Monografias de Rdes

4. Medio de transmisión

Por medio de transmisión se entiende el soporte físico utilizado para el envío de datos por la red. La mayor parte de las redes existentes en la actualidad utilizan como medio de transmisión cable coaxial, cable bifilar o par trenzado y el cable de fibra óptica. También se utiliza el medio inalámbrico que usa ondas de radio, microondas o infrarrojos, estos medios son más lentos que el cable o la fibra óptica.
Cualquier medio físico o no, que pueda transportar información en forma de señales electromagnéticas se puede utilizar en redes locales como medio de transmisión.
Las líneas de transmisión son la espina dorsal de la red, por ellas se transmite la información entre los distintos nodos. Para efectuar la transmisión de la información se utilizan varias técnicas, pero las más comunes son: la banda base y la banda ancha.
Los diferentes tipos de red: EtherNet, TokenRing, FDDI, etc. pueden utilizar distintos tipos de cable y protocolos de comunicación.

4.1. Cable coaxial
Hasta hace poco, era el medio de transmisión más común en las redes locales. El cable coaxial consiste en dos conductores concéntricos, separados por un dieléctrico y protegido del exterior por un aislante (similar al de las antenas de TV).

Existen distintos tipos de cable coaxial, según las redes o las necesidades de mayor protección o distancia. Este tipo de cable sólo lo utilizan las redes EtherNet.
Existen dos tipos de cable coaxial:
• cable Thick o cable grueso: es más voluminoso, caro y difícil de instalar, pero permite conectar un mayor número de nodos y alcanzar mayores distancias.
• cable Thin o cable fino, también conocido como cheapernet por ser más económico y fácil de instalar. Sólo se utiliza para redes con un número reducido de nodos.
Ambos tipos de cable pueden ser usados simultáneamente en una red. La velocidad de transmisión de la señal por ambos es de 10 Mb.
Ventajas del cable coaxial:
• La protección de las señales contra interferencias eléctricas debida a otros equipos, fotocopiadoras, motores, luces fluorescentes, etc.
• Puede cubrir distancias relativamente grandes, entre 185 y 1500 metros dependiendo del tipo de cable usado.

4.2. Cable bifilar o par trenzado

El par trenzado consta como mínimo de dos conductores aislados trenzados entre ellos y protegidos con una cubierta aislante. Un cable de este tipo habitualmente contiene 1, 2 ó 4 pares, es decir: 2, 4 u 8 hilos.

Par trenzado

Cable de par trenzado
Los cables trenzados o bifilares constituyen el sistema de cableado usado en todo el mundo para telefonía. Es una tecnología bien conocida. El cable es bastante barato y fácil de instalar y las conexiones son fiables. Sus ventajas mayores son por tanto su disponibilidad y bajo coste.
En cuanto a las desventajas están la gran atenuación de la señal a medida que aumenta la distancia y que son muy susceptibles a interferencias eléctricas. Por este motivo en lugar de usar cable bifilar paralelo se utiliza trenzado y para evitar las interferencias, el conjunto de pares se apantalla con un conductor que hace de malla. Esto eleva el coste del cable en sí, pero su instalación y conexionado continua siendo más barato que en el caso de cables coaxiales. Tanto la red EtherNet como la TokenRing pueden usar este tipo de cable.

4.3. Fibra óptica
Es el medio de transmisión más moderno y avanzado. Utilizado cada vez más para formar la "espina dorsal" de grandes redes. Las señales de datos se transmiten a través de impulsos luminosos y pueden recorrer grandes distancias (del orden de kilómetros) sin que se tenga que amplificar la señal.

Por su naturaleza, este tipo de señal y cableado es inmune a las interferencias electromagnéticas y por su gran ancho de banda (velocidad de transferencia), permite transmitir grandes volúmenes de información a alta velocidad.
Estas ventajas hacen de la fibra óptica la elección idónea para redes de alta velocidad a grandes distancias, con flujos de datos considerables, así como en instalaciones en que la seguridad de la información sea un factor relevante.
Como inconveniente está, que es el soporte físico más caro. De nuevo, no debido al coste del cable en sí, sino por el precio de los conectores, el equipo requerido para enviar y detectar las ondas luminosas y la necesidad de disponer de técnicos cualificados para realizar la instalación y mantenimiento del sistema de cableado.

