QUÉ ES UNA LAN O RED DE ÁREA LOCAL

 

Una LAN (Local Area Network o red de área local) es una red cableada de pequeño tamaño, como la red de un hogar, que permite que los distintos dispositivos que están conectados puedan comunicarse entre ellos.

Los hogares de hoy día, cada vez con más equipos conectados a su LAN (Local Area Network)

Tener dos equipos conectados a través de la red del hogar nos ofrece muchas ventajas. Por ejemplo, si tenemos dos ordenadores, podemos acceder a los archivos que se encuentran en el disco duro de uno desde el otro (si quieres saber cómo se hace, clica aquí). Otra opción es conectar a la red un altavoz, para reproducir la música que está almacenada en un PC y controlar dicha reproducción desde un móvil (esto lo hago en mi casa, de ahí el ejemplo). La ventaja más conocida y utilizada es disponer de una impresora conectada a la red, la cual puede ser utilizada por cualquier dispositivo. Si esta misma impresora la conectásemos mediante USB a un PC, sólo podríamos imprimir desde éste, el resto no tendría acceso. Y, para terminar, la ventaja más evidente: la red nos permite compartir la conexión a Internet, ya que el router está conectado a la LAN y es el que permite a cualquier dispositivo acceder a Internet (clica aquí para saber más sobre el router).

 

Antes de empezar con los detalles de funcionamiento de una red local, repasemos rápidamente los otros tipos de red que existen en función de su tamaño, desde la más pequeña a la más grande.

WPAN (Wireless Personal Area Network, red de área personal)

Es una red que interconecta dispositivos muy próximos al punto de acceso. El ejemplo más claro lo tenemos en los equipos que soportan el protocolo bluetooth (auriculares, altavoces portátiles, móviles, etc.). Estas redes son de unos pocos metros y para uso personal. Para saber más sobre el protocolo bluetooth, clica aquí.

WLAN (Wireless Local Area Network, red de área local inalámbrica)

Una WLAN, más conocida como red wifi, es el equivalente a una LAN pero sin cables, la cual también tenemos habitualmente en casa. Podríamos decir que en la mayoría de hogares existen dos redes locales: una LAN y una WLAN. Como su nombre indica, los equipos se conectan mediante radiofrecuencia, evitando el uso de cables. Algunos equipos son capaces de conectarse a la LAN o la WLAN indistintamente (un PC portátil) y otros sólo a la WLAN (un móvil). Para saber más, clica aquí.

 

MAN (Metropolitan Area Network, red de área metropolitana)

Esta red interconecta las distintas LAN de una gran ciudad o área metropolitana y puede extenderse hasta unos 100 km.

WAN (Wide Area Network o red de área amplia)

Esta red interconecta varias LAN o MAN, independientemente de la distancia a la que se encuentren, pudiendo llegar a cubrir estados enteros. Internet se considera como la unión de multitud de redes WAN.

LAN vs MAN vs WAN

 

 

Una vez conocemos los tipos de redes que existen, vamos a ver cómo funciona la red de área local que podemos encontrar en la gran mayoría de hogares.

PROTOCOLO ETHERNET

La red de casa basa su funcionamiento en el protocolo Ethernet, o lo que es lo mismo, en el estándar IEEE 802.3. Esta norma contiene toda la información, detalles y criterios necesarios para lograr que una red Ethernet funcione perfectamente: características del cableado, conectores y equipos, formato de los paquetes de datos, etc.

 

Ethernet es un protocolo que permite el intercambio de datos entre equipos conectados a una LAN cableada. Cuando enviamos un documento desde nuestro PC a una impresora conectada en red, se produce un intercambio de datos entre ambos equipos, el cual se realiza según las reglas establecidas en este protocolo. Para centrarnos un poco, veamos antes como ha evolucionado el protocolo desde su creación hasta nuestros días de forma muy resumida.

 

EVOLUCIÓN DEL PROTOCOLO ETHERNET

 

En 1972, con las primeras versiones experimentales de Ethernet, la velocidad máxima de transmisión de la información era de 2.85 Mbps.

