias funcionales entre switches capa 2/3 y routers, conmutación de paquetes, medios de transmisión de par trenzado, fibra y Wi-Fi.
Guía técnica desarrollada por el equipo de Proyecto Luna para formación profesional y consulta técnica abierta.
Introducción En la cuarta semana del curso de equipos personales, exploraremos los elementos fundamentales que constituyen una red informática funcional. Desde los dispositivos intermediarios y finales hasta los medios de transmisión, comprenderás cómo se interconectan para formar una red eficaz. Además, abordaremos herramientas y conceptos esenciales, como IPv4, comandos de red y el modelo TCP/IP, que sirven de base para diseñar, configurar y diagnosticar redes en el entorno actual.
Figura 1: Redes.
- Equipos intermediarios Los equipos intermediarios permiten la conectividad entre dispositivos dentro de una red y el enrutamiento de datos. Entre los principales se encuentran:
🌐 Router
Un router recibe y envía datos en redes informáticas. Los routers a veces se confunden con los concentradores de red, los módems o los switch de red. No obstante, los routers pueden combinar las funciones de estos componentes y conectarse con ellos para mejorar el acceso a Internet o ayudar a crear redes empresariales. Este dispositivo interconecta redes y enruta datos basándose en direcciones IP. También traduce direcciones privadas en públicas mediante NAT (Cisco Networking Academy, n.d.).
Figura 2. Conexión de router.
🌐 Switch
Permite la comunicación entre dispositivos dentro de la misma red local (LAN) mediante direcciones MAC, optimizando el flujo de datos (Tanembaum, 2011).
Los switches son piezas de construcción clave para cualquier red. Conectan varios dispositivos, como computadoras, access points inalámbricos, impresoras y servidores, en la misma red dentro de un edificio o campus. Un switch permite a los dispositivos conectados compartir información y comunicarse entre sí.
Figura 3. Conexión de switch.
📌 Access point
Un access point (AP) es un dispositivo de red que permite que los dispositivos con capacidad inalámbrica se conecten a una red cableada. Es más simple y fácil instalar para conectar todas las computadoras o los dispositivos de la red que usar cables.
Figura 4. Conexión de access point.
- Equipos finales Los equipos finales o host, son dispositivos que actúan como puntos de inicio o destino en una red. Estos equipos permiten la interacción directa del usuario con los recursos de la red y son esenciales para el intercambio de datos. Su propósito principal es enviar, recibir y procesar información. Básicamente todos los que tienen dirección IP son equipos finales: computador, servidor, tablet, smartphone, impresora, etc.
Figura 5: Dispositivos finales.
- Medios de transmisión Los medios de transmisión constituyen los canales a través de los cuales viajan los datos dentro de una red. Estos medios pueden clasificarse en alámbricos e inalámbricos, dependiendo de si utilizan cables físicos o señales de radio para establecer la conexión.
3.1 Medios alámbricos Los medios alámbricos requieren cables físicos para transferir datos entre dispositivos en una red. Son muy utilizados en redes locales (LAN) debido a su alta velocidad y confiabilidad. 3.1.1 Cableado estructurado (par trenzado UTP) Consta de cuatro pares de cables trenzados que reducen la interferencia electromagnética (EMI). Se utiliza comúnmente en redes Ethernet.
Figura 6. Cable par trenzado.
a) Ventajas: ● Económico y fácil de instalar. ● Compatible con la mayoría de dispositivos de red modernos. ● Adecuado para distancias cortas y medianas (hasta 100 metros sin amplificación). b) Desventajas: ● Susceptible a interferencias EMI y RFI si no está blindado. De par trenzado, protege a la señal de la interferencia. Envoltura exterior, protege al cable de cobre del daño físico. Aislamiento plástico codificado por colores, aísla eléctricamente a los cables entre si e identifica a cada par.
● Limitaciones en la velocidad y distancia comparado con otros medios como fibra óptica. 3.1.1.1 Clasificación de categorías de par trenzado La categoría de un cable UTP (Unshielded Twisted Pair) es fundamental, porque determina la velocidad y la frecuencia de transmisión de datos, así como la capacidad del cable para minimizar interferencias electromagnéticas (EMI) y de radiofrecuencia (RFI). Se detallan a continuación. 1) UTP categoría 5 Velocidad Características 100 Mb/s a 100 MHz
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El primer UTP de 4 pares ampliamente adoptado que reemplazó al UTP cat. en las LAN de Ethernet.