5. Capacidad del medio: Ancho de banda

El método de transmisión hace relación a la capacidad del medio para transmitir información. El ancho de banda nos indica la capacidad máxima del medio.
Ancho de banda: es la diferencia entre la frecuencia más alta y más baja de una determinada onda. El término ancho de banda hace referencia a la capacidad del medio de transmisión, cuanto mayor es el ancho de banda, más rápida es la transferencia de datos.
Por encima del ancho de banda las señales crean una perturbación en el medio que interfiere con las señales sucesivas. En función de la capacidad del medio, se habla de transmisión en banda base o transmisión en banda ancha.

Banda base
Las redes en banda base generalmente trabajan con mayor velocidad de transmisión que las redes de banda ancha, aunque la capacidad de estas últimas de transmitir por varios canales simultáneamente pueden hacer que el flujo total de datos sea prácticamente el mismo en ambos sistemas.
La transmisión de banda base utiliza señales digitales sobre una frecuencia. Utiliza toda la capacidad del canal de comunicaciones para transmitir una única señal de datos.

7. Método de acceso

El método de acceso a red es la manera de controlar el tráfico de mensajes por la red. Hay dos métodos de acceso de uso generalizado en redes locales: el acceso por contención, llamado también acceso aleatorio y el acceso determinístico.
Básicamente, el método de acceso por contención permite que cualquier usuario empiece a transmitir en cualquier momento siempre que el camino o medio físico no esté ocupado. En el método determinístico, cada estación tiene asegurada su oportunidad de transmitir siguiendo un criterio rotatorio.
7.1. Acceso por contención, aleatorio o no determinístico

Los métodos aleatorios o por contención utilizan redes con topología en bus; su señal se propaga por toda la red y llega a todos los ordenadores. Este sistema de enviar la señal se conoce como broadcast.
El método de contención más común es el CSMA(Carrier Sense Multiple Access) o en castellano Acceso Multiple Sensible a la Portadora. Opera bajo el principio de escuchar antes de hablar, de manera similar a la radio de los taxis. El método CSMA está diseñado para redes que comparten el medio de transmisión. Cuando una estación quiere enviar datos, primero escucha el canal para ver si alguien está transmitiendo. Si la línea esta desocupada, la estación transmite. Si está ocupada, espera hasta que esté
Si dos estaciones inician la transmisión simultáneamente se produce una colisión de las señales. La estación emisora, cuando detecta la colisión, bloquea la red para asegurar que todas las estaciones involucradas procesan el envío como erróneo. Entonces, cada estación espera un periodo corto de tiempo fijado aleatoriamente, antes de intentar transmitir de nuevo.
Aunque estos métodos puedan parecer imprecisos son de hecho muy exactos. Bajo condiciones de carga normales, raras veces ocurren colisiones y cuando aparecen, el emisor lo reintentará hasta que envíe su mensaje.

7.2. Acceso determinístico
El segundo de los métodos más usados es el de acceso determinístico. El sistema especifica (determina) qué estación es la que puede transmitir en cada instante de tiempo.
El método determinístico más usado es- el Token Passing o paso de testigo. En una red Token Passing una secuencia especial de bits, el testigo, recorre la red de una estación a otra siguiendo un orden predeterminado. Cuando una estación quiere transmitir, espera que le llegue el testigo y lo guarda; envía su mensaje que circula por toda la red hasta volver a la estación emisora, entonces libera el testigo que viaja hasta la siguiente estación de red.
Los sistemas Token Passing están diseñados para resistir fuertes cargas de trabajo. Al ser un sistema ordenado, una red local usando el método Token Passing puede aprovechar el ancho de banda de trabajo hasta en un 90%. En principio, en un sistema con mucho tráfico, los retardos son menores usando métodos de acceso determinístico (Token Passing) que por contención (CSMA/CA-CD). Sin embargo, en un sistema sin mucha carga el método de contención es bastante más rápido y eficaz.
Uno de los factores más importantes que se deben tener en cuenta para evaluar el comportamiento de una red es el número de estaciones. En las redes con acceso determinístico el token (testigo) circula a través de la red, teniendo cada estación derecho a transmitir antes de que se inicie una segunda vuelta. En una red de acceso por contención (aleatorio) el factor crítico será la carga de la red. La degradación del rendimiento es más predecible en una red Token Passing que en una CSMA/CD.
Algunos ejemplos de redes de acceso determinístico son la TokenRing de IBM y la Arcnet de Datapoint.

