Informatica

En la actualidad, hay redes en todas partes y la tecnología de redes evoluciona con rapidez. Justo cuando piensa que ya comprende su red inalámbrica en el hogar, llegan tecnologías como 802.11n, MIMO y WPA2. Aunque la tecnología de red se mantiene en evolución, se basa en un conjunto bastante estable de conceptos. Si comprende los elementos básicos de una red presentados en este modulo le resultará fácil trabajar con las nuevas tecnologías de red. Para poder definir una red, es conveniente fijar los términos correspondientes a ETD, ECD o ETCD. Al respecto, se recomienda ver definiciones usadas por el ITU-T en estándares de la serie X. En general, definimos como ETD a un Equipo Terminal de Datos, capaz de generar y/o procesar información y transmitirla y/o recibirla a través de los circuitos de control que cumplen el rol de controlador de comunicaciones y que podrán ser internos o externos a la unidad de procesamiento.

 

En general, definimos como ETCD a un Equipo de Terminación del Circuito de Datos, que tiene la función de actuar como interfaz entre el controlador de comunicaciones y el medio físico que actuará como enlace. En una terminología anterior, se lo denominaba también ECD por Equipo de Comunicaciones de Datos. Definición de red Una red de telecomunicaciones es un conjunto de medios técnicos instalados, organizados, operados y administrados con la finalidad de brindar servicios de comunicaciones a distancia. En particular, decimos que una red de computadoras, es una red de telecomunicaciones de datos que enlaza a dos o más ETD. Debe notarse que el concepto de red es independiente de la cantidad de enlaces que comprende. Para estudiar las redes, se pueden hacer distintos enfoques, según las características que se analizan, y cada una de éstas da lugar a uno o varios tipos de red específicos. Así, podemos estudiarlas según:  Su carácter  La naturaleza de los datos que transportan  Su disponibilidad  Su extensión o cobertura  Su topología Las redes según su carácter Según el modo de ser utilizadas y compartidas, las redes son de carácter público o privado. Redes públicas Una red de comunicaciones tiene carácter público cuando los requerimientos necesarios para ser usuarios de la misma, no tienen otra restricción que la disponibilidad de los medios técnicos. Para el análisis, no interesa si al servicio se accede a título gratuito u oneroso.

 

Las redes públicas son generalmente de conmutación de paquetes o de conmutación de circuitos (ver más adelante: Según su disponibilidad), y los servicios son prestados por compañías que se dedican a transportar señales, llamadas prestadores o carriers, dando cobertura tanto urbana (local) como interurbana (larga distancia). Redes privadas Una red de comunicaciones tiene carácter privado, cuando es operada con un fin determinado y sus usuarios pertenecen a una o varias corporaciones con intereses específicos en las mismas. En la práctica, una red privada puede ser una red con facilidades de una pública. En este caso, el cliente proporciona todo el equipamiento de conmutación y alquila enlaces entre distintos lugares. De este modo, el término privado se refiere al hecho de que la organización tiene el uso exclusivo de todo o una parte de ella, sin compartir los recursos de la red pública dentro de la cual funciona. Las redes según las señales que transportan Según la naturaleza de las señales que transportan, las redes pueden ser analógicas o digitales. Es importante diferenciar que las características de analógica o digital debe conferirse a la señal de datos y no al enlace. Para obtener una definición sistemática de señal analógica y digital, los contenidos de la clase Introducción a la Informática. De todos modos, en general los enlaces aptos para el transporte de señal digital tienen características físicas inherentes al material y particularidades constructivas distintas a los usados para transportar señales analógicas; pero bajo ciertas condiciones, pueden usarse unos para los fines del otro, es decir que un analógico puede transportar señal digital y viceversa.

 

Habitualmente, se termina hablando de un enlace digital en lugar de un enlace apto para el transporte de señal digital. Redes analógicas Son las redes que son concebidas y equipadas para el transporte de señales analógicas. Son el medio de transporte de señal más difundido, ya que en sus orígenes estas redes fueron concebidas para la transmisión de voz, y éste es un fenómeno que si bien es naturalmente analógico, en el momento de su mayor expansión no había tecnología para su desarrollo digital. Siguen siendo las más usadas actualmente, ya que se trabaja sobre la base instalada de las redes públicas de telefonía y éstas se encuentran disponibles con una cobertura mundial y con inmensas inversiones de capital. Son económicas frente a las redes digitales. Sus servicios están normalizados internacionalmente por el ITU-T que es el Comité de Telecomunicaciones de la Unión Internacional de Telefonía, y esta normalización permite disponer de interfaces estándares con equipos ETD. Redes digitales Son las redes diseñadas y equipadas para el transporte de señales digitales, y surgieron ante la necesidad de transmitir digitalmente mensajes codificados digitalmente.