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El mismo se fabrica con un estándar más alto que la cat. 3 para permitir una mayor velocidad de transfe rencia de datos. Tabla 1. Categoría 5. 2) UTP categoría 5e Velocidad Características 1 Gb/s a 100 Mhz
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Fabricado con un estándar más alto que Cat. 5 para permitir una mayor velocidad de transferencia de datos.
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Mayor cantidad de vueltas por pie que Cat. 5 para prevenir de mejor manera las EMI y RFI de origen externo. Tabla 2. Categoría 5e.
- UTP categoría 6 Velocidad Características 1 Gb/s a 250 Mhz (cat. 6a - 500 Mhz)
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Fabricado con un estándar más alto que Cat. 5e para permitir una mayor velocidad de transferencia de datos.
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Mayor cantidad de vueltas por pie que la Cat. 5e para prevenir mejor las EMI y RFI de origen externo.
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Es posible que tenga un separador plástico para separar los pares de cables dentro del cable y prevenir mejor las EMI y RFI.
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Es una buena opción para clientes que utilizan aplicaciones que requieren de una gran ancho de banda como videoconferencia y juegos.
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La Cat. 6a cuenta con un mejor aislamiento y rendimiento de la Cat. 6. Tabla 3. Categoría 6. 3.1.1.2 Esquemas de cable de par trenzado El cableado estructurado es una parte fundamental de las redes alámbricas, ya que garantiza la correcta transmisión de datos entre dispositivos. Existen dos estándares principales para el cableado de par trenzado en redes Ethernet: T568A y T568B. Estos estándares definen el orden de los colores de los hilos en los conectores RJ- 45, asegurando la interoperabilidad entre dispositivos de red y minimizando errores de conexión. A continuación, se muestra los tipos de conexión en T568A y T568B:
Figura 7. Esquema de conexión T568A y T568B.
3.1.2 Fibra óptica La fibra óptica es uno de los medios de transmisión más avanzados en las redes modernas, gracias a su capacidad para transportar grandes volúmenes de datos a alta velocidad y a largas distancias. Utiliza la luz como medio de transmisión, lo que la hace inmune a interferencias electromagnéticas y extremadamente eficiente en términos de ancho de banda. Etiquetas de color T568A W/G Verde con raya blanca G Verde W/O Naranja con raya blanca BL Azul W/BL Azul con raya blanca O Naranja W/BN Marrón con raya blanca BN Marrón Etiquetas de color T568B W/O Naranja con raya blanca O Naranja W/G Verde con raya blanca BL Azul W/BL Azul con raya blanca G Verde W/BN Marrón con raya blanca BN Marrón
Figura 8. Estructura de la fibra óptica.
a) Ventajas: ● Soporta anchos de banda muy altos (hasta 1 Tbps). ● Inmune a interferencias electromagnéticas y radiofrecuencias. ● Excelente para conexiones de larga distancia (varios kilómetros sin repetidores). b) Desventajas: ● Más costoso que los cables de cobre. ● Su instalación y reparación requieren personal técnico capacitado (Tanembaum, 2011). 3.1.2.1 Tipos de medios de fibra óptica 1) Fibra óptica monomodo (SMF) ● Núcleo pequeño. ● Usa la tecnología láser para enviar un rayo de luz. ● Largas distancias. Revestimiento Material de refuerzo Búfer Cubierta Núcleo
Figura 9. Estructura de fibra óptica SMF.
- Fibra multimodo (MMF) ● Núcleo más grande. ● Usa LED para enviar luz. ● La luz se inyecta en diferentes ángulos. ● Más económico. ● Ancho de banda de hasta 10 Gb/s hasta a 550 metros.
Figura 10. Estructura de fibra óptica MMF.
Produce una única trayectoria recta para la luz Núcleo de vidrio = 9 micrones. Revestimiento de vidrio de 125 micrones de diámetro. Revestimiento polímero. Permite varias trayectorias para la luz Núcleo de vidrio = 50/62,5 micrones Revestimiento de vidrio de 125 micrones Revestimiento
3.1.3 Cable coaxial El cable coaxial es un medio de transmisión alámbrico ampliamente utilizado en redes de comunicación, especialmente en sistemas de televisión por cable, internet de banda ancha y redes locales antiguas. Su diseño robusto y su capacidad para transmitir señales de alta frecuencia lo hacen adecuado para aplicaciones específicas que requieren estabilidad y protección contra interferencias externas. Está compuesto por un núcleo de cobre rodeado por una capa aislante, un blindaje metálico y una cubierta exterior.