8. Datagramas

Cada red tiene perfectamente definido el sistema físico de transporte de información. El bloque de información básico que circula por la red se denomina datagrama, y tiene una estructura y tamaño característico para cada red:
• Cabecera o header: tiene un tamaño definido y contiene la dirección de origen, la dirección de destino, el tamaño real de la información que transporta y tipo de servicio (protocolo o layer) que atiende. También contiene los datos temporales.
• Segmento de datos o body: tiene un tamaño definido, aunque no necesariamente ocupado. Normalmente la información que se quiere enviar debe dividirse siendo necesario emplear varios datagramas.
Algunas redes emplean más de un tipo de datagramas. Así por ejemplo, las redes con método de acceso determinístico emplean datagramas distintos para el token y para la información.
9. Protocolos

Se entiende por protocolo el conjunto de normas o reglas necesarios para poder establecer la comunicación entre los ordenadores o nodos de una red. Un protocolo puede descomponerse en niveles lógicos o capas denominados layers.
El comité 802 del IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) desarrolla protocolos estándares divididos en capas que se corresponden con el modelo de 7 niveles de la ISO (International Standards Organization).
Para ilustrar la necesidad de un protocolo puede pensarse en el siguiente ejemplo, tomado de un campo totalmente distinto al de las redes de ordenadores, pero con problemas afines de transporte:
Suponga que se quiere trasladar los restos de un arco románico desde un monte hasta otro país. Con este fin se numeran las piezas, se desmonta en orden, según unas normas; las piezas se agrupan en contenedores numerados. Se realiza un primer transporte hasta un puerto de mar en contenedores (containers). En el puerto, los containers se agrupan y otra empresa de transportes los envía por vía marítima al país de destino. Puede suceder que los containers se envíen en distintos barcos, con escalas distintas… En el puerto de destino la compañía naviera reagrupará los containers y los traspasará a la empresa de transporte terrestre, que los entregará al arquitecto en el lugar de emplazamiento. Allí en un orden inverso al empleado en origen se desagruparán las piezas y se montará el arco.
Al estudiar este ejemplo, se encuentra un paralelismo con otro ejemplo como puede ser el envío de una información entre usuarios de ordenadores en un hospital:
Suponga –por ejemplo– que quiere enviar una imagen de rayos-X, o el texto correspondiente a un historial clínico, de un departamento de un hospital a otro departamento.
Los datos que componen la imagen o el historial deben dividirse puesto que por su tamaño no puede emplearse un único datagrama. Además, esta información debe circular por una red con distintos soportes físicos y velocidades (coaxial, fibra óptica, etc.) y luego, por fin, recomponerla en el otro ordenador. Estos procesos plantean las siguientes cuestiones:
1. ¿Qué criterio se sigue para numerar las piezas originales?
2. ¿Con qué criterio se agrupan en las unidades de transporte (containers)?
3. ¿Cómo se ha decidido el tamaño de esas unidades de transporte en cada uno de los medios físicos?
4. ¿Qué criterio se emplea para reagrupar la información al llegar a un nuevo puerto (tipo de red)?; hay que tener en cuenta que los envíos pueden ir por distintos caminos, y llegar primero, los que salieron más tarde…
5. ¿Qué criterio se sigue para desagrupar la información?
Los protocolos establecen todas las reglas correspondientes al transporte en sus distintos niveles. Cada nivel de abstracción corresponde a un layer.
En un nivel se trabaja con la aplicación que maneja la información que se desea transportar; en otro se carga la información en los datagramas; otro nivel controla el acceso al medio… En el ordenador que recibe la información, los layers trabajan de forma análoga al que envía, pero en sentido inverso: controla el acceso al medio, lee los datagramas, reagrupa la información, y pasa los datos a la aplicación.