 

Hoy, la tendencia es la digitalización de transmisión y conmutación en las redes, por:

-  simplicidad de diseño;  facilidad de construcción de circuitos integrados;

- posibilidad de regenerar las señales sin necesidad de amplificación;

- minimización del ruido y la interferencia;

- capacidad para transportar concurrentemente voz, imagen y texto. Los requerimientos de comunicación actuales, junto a las nuevas tecnologías, han hecho posible la existencia de Redes Digitales de Servicios Integrados –RDSIconocidas por su sigla en inglés ISDN - integrated switched data network. Podemos encontrar como mayores aplicaciones la telefonía digital, el fax, el transporte de datos, correo electrónico, televisión, alarmas, telemedición y control. Además, ha avanzado la tecnología de las centrales de conmutación, siendo éstas totalmente controladas por computadoras. Todo esto ha permitido que estas redes ganen paulatinamente mercado, al bajar sus costos y aumentar su confiabilidad, mejorando sus prestaciones. Existen estándares en las redes digitales, sobresaliendo por lo difundidos: T1 y E1. Son redes digitales nacidas como de alta velocidad y que hoy funcionan como plataformas básicas para transportes de mayores prestaciones. T1 es un estándar de EEUU de 1,5 Mbps mientras que E1 es un estándar europeo de 2 Mbps. En nuestro país se utiliza estándar E1. Según su disponibilidad Según sea la disponibilidad que el usuario tiene para acceder a un enlace y la posibilidad que tenga de establecer siempre la misma ruta para los datos, las redes se clasifican en redes de circuitos dedicados y redes de conmutación. En las primeras, dos ETD siempre disponen del enlace, el que a su vez tiene una trayecto o camino conocido. En las segundas, los ETD deben necesariamente tomar acciones para disponer del enlace. Además, en estos últimos el camino no es necesariamente igual que la última vez que se estableció, y cuando los ETD terminan de usarlo ya no les pertenece.

 

Enlaces dedicados Es un camino de comunicación –trayecto- estáticamente definido entre dos sistemas que se comunican ya sea por un enlace físico determinado o bien por una traza lógicamente definida por completo dentro de un sistema de comunicaciones. Este sistema puede, de todos modos, ser multiplexado y/o conmutado. Normalmente, estos circuitos cuando se encuentran en redes de cobertura interurbana o urbana, se alquilan mensualmente y mantienen una conexión permanente entre dos emplazamientos fijos, que por ello se llama punto a punto. Se usan para crear redes privadas: pueden ser líneas de grado de voz utilizando un módem en cada extremo, o líneas digitales como T1, T3 o fraccionales. Un circuito dedicado también puede existir lógicamente en redes de conmutación de paquetes, tales como X25 o Frame Relay que son sendos protocolos para la transmisión de datos en redes de conmutación de paquetes. Este circuito no existe físicamente como punto a punto, sino que es una definición lógica y se establece virtualmente sobre la red, predefiniendo un camino para la transmisión. Por esta razón, se lo conoce como Circuito Virtual Permanente. Redes conmutadas Cuando las redes no tienen las características de un enlace dedicado, entonces decimos que son redes conmutadas porque debe establecerse la ruta de datos –o trayecto- antes de comenzar la comunicación entre dos sistemas de transmisión. La ruta establecida podría incluso ser dinámicamente alterada sin que se altere la comunicación entre los ETD, dependiendo del tipo de red.

 

De acuerdo a cuál sea la tecnología empleada y la técnica para conmutar, encontramos redes de conmutación:

 

- de circuitos (circuit switching),  de paquetes (packet switching).

 

- de mensajes (messages switching). Independientemente de cuál analicemos, las características principales de ellas son:

- La transmisión no puede ser preestablecida o preacondicionada, por cuanto los circuitos que se establecen y las rutas de los datos empleadas podrán cambiar de sesión en sesión.

- Cuando la comunicación se corta, se libera el enlace.

- El costo es generalmente una función del tiempo de conexión o una función de la cantidad de datos transmitidos. Un esquema de enlace conmutado, podría verse como en la figura

 

2. Conmutación de circuitos La conmutación de circuitos es el proceso de definir la ruta y conectar bajo demanda a dos o varios DTE, y permite la utilización exclusiva de sólo un circuito de datos durante la comunicación. Con este sistema, el estado natural de un ETD es desconectado. Cuando desea establecer una comunicación, toma acciones concretas antes de comenzar la transmisión, lo que se denomina acciones en tiempo de conexión. Estas acciones hacen que la red reaccione estableciendo el circuito - es decir, la ruta - de datos estáticamente, la que no podrá ser cambiada durante la comunicación. Los parámetros de la comunicación, tales como velocidad de transmisión, tipo de protocolo, etc., se negocian entre los ETD y la red en tiempo de conexión. La sesión de comunicación, es decir el tiempo que dura una comunicación completa entre dos ETD, suele llamarse una llamada.

