"Redes informáticas"

Telemática

Telematica es una palabra compuesta por los terminos "telecomunicaeiones" e "informatica".
En sus comienzos, las aplicaciones telematicas se limitaba a la utilizacion de enlaces de comunicacion (lineas telefonicas o vinculos especiales) para transmitir archivos.
Mas tarde, se incorporo al concepto la conexion de terminales remotas, es decir, en un sitio distante, con el sistema de computos, tal como si se estuviera trabajando localmente.
Por ultimo, y gracias al continuo avance de la tecnología, se logro la interconexion de dos o mas sistemas de computacion entre si, pudiendose trabajar con programas y desde terminales conectados a uno de ellos, (en forma local o remota) sobre archivos o interactuando con programas -situados en el otro.
Todas estas posibilidades, alternativas y connplementarias, estan comprendidos cuando hablamos de telematica.

En terminos generales, y como en el caso de la comunicacion humana, encontramos como elementos: un emisor, un canal y un receptor.

Conceptos básicos para la comunicación de datos

La comunicacion de datos mas elemental es aquella realizada entre una estacion de trabajo o computadora personal (PC) y un sistema de computos remoto -denomlnado anfitrion o, en ingles, host (por ejemplo, al ingresar a Internet desde una linea telefonica discada)- por medio de una linea telefonica comun, que utiliza los elementos graficados a continuacion:

Es habitual encontrar que un sistema trabaje con mas de una estacion remota. En tal caso la conexion de las estaciones se concentra para su ingreso en cl sistema central en dispositivos específicos, que pueden cubrir diferentes funciones.

Como sabcmos, la informacion en cl sistema de computacion se encuentra digitalizada; es decir, el lenguaje de comunicacion emplea conjuntos de "O" y "1" para representar los datos. En los vinculos de comunicacion tradicionales, la informacion -voz humana o datos de computadora- viaja en forma modulada, no digitalizada. Por tal motivo, para que el vínculo pueda transportar los datos es necesario "traducirlos" de digitales a modulados. Esta modulacion se realiza por medio de impulsos sobre el vínculo con diferente amplitud, frecuencia o fase.

La funcion del modem es modular la informacion enviada y demodular la informacion recibida.

El modem es un dispositivo que tronsforma la señal que envía la computadora en una señal q ue puede ser tronsmisible por el vínculo.

Los módems pueden ser internos (cuando estan dentro de la caja de la PC) o externos (cuando forman un equipo independiente conectado a la PC -normalmente en el puerto serial- y a la linea telefonica o al conector del sistema centrat o su periferico y a la linea telefonica). En cl caso de las computadoras portatiles, es comun que los modems externos sean tarjctas que se instalan en los puertos específicos de la maquina. Cualquiera sea la forma del modem, cumple la funcion antes indicada.
La velocidad de transmision es la medida de capacidad de transferencia de datos por el modem. Asi, en la actualidad, normalmente encontramos modems de 4800, 9600, 14.400, 28.800 y hasta 64.000 bps (bytes por segundo). Por supuesto, las velocidades son crecientes a medida que la tecnología avanza.

La velocidod real de transmision está condicionada por la capacidad de transmisión y la calidad del vinculo.

Si se trata de un vinculo de alta calidad, y su capacidad es similar a la del modem, es posible que se alcance la maxima velocidad que ofrece el modem.
Si el vinculo es de baja calidad, la velocidad real se reduce en el extremo (vinculos con nnucho ruido, como pueden ser lineas telefonicas ligadas o en mal estado), pudiendo interrumpirse la transmision.
En nuestro pais, cl avance logrado en la ultima decada del siglo pasado nos permite hoy disponer, en terminos generales, de vinculos de muy buena calidad.

Modos o modalidades de comunicación

Los modems de ambos extremos del canal o vinculo pueden realizar, según su interacción, diferentes modalidades o tipos de comunicacion, conocidos como:

Los diferentes tipos de vínculos: con continuidad física y sin continuidad física

Encontramos diferentes vinculos, algunos con continuidad física y otros sin ella. A continuacion, los describimos brevemente, mencionando las caractensticas comunes de aquellos utilizados en pequenas redes.

*Vinculos con continuidad fisica

-Par trenzado. Es el cable telef6nico comun. Permite la transmision en distancias cortas, normalmente no mas de un kilometro, aunque se puede alargar la distancia por medio de dispositivos que refuercen los envfos.