11. Internet: una red de redes
Internet es una red mundial de redes de ordenadores, que permite a éstos comunicarse de forma directa y transparente, compartiendo información y servicios a lo largo de la mayor parte del mundo.
Para que dos ordenadores conectados a Internet puedan comunicarse entre sí es necesario que exista un lenguaje en común entre los dos ordenadores. Este lenguaje en común o protocolo es un conjunto de convenciones que determinan cómo se realiza el intercambio de datos entre dos ordenadores o programas.
Los protocolos usados por todas las redes que forman parte de Internet se llaman abreviadamente TCP/IP y son:
• Un protocolo de transmisión: TCP (Transmission Control Protocol)
• El protocolo Internet: IP (Internet Protocol)
Internet no es una red de ordenadores en el sentido usual, sino una red de redes, donde cada una de ellas es independiente y autónoma. Abarca a la mayor parte de los países, incluyendo miles de redes académicas, gubernamentales, comerciales, privadas, etc.
11.1. Anfitriones (host)

Se conoce como anfitrión o host a cualquier ordenador conectado a la red, que disponga de un número IP que presta algún servicio a otro ordenador.
11.2. Ordenador local y ordenador remoto

Ordenador local (local host o local computer): es el ordenador en el que el usuario comienza su sesión de trabajo y el que se utiliza para entrar en la red. Es el punto de partida desde el cual se establecen las conexiones con otros ordenadores
Ordenadores remotos (remote host): aquellos con los que el usuario establece contacto a través de Internet y pueden estar situados físicamente en cualquier parte del mundo.

11.3. Clientes y servidores
El modelo cliente-servidor es uno de los mecanismos habituales para el intercambio de servicios e información en las redes de ordenadores y, en particular en Internet.
Cuando se utiliza un servicio en Internet como visualizar un documento de hipertexto se establece un proceso en el cual entran en juego dos partes:
• El programa cliente: el usuario ejecuta en el ordenador local una aplicación que se pone en contacto con el ordenador remoto para solicitar la información deseada.
• El programa servidor: es el programa del ordenador remoto que provee la información requerida por el usuario local.
Los términos cliente y servidor se usan también para referirse a los ordenadores en los que se ejecutan esos programas:
• Ordenador cliente: el ordenador que solicita un servicio
• Ordenador servidor: el que responde al pedido

11.3.1. Funciones del programa cliente
1. Gestionar la comunicación con el servidor:
o solicita un servicio
o recibe los datos enviados por el servidor
o gestiona los datos a nivel local
1. Manejar el inferfaz con el usuario:
o presenta los datos en el formato adecuado
o dota al usuario de las herramientas y los comandos necesarios para poder utilizar las prestaciones del servidor de forma sencilla
11.3.2. Funciones del programa servidor
Transmite la información de forma eficiente, sin tener que preocuparse de atender a cada uno de los usuarios conectados. Así, un mismo servidor puede atender a varios clientes al mismo tiempo.

12.3. Protocolos TCP/IP y paquetes de información
Cuando se transfiere información de un ordenador a otro ésta no se transmite de una sola vez, sino que se divide en pequeños paquetes. Así las líneas de transmisión, los routers y los servidores no se monopolizan por un solo usuario durante demasiado tiempo.
Generalmente por los cables de la red viajan paquetes de información provenientes de diferentes ordenadores y con destinos diferentes. Esta forma de transmitir información se denomina "conmutación de paquetes". Cada paquete de datos contiene:
-una porción de la información real que se quiere transmitir
-otros datos necesarios para el control de la transmisión
-las direcciones IP de los ordenadores de destino y de partida
Todas las operaciones relacionadas con el encaminamiento de los paquetes de información y la inclusión de etiquetas con las direcciones IP de origen y destino están determinadas por el protocolo IP.
Para que los ordenadores puedan hablar entre sí es necesario el protocolo de control de transmisión (TCP). Este protocolo:
-divide la información en paquetes del tamaño adecuado
-numera esos paquetes para que puedan volver a unirse en el orden correcto
-añade cierta información extra, necesaria para la transmisión y posterior descodificación del paquete. También para detectar posibles errores en la transmisión.
El software de TCP en el ordenador remoto se encarga de extraer la información de los paquetes recibidos, estos no tienen por qué llegar en el orden en el que fueron enviados, TCP se encarga de ensamblarlos en el orden correcto.