Figura 11. Estructura de cable coaxial.
a) Ventajas: ● Resistente a interferencias externas. ● Más robusto que el par trenzado en ambientes ruidosos. Conectores coaxiales BNC Tipo N Tipo F Envoltura exterior Blindaje de cobre trenzado Aislamiento plástico Conductor de cobre
b) Desventajas: ● Menor flexibilidad y mayor peso, lo que dificulta su instalación. ● Costos más altos en comparación con el cableado UTP. 3.2 Medios inalámbricos Los medios inalámbricos no dependen de cables físicos, ya que utilizan ondas electromagnéticas (radiofrecuencia) para transmitir datos. Son esenciales en redes que requieren movilidad o conexiones temporales.
🔹 Wi-Fi
Tecnología inalámbrica que utiliza frecuencias de radio (2.4 GHz y 5 GHz) para conectar dispositivos dentro de un área limitada. a) Ventajas: ● Flexibilidad para conectar múltiples dispositivos sin cables. ● Fácil de configurar y expandir. b) Desventajas: ● Susceptible a interferencias de otros dispositivos electrónicos. ● Menor seguridad si no se utilizan métodos de encriptación como WPA2 (Cisco Networking Academy, n.d.).
🔹 Bluetooth
Tecnología que permite la comunicación inalámbrica entre dispositivos a corta distancia (hasta 10 metros).
a) Ventajas: ● Bajo consumo de energía. ● Ideal para redes personales (PAN) entre dispositivos como auriculares, teléfonos y computadoras. b) Desventajas: ● Rango de alcance limitado. ● Velocidad de transferencia más baja que Wi-Fi. 4. Conceptos clave ● IPv4: dirección de 32 bits que identifica dispositivos en una red. Ejemplo: 192.168.0.1 (Tanembaum, 2011). ● Máscara de Subred: determina la parte de red y host en una dirección IP. Ejemplo: 255.255.255.0. ● Gateway o puerta de enlace: dirección IP que permite la comunicación con otras redes, generalmente asignada al router. ● Comandos de red: - Ping: verifica la conectividad entre dispositivos enviando paquetes. - Tracert: muestra la ruta que siguen los datos hacia un destino. - Ipconfig /all: proporciona detalles de la configuración IP del dispositivo (Cisco Networking Academy, n.d.).
- Modelo TCP/IP El modelo TCP/IP es un estándar de comunicación que organiza el intercambio de datos en cuatro capas principales: Capa de aplicación Interacción directa con el usuario (HTTP, FTP). Capa de transporte Garantiza la transmisión confiable de datos (TCP, UDP). Capa de internet Maneja el enrutamiento de paquetes (IP). Capa de acceso a red Gestiona la conexión física y lógica de los dispositivos. Tabla 4. Modelo TCP/IP.
💡 Conclusión
En resumen, la fibra óptica, el cable coaxial y el cableado estructurado UTP, junto con los estándares de conexión y las categorías de red, son elementos clave para garantizar el rendimiento y la confiabilidad en las comunicaciones modernas. La elección adecuada de medios y configuraciones permite satisfacer las crecientes demandas de ancho de banda, estabilidad y seguridad. Con el dominio de conceptos esenciales, es posible diseñar redes eficientes y escalables que respondan a las necesidades actuales y futuras.
Referencias Cisco Networking Academy. (n.d). ITE Versión 7, Capítulo 3. Cisco Systems, Inc. Recuperado de https://www.netacad.com Prieto, A., et al. (2006). Introducción a la Informática. Editorial McGraw- Hill. Sucerman. (n.d.). Redes: Unidad 1, Lección 1. Recuperado de https:// contenidos.sucerman.com/nivel3/redes/unidad1/leccion1.html Tanembaum, A. S. (2011). Redes de Computadoras. Prentice Hall.
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📚 Fuentes y lecturas recomendadas
- Tanenbaum, A. S. (2020). Sistemas y Arquitecturas de Computación.
- Sommerville, I. (2019). Ingeniería del Software (10ª ed.). Pearson.
- Pressman, R. S. (2021). Software Engineering: A Practitioner’s Approach.