-Cable coaxll. Es el cable utilizado para las transmisiones de television. Se encuentran con diferentes capacidades. Permite transmitir mayor volumen de datos que el par telefónico.

-Fibra optica.Este cable, con base plastica o de vidrio, lleva senales opticas desde el emisor al receptor. En lugar de requerir un modem, requiere un conversor electrico-optico. El cable de fibra optica permite transmitir un volumen de datos aun mayor que el coaucil. Se encuentra con diferentes capacidades.

*Vinculos sin continuidad física

-Ondas de radio.

-Onda de espectro variado (spread spectrum).

-Microondas.

-Satelite (la antena terrena tiene que estar en contacto visual con el satelite).

-Telefonia celular.

-Ondas infrarrojas (cada vez más comunes para comunlcar computadoras portatiles e impresoras).

Estos vínculos presentan diferencias en cuanto a: volúmenes transmitidos , velocidad de transmisión, costo de instalacion y mantenimiento, etcetéra.
Cada vez son mas los canales que trabajan en forma digital, o sea que no requieren el proceso ds modulacion-demodulacion, si bien requieren equipamiento especifico en las puntas.
La velocidad de los canales digitales de alta capacidad (normalmente sobre fibra optica) se mide en "T"; un canal "T-1" tiene una velocidad de 1.544 Mbps.
Estos tipos de enlaces son utilizados por las empresas de comunicaciones para conectar proveedores de telefonía o Internet a las redes troncales, y para las redes troncales en sí mismas, por donde pasan las comunicaciones entre centrales y paises.

Reglas para la comunicación de datos. Los protocolos

Sl bien en la unidad 5 veremos los conceptos de redes y arquitectura de redes, para tratar el tema de protocolos adelantaremos que una red es un conjunto de equipos de computacion y/o sistemas de cómputos que interactuan entre si. Es decir, ya no hablamos de una terminal remota, sino de multiples terminales o sistemas interconectados.

Los protocolos establecen las reglas bajo las cuales se transmiten los datos de un punto a otro, de manera tal que el emisor pueda remitir ios datos al receptor y este los pueda interpretar.

*Los protocolos son necesarios por dos motivos:

-Para unificar el lenguaje, ya que diferentes equipos (de diferentes proveedores o, incluso, del mismo) pueden representar los datos, o su estructura, de maneras diferentes.

-Para permitir el ruteo, es decir, que los datos transmitidos por una red de multiples equipos y enlaces diferentes puedan encontrar la ruta entre el emisor y el receptor.

Asi, a traves de los protocolos de comunicación, los equipos que cumplen con un mismo protocolo pueden comunicarse, dado que hablan para afuera, entre ellos, el mismo idioma.

El CCITT (Comite Consultivo Internacional para Telegrafos y Telefonos) y la ISO (del ingles, Intemational Standars Organization, Organizacion Internacional de Estándares) han trabajado en el establecimiento de modelos para la generalización y unificacion de protocolos.
En tal sentido , en el amblto de la ISO, en 1977, se creo el Sub-comite de Interconexion de Sistemas Abiertos para desarrollar un modelo, conocido como modelo OSI (por sus primeras tres palabras en ingles Open Systems Interconnection Reference Model: Modelo de Referencia para la Interconexion Abierta de Sistemas), que sirviera de base para el establecimiento de protocolos estandar que permitieran la comunicacion entre los equipos que internamente "conversaran" en diferentes lenguajes.
Se identificaron siete niveles diferentes (conocidos como estratos o capas , en inglés layers) , donde cada capa se ocupa de una parte de la comunicacion e interactua solamente con las capas inmediatamente superior e inferior.
Esta separacion, estrictamente vinculada con cuestiones fisicas y logicas del proceso de comunicacion, facilita el trabajo modular, por pedazos, y asi cada proveedor de hardware y software, específicos de cada una de las capas, se puede concentrar en un problema menor, parcializado, resolviendolo de manera simple, lo que permite la concurrencia de multiples proveedores en la solucion del problema, con la unica restriccion de que cumplan con el estandar de la capa en la cual trabajan.
*Las siete capas establecidas por el modelo OSI (nornbre asignado a esta estructura) son:

1.Estrato fisico
Se ocupa de las interfaces fisicas del medio de transrnision. Establece elementos estandares , tales como el medio físico de transmision (par trenzado, coaxil, etcetera) el voltaje utilizado y los conectores o enchufes (cantidad de pines, separacion entre ellos, como los RS-232, paralelos, seriales, etcetera).