En 1982 la velocidad máxima subió a 10 Mbps mediante el uso de un coaxial fino.

 

En 1990 (versión 802.3i) se introdujo el uso del par trenzado UTP (Unshielded Twisted Pair), que confería más robustez a las comunicaciones al reducir la influencia en el cable de las interferencias electromagnéticas (EMI, Electromagnetic Interference).

En 1995 llegó Fast Ethernet (versión 802.3u), que alcanzaba los 100 Mbps.

 

En 1997 se introdujo la comunicación full duplex (transmisión y recepción simultáneos) y el control de flujo (la transmisión de datos se detiene temporalmente para evitar la pérdida de datos y lograr mayor eficiencia).

En 1999 se implementó el uso de Gigabit Ethernet (versión 802.3ab), que llega hasta los 1000 Mbps (la que tenemos en la actualidad en la mayoría de casas).

En el 2003 se introduce Ethernet a 10 Gbps (versión 802.3ae) y la posibilidad de que el propio cable de red pueda proveer de alimentación eléctrica al equipo (versión 802.3af, PoE, Power Over Ethernet).

 

Inicialmente, las redes Ethernet se restringían a una casa o edificio como máximo: en la actualidad pueden alcanzar un radio de más de 5 km. Estas velocidades y distancias máximas están íntimamente ligadas con el tipo de cable utilizado, igual que ocurre con el cable HDMI (ver en esta web):

- Cables de categoría 5 (CAT5) soportan hasta 100 Mbps

- Cables de categoría 5e (CAT5e) hasta 1000 Mbps

- Cables de categoría 6 (CAT6) permiten hasta 10 Gbps

 
Cable Ethernet categoría 5 (CAT5) de color azul
Cable Ethernet categoría 5e (CAT5e) de color amarillo
Cable Ethernet categoría 6 (CAT6) de color verde

 

 

LA DIRECCIÓN MAC O DIRECCIÓN FÍSICA

 

En una red Ethernet los dispositivos conectados se distinguen mediante su dirección MAC (Media Access Control Adress), que es un identificador único que los fabricantes asignan al equipo. También se conoce como dirección física y está formada por 48 bits, representados por dígitos hexadecimales, agrupados en 6 parejas. Las primeras tres se refieren al fabricante y las últimas tres al modelo del equipo en concreto.

 

Si quieres saber la dirección MAC de tu tarjeta de red, no tienes más que teclear el comando “ipconfig/all” en la ventana de comandos de Windows 10 y localizar los dígitos que aparecen junto al texto “Dirección física”:

 
Ejecutar comando Ipconfig/all en ventana de símbolo del sistema

 

 

La dirección MAC de mi tarjeta de red empieza por 00-D8-61, seguida de 3 pares más que oculto por seguridad.

 

Si quieres más detalles de cómo abrir la ventana de comandos, clica aquí.

PROTOCOLO CSMA/CD

 

Hasta 1997 las redes LAN-Ethernet funcionaban en modo half-dúplex o semidúplex, lo que implica que los equipos no podían emitir y recibir al mismo tiempo. El canal de comunicación entre dos equipos se asemeja a una carretera de un único carril: hasta que no termina de pasar un coche en una dirección no puede circular nada en la dirección contraria. Si lo intentan dos coches a la vez (dos paquetes de información enviados al mismo tiempo) colisionarán y la comunicación fracasará. Para evitar esto, se utiliza el protocolo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection), el cual regula y organiza el uso compartido del medio de transporte de la información, minimizando y gestionando las colisiones de datos.

 

El protocolo gestiona el uso del canal de forma similar a como lo haría un grupo de personas que conversan en una habitación de manera respetuosa. Es decir, cuando una persona está hablando, el resto sólo escucha. Cuando la persona deja de hablar el siguiente interlocutor empieza a conversar una vez está seguro de que nadie más necesita hacerlo. Si por accidente dos personas empiezan a hablar al mismo tiempo, ambas dejan de intentarlo inmediatamente y esperan un tiempo antes de reintentarlo.