2.Estrato de encadenamiento de datos
Se ocupa del control de flujo de la transmisión. Permite la deteccion de errores en la transmision, y su recuperacion. Sin ocuparse del contenido de la transmision, se encarga de que lo enviado haya sido lo recibido. Como ejemplos podemos mencionar los protocolos X.25, HDLC, SDLC y BSC.

3. Estrato de red
Se ocupa de la asignacion de la ruta que deberan recorrer los datos. Arma los paquetes de datos -es decir, el conjunto de bytes que se envian juntos-, les antepone e! header o cabecera, con todos los datos necesarios para rutear el paquete (se separa en paquetes debido a que un mensaje puede ser demasiado grande, buscando un tamano apropiado para cada paquete, en funcion de las caracteristicas de los medios de transmision disponibles) por la red (como el domicilio en la correspondencia) y el trailer o cola, con el cierre del paquete y datos de control.

4. Estrato de transporte
Se ocupa del envio y la recepcion en sí misma. es el software que, en funcion de los datos de su header, envia cl paquete por cl vinculo correspondiente, lo recibe en los nodos o equipos intermedios, lo reenvia, haciendole seguir su ruta, y lo recibe finalmente en destino. Es, tambien, el que "reclama" un paquete perdido y recibido con errores.

5. Estrato de sesion
Es el que mancja la comunicacion entrc cada usuario y la maquina o sistema con el que se conecta. No se ocupa de los datos a transmitir en si, sino de la identificación del usuario y cl mantenimiento de la comunicacion. Se ocupa del establecimiento de: la comunicacion, cl inicio de la sesion, el mantenimiento de la sesion y el cierre de la sesion.

6. Estrato de presentación
Se ocupa de la forma en que los datos se transmiten, como el cifrado y descifrado la compresion de datos y demas.

7. Estrato de aplicaciones
Da algunos servicios estándares comunes , para que las diferentes aplicaciones puedan utilizarlos sin necesidad de escribirlos nuevamente, tales como: funciones para verificar las claves de usuarios y la transferencia de archivos.

El cumplimiento de estos estandares permite la conexión entre si de equipos que internamente "hablan" en diferente idioma; asi como la interconexión entre diferentes sistemas, adaptando la salida y la entrada al protocolo estandar del modelo OSI.
El protocolo TCP/IP (del ingles, transmition control profocol/lntemet protocol, protocolo de control de la transmisión/protocolo entre redes), desarrollado por el Departamento de Defensa de los EE.UU. se ocupa de los niveles tres y cuatro del modelo OSI. Permite establecer un vinculo logico entre emisor y receptor, y se encarga de la correcta transmision. Este protocolo se encuentra muy difundido en la actualidad

Las redes

Como hemos comentado, una red es un conjunto de equipos y/o sistemas de cómputos que interactuan entre sí. Esto permite compartir tanto información (los datos almacenados en uno o mas equipos pueden ser accedidos -leidos, actualizados- desde varios equipos) como equipamiento (impresoras, faxes, escaners, etcetera).
Se conoce como arquitectura de la red a la definicion de la estructura fisica de la red, incluyendo las funciones,que realiza cada nodo o equipo que la integra.
Los protocolos y los estandares de comunicacion, que comentamos en la unidad 4, cobran significativa importancia en las redes, debido a la multiplicidad de equipos que las integran.

Redes de áreas LAN (Topografía, Bus, Anillo, Estrella)

Una red de area local o LAN (del ingles, local area network) esta acotada geograficamente. en función del tipo de tecnologia de conexion que se utiliza -normalmente a un maximo de hasta un kilómetro-, en algunos casos por medio de la utilización de repetidoras.
Las LAN trabajan a altas velocidad de transmision (en el estadio tecnologico actual encontramos LAN que trabajan a 100 Mbps), permitiendo un elevado transito de datos, imagenes y voz.
Una LAN tipica cubre los puestos de trabajo de una empresa, pudiendo tener desde pocas estaciones y una impresora , hasta multiples servidores, varios miles de estaciones de trabajo y cientos de impresoras y otros dispositivos.
La interaccion entre ~os diferentes puestos es muy alta. Al tratarse de personas que trabajan en el misn~o ambito, la necesidad de intercambio de in~ormacion, de compartir archivos y dispositivos es elevada.

Asf, por ejemplo, en un piso con veinte posiciones de trabajo podemos encontrar una sola impresora laser ~de entre seis y veinte paginas por minuto) compartida por todos los colaboradores. Asimismo, un archivo generado o actualizado por un empleado puede ser consultado o tomado por otros para conti n uar con la labor. Al permiti r com parti r recu rsos, las LAN bri ndan a l as organ izaci ones un importante ~umento en la productividad.

Encontramos diferentes topologias de LAN, veamos las más comunes en sus formas mas típicas.

Topologia de bus

En la topologia de bus, todos los equipos se conectan a un cable (o bus), que tiene terminales en ambos extremos. Esto es: todos los equipos comparten el mismo cable; por lo tanto, todas las comunicaciones pasan por el cable, compartiendolo.
Los protocolos de comunicación se ocupan de la asignación de turnos para uso del cable. Esto se realiza en la topologia de bus principalmente por medio de un esquema de contencion. El equipo emisor "pide" el servicio de red y "escucha" si el bus esta ocupado, si lo esta contiene el mensaje hasta que el cable se libere, si no lo esta despacha el mensaje con su correspondiente header o cabecera, que indica el puesto de la red que debe recibirlo. Este esquema se conoce como sensor de portadora de acceso multiple con deteccion de colisiones, o CSMA/CS (del ingles, carrier sense multiple access/collision detection).
No obstante, si dos estaciones "escuchan" que no hay trafico en un mismo momento, puede darse el caso de que dos mensajes sean enviados simultaneamente. Si dos mensajes se encuentran simultaneamente en el cable en el mismo momento se produce un choque o colision, ambos se destruyen, y en funcion de los controles establecidos por los protocolos de comunicacion se reenvian, utilizando un algoritmo de reintentos que busca evitar que luego de una colision dos estaciones retransmitan simultaneamente.

Estos choques tienen mayor probabilidad de ocurrencia durante los momentos de mayor demanda y en redes de mayor cantidad de puestos. Las colisiones generan un trafico adicional que , si se trata de un momento de alta demanda, pueden congestionar más la red . En estos momentos es cuando los usuarios reconocen que la red está lenta; es decir, los tiempos de respuesta son mayores a los usualmente percibidos.
Para permitir el uso concurrente, el tamano maximo de cada mensaje esta acotado. Por lo tanto, si la cantidad de datos a enviar es grande se requeriran multiples rnensajes.
El bus (normalmente coaxil o fibra optica) tiene dos extremos finales. Los equipos se conectan a cualquier punto del cable mediante un conector en "T"(enchufe fisico), un transmisor-receptor (en ingles, transceiver) un cable de interface y un controlador, normalmente conocido como placa de red, con su correspondiente software de control que maneja el protocolo.
La topologia de bus mas utilizada es la Ethernet, desarrollada en 1980 en forma conjunta por DEC (Digital Equipment Corporation), Intel y Xerox.

Topología del anillo
En la topologia de anillo cada dispositivo se conecta a un cable cerrado que forma un anillo (a diferencia de la topologia de bus, no tiene terminales). En este caso tambien todos los equipos comparten el mlsmo cable, por lo tanto todas las comunicaciones pasan por el cable.
Los dispositivos (terminales, impresoras, etcétera) se con ectan con el anilla por medio de una repetidora. Cada dispositivo de red recibe los mensajes del dispositivo ubicado en lugar inmediatamcnte anterior y lo reenvia al posterior. Así, los rnensajes circulan por el anillo desde el dispositivo emisor hasta el dispositivo receptor.
El caso mús común de utilizacion de anillos es el token-ring (del ingles, token: senal, y ring: anillo), uti l izando el protocol o token -passing.
El token esta circulando continuamente por la red, cuando un dispositvo desea enviar un mensaje toma el token, le agrega cl mensaje y lo devuelve a la red. El mensaje, con su header, circula por las estaciones hasta llegar a la estacion destino, que toma y libera el token.
Para permitir el uso concurrente, cl tamano maximo de cada mensaje esta acotado. Por lo tanto si la cantidad de datos a enviar es grande se requeriran multiples mensajes.
La implementacion de topología de anillo mas utilizada es la token-ring , desarrollada por IBM.