 

El protocolo CSMA/CD se basa en la misma filosofía. El equipo examina el medio antes de transmitir para comprobar si está ocupado. Si está libre, el equipo envía un paquete y continúa atento para ver si otro dispositivo emite algún paquete antes de que el suyo llegue al destino. Si ningún otro equipo intenta transmitir datos durante el tiempo que el paquete necesita para llegar al receptor, la comunicación habrá tenido éxito. Si algún equipo intenta transmitir antes de que el paquete llegue a su destino, se producirá una colisión. La estación que la detecta envía una señal a todas las demás (señal JAM) para que lo sepan inmediatamente y de esta forma, los equipos que enviaron los paquetes que colisionaron y se perdieron lo vuelvan a intentar.

4 ordenadores comparten el medio de transmisión (protocolo CSMA/CD)

 

Este protocolo sólo tiene sentido en las comunicaciones half-dúplex como ya hemos comentado antes. En la inmensa mayoría de redes LAN‑Ethernet actuales la comunicación es full-dúplex, por lo que no existe la probabilidad de colisión y el protocolo CSMA/CD es meramente testimonial.

HARDWARE DE LA RED LAN-ETHERNET 

El hardware de la red del hogar se puede dividir en dos grupos bien diferenciados en cuanto al papel que juegan en el envío y recepción de paquetes de datos:

 

DTE (Data Terminal Equipment)

Son los equipos terminales de datos, como los PC, las impresoras, etc. Todos ellos están ampliamente analizados en las secciones 1 y 2 de esta web.

DCE (Data Communication Equipment)

Son los dispositivos de red que reciben y retransmiten las tramas o paquetes de información dentro de la red, como la tarjeta de red, los switches o conmutadores, el router, etc. Vamos a ver sus características principales.

LA TARJETA DE INTERFAZ DE RED

También conocida como NIC (Network Interface Card), tarjeta Ethernet, tarjeta LAN o simplemente adaptador de red. Permite el acceso a la red de un PC y suele venir integrada en la placa base del mismo, aunque también se pueden adquirir por separado, como la de la imagen. Esta tarjeta dispone de una dirección MAC según hemos visto anteriormente, la cual le sirve para identificarse en la red local, del mismo modo que la dirección IP nos sirve para identificarnos cuando estamos conectados a Internet

(clic aquí para saber más sobre la dirección IP).

Tarjeta de red PCI-Express

 

 

El SWITCH O CONMUTADOR

Un switch o conmutador permite que los equipos conectados en la red del hogar se comuniquen. Es importante remarcar que un switch sólo opera a nivel local, es decir, es incapaz de conectarnos a Internet o cualquier otra red que no sea la propia LAN en la que se encuentra instalado. Para conectarnos con otras redes y salir a Internet necesitamos un router. Clica aquí si quieres saber más sobre el switch.

Switch Hewlett Packard modelo NP ProCurve Networking, de color negro y plateado

 

 

EL ROUTER

El router, también llamado enrutador, direccionador, encaminador o rúter, es el equipo que permite a nuestro PC y resto de dispositivos conectarse a Internet. Cualquier dato que enviemos o recibamos de la red global pasará necesariamente por el router, por lo que podemos considerarlo como nuestra puerta de entrada/salida a Internet.

Conectores LAN, WAN, WLAN y fuente de alimentación de un router.

 

 

En la mayoría de casas podemos encontrar un router “3 en 1”, con las siguientes funciones:

-Un router propiamente dicho, con conector WAN para acceso a Internet (conector azul en la foto anterior).

-Un switch, normalmente de 4 puertos (conectores amarillos).

-Un punto de acceso inalámbrico para la WLAN, que se puede activar o desactivar (botón ON-OFF).

Si quieres saber más sobre el router, clica aquí.