En la topología de estrella cada equipo tiene un vinculo independtente con el servidor o conmutador central, que se ocupa de dirigir el "trafico" de la red.
La cantidad de dispositivos conectables y el rendimiento o performance de la red esta en relacion directa con la capacidad del servidor, ya que todas las comunicaciones pasan por el para su ruteo.
El tendido del cableado en este tipo de red resulta costoso, sobre todo, para el agregado de terminales o dispositivos nuevos.
Por ejemplo, al agregar una impresora al lado de una terminal, ya conectada a la red sobre una red token-ring o ethernet, el cableado de la nueva estacion debe llegar hasta un punto cualquiera del anillo o el bus (unos pocos metros, ya que la terminal adyacente se encuentra conectada), m ientras que en una configuracion estrella debe llegar hasta el servidor, probablemente ubicado en otro piso.

Los hubs son dispositivos que se conectan a la LAN y, a su vez, permiten la conexion de múltiples dispositivos en forma de estrella. Simplifican el cableado, ya que se puede trabajar, por ejemplo, con un bus principal o back-bone (columna vertical en ingles) al cual se conectan hubs locales, y a ellos las terminales e impresoras en forma de estrella.
Los hubs denominados "inteligentes" tienen microprocesadores que cumplen diferentes funclones de control del funclonamiento de la red y del tráfico.
Algunos pueden llmitar el flujo de informacion al back-bone, para el caso de comunicaciones entre dispositlvos conectados al mismo hub, reduciendo el tráfico sobre el bus principal; por ejemplo, en el caso de enviar una lmpresion desde una estacion de trabajo a una impresora conectada al mismo hub. Los hubs pueden conec~arse entre sí.

Redes de áreas MAN y WAN

Una red de area amplia o WAN (del ingles wide area network) tiene una cobertura geografica amplia.
Tipos específicos de red WAN son las redes de empresas que conectan varias LAN (ubicada cada una de ellas, por ejemplo , en un departamento o una sede especifica), las redes con cobertura ciudadana o MAN (del ingles, metropolitan area network, red de area metropolitana) y la red global Internet , que comentaremos al final de esta unidad.
Una WAN puede conectar terminales individuales entre si, como tambien multiples LAN.
La velocidad de comunicacion en una WAN depende de la capacidad de los vinculos utilizados y del tráfico sobre ellos. Los vinculos utilizados en una WAN son multiples, incluyen redes telefónicas conmutadas, lineas punto a punto, enlaces satelitales e inalambricos de todo tipo, redes de datos de conmutacion de paquetes.
En una WAN se evidencia la importancia de los estandares, ya que sin ellos seria imposible la interconexion de equipos de multiples proveedores, a traves de multiples vinculos tambien de diferentes proveedores.

Routers (ruteadores), bridges (puentes) y gafeways (compuertas o pasarelas).

Paracomunicar entre sí diferentcs LAN se utilizan dispositivos específicos , que se encargan de encaminar los paquetes transmitidos (leen el destino en el header y determinan el camino físico que el paquete debe seguir para llegar a destino) y realizar la conversion de protocolos, en el caso de interconectar redes LAN que utilizan entre si diferentes protocolos; por ejemplo ethemet y token-passing.

Redes de voz y datos

La tecnología digital permite multiplexar voz y datos sobre el mismo vinculo. La voz es digitalizada, y ya en forma digital es comprimida mediante la aplicacion de un algoritmo para su transmision. En el otro extremo esta se descomprime y se lleva a formato analogico.
Las centrales telefonicas actuales utilizan entre si vinculos que trabajan con voz digitalizada y comprimicla, ya que se optimiza la capacidad de transporte con relacion a la utilización de transmision de voz modulada.

Redes privadas y públicas

-Una red privada es aquella en que el trafico es rcalizado solamente por el propietario de la red, bien sea utilizando equipamiento propio o vinculos dedicados contratados. Como ejemplo de redes propias podemos mencionar, en general, las LAN. Tambien encontramos WAN propias en el caso de grandes empresas, que conectan todos sus edificios, sucursales y sedes por medio de una red de uso exclusivo.

-Una red publica es aquella en que el tráfico es realizado por multiples usuarios, al estilo de la red de telefonía pública. La red publica se ocupa de vincular al emisor y el receptor, garantizando que la comunicación se establece entre las puntas que la requieren. Como ejemplo de redes publicas podemos mencionar Internet, todos los usuarios se conectan a la misma red.
Dentro de una red publica podemos encontrar redes privadas virtuales (VPN, del ingles Virtual Private Network), siendo estas subconjuntos de vinculos (permanentes o dialados) que trabajan "aislados", logicamente, del resto.