FORMATO DE LA TRAMA ETHERNET

Hasta el momento hemos hablado del envío de datos o paquetes de información a lo largo de los cables de la LAN. También hemos insistido en que cada equipo se identifica con su dirección MAC y que existen equipos DTE (la información empieza y termina en ellos) y equipos DCE (redirigen las tramas de datos), pero no hemos comentado nada del “aspecto” que tienen dichos paquetes o tramas de datos, formados por unos y ceros, pero muy bien organizados.

Empecemos echando un vistazo a la siguiente imagen:

 
Formato de la trama Ethernet, en diferentes colores para mejor comprensión

Cada paquete de datos se compone de los grupos de bytes de la imagen anterior. El contenido de cada grupo es el siguiente:

 

Preamble o preámbulo + SFD

Sirve para advertir al dispositivo receptor que llega una nueva trama. Es una manera de darle tiempo a prepararse (sincronizarse). El preámbulo termina con el SFD (Start Frame Delimiter), que indica el inicio inminente de la trama.

 

Destination Address o dirección destino

Es la dirección MAC a la que va dirigida la trama o paquete.

 

Source Address o dirección origen

Es la dirección MAC del dispositivo que emite el paquete.

 

VLAN Tag

Campo opcional que indica la pertenencia a una VLAN.

 

Type

Indica qué protocolo se ha utilizado para confeccionar el campo siguiente User data.

 

User Data

Contiene los datos transmitidos, la información de utilidad que se pretende enviar.

 

CRC

Es un Control de Redundancia Cíclica, calculado por el emisor del mensaje en función de los bits de la trama y recalculado por el receptor. Si el valor calculado por ambos coincide, el receptor considera la trama como válida.

 

GAP

Aunque no aparece en la imagen, al final de cada trama se introducen 12 bytes vacíos para espaciar una trama de la siguiente.

 
Logo Wifi en color púrpura y redondeado

 

 

LAN O WLAN

 

Como ya comentamos al inicio de esta sección, la diferencia entre una LAN y una WLAN está en que la primera hace uso del cable como medio de transporte de la información y la segunda utiliza el aire para el envío de datos. Veamos cuales son las ventajas e inconvenientes de cada una.

 

ESTABILIDAD DE LA SEÑAL

La información que viaja a través del cable está protegida contra interferencias externas, por lo que es extremadamente fiable. El cable es un par trenzado que evita en gran medida que se induzcan corrientes parásitas, logrando así una señal muy estable. La velocidad de nuestra conexión será constante, sin subidas ni bajadas ni pérdidas de conexión inesperadas. La conexión por cable es ideal para jugar a Call of Duty o Fortnite, en los que un bajón momentáneo de velocidad puede hacernos perder la partida de inmediato.

 

Las señales de radio que viajan por el aire para darnos cobertura wifi están mucho más expuestas y son sensibles a interferencias electromagnéticas externas, como el microondas o la wifi del vecino. Además, las paredes son un obstáculo importante, que reduce la cobertura de la señal y limita la máxima velocidad a la que nos podemos conectar en según qué habitación.

 

SEGURIDAD

Resulta mucho más fácil piratear una señal de radiofrecuencia que una comunicación que viaja por cable, ya que la información es interceptable por cualquiera que se encuentre en las cercanías. En cambio, la información que viaja a través del cable está a salvo de terceros.

 

COSTE E INFRAESTRUCTURA

Lógicamente, una red cableada es más cara que una inalámbrica, además de más complicada de instalar. Cuantos más puntos de acceso se quieran instalar en casa, más metros de cable hay que tirar, lo que incrementa el coste de forma rápida.

 

TAMAÑO DEL PUERTO RJ-45

Algunos dispositivos como smartphones, tablets, lectores electrónicos, consolas de juegos portátiles y los ordenadores portátiles más finos no disponen de espacio físico para incorporar un conector RJ-45 como el de la imagen, por lo que siempre se conectarán a la WLAN y nunca a la LAN. Es por esto que la conectividad wifi es indispensable en cualquier hogar, acompañando a la red cableada y dando soporte a todas las necesidades de conexión que se nos puedan presentar.

Conector RJ-45 en color azul

 

www.elmanitasdelpc.com

 

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