 

3. Conmutación de paquetes Se denomina un paquete de datos a una cadena de bits datos y/o de bits de control, organizada según una longitud y formato determinado dependiente del protocolo de capa de red. La conmutación de paquetes es el proceso de transmisión de datos en el cual la entidad de controlada es el paquete (Unidad de Datos del Protocolo de Red, en términos del modelo OSI) por medio de paquetes provistos de direcciones, en el cual el canal está ocupado solamente durante la transmisión del paquete, estando inmediatamente antes o después disponible para la transmisión de cualquier otro paquete de cualquier otro ETD que comparta la ruta. La red de conmutación de paquetes es una típica red de malla - todos contra todos - que soporta múltiples usuarios concurrentemente enviando cada uno paquetes con distintos destinos. Se encontrará frecuentemente la ilustración de una nube simbolizando la red de conmutación de paquetes. Esto obedece al hecho de existir en ella muchas conexiones y rutas físicas diferentes que un paquete puede seguir para alcanzar su destino, y por ello se dice que es una red de cualquiera contra cualquiera, contrariamente a la de conmutación de circuitos, que proporciona una conexión temporariamente dedicada entre dos ETD. En las redes de conmutación de paquetes, los nodos se encargan de encaminar los paquetes. En este caso, recibe el nombre de nodo al sitio de la red que interconecta a varios enlaces, que tiene capacidad de computación y que está diseñado para transferir paquetes desde una línea a otra, en función de parámetros de diseño, porque el nodo tiene que tomar la decisión de colocar el paquete en la mejor ruta.

 

De todos modos, la mejor ruta es la que mejor se adecua a sus parámetros de diseño, dado que dos criterios básicos determinan al nodo, según qué se quiera optimizar:  el tiempo de respuesta: mínimo tiempo en la red por la ruta más corta, o  el menor tráfico: tránsito por la ruta más descongestionada. Los nodos también cumplen un importante papel en el control de errores, mediante la verificación de los paquetes transmitidos y recibidos. Las redes de conmutación de paquetes son redes de prestación de servicios de comunicaciones y, desde este punto de vista, se diferencian por los servicios que prestan, que pueden ser:  Orientados a la conexión: también llamados de prestación de circuitos virtuales, requieren el establecimiento de una sesión entre dos ETD antes de comunicarlos, con el propósito de garantizar una comunicación fiable. Nótese que los paquetes deben ser entregados secuencialmente en el orden emitido, independientemente de la ruta que cada uno siga individualmente.  No orientados a la conexión: son para realizar transmisiones sin compromiso de secuenciamiento. Estos servicios no requieren negociación en tiempo de conexión relativos a la sesión de comunicación dado que cada paquete es una entidad en sí misma. El concepto principal de las redes de conmutación de paquetes, es el de circuito virtual. Un CV es un camino a través de una red de conmutación de paquetes que se comporta como si fuera un enlace dedicado, proporcionando para los ETD una sesión orientada a la conexión. La característica distintiva es que tiene un trayecto definido - en realidad predefinido - a través de una red que tiene muchos trayectos. Técnicamente, no obstante, las trazas o trayectos pueden variar a lo largo de la sesión para evitar una congestión, o una indisponibilidad de enlaces - líneas caídas. Un circuito virtual puede ser:  Circuito Virtual Permanente (PVC, por permanent virtual circuit): Conexión entre dos ETD que se define por adelantado - normalmente en tiempos anteriores a la conexión, es decir cuando se negocia la contratación - y por lo tanto tiene un tiempo de establecimiento muy pequeño - insignificante frente a otros tiempos. Cuando dos ETD están enlazados por este tipo de circuitos, la única actividad necesaria para comenzar la sesión entre ellos es que se enciendan.  Circuito Virtual Conmutado (SVC, por switched virtual circuit): Es la conexión temporal establecida por la red para dos ETD, que durará sólo el tiempo necesario para el desarrollo de la sesión. Se establecerá a pedido de uno de los ETD y ante la aceptación del otro. Esta negociación se lleva a cabo durante el tiempo de conexión. Para que el enlace se establezca, el ETD además de encenderse debe tomar acciones de establecimiento La red podría ser de paquetes o de mensajes del circuito, equivalente a discar para hablar por teléfono.

 

Estas acciones desencadenan el despacho de un paquete - también llamado trama - de control que se llama paquete de llamada, que es el que negocia el establecimiento del enlace. Conmutación de mensajes El concepto de mensaje usado aquí, no corresponde al de la UDP de capa 7 OSI, sino al de una unidad de intercambio independiente que no necesita ser secuenciada. Las redes de conmutación de mensajes son, en la práctica, un caso especial de la conmutación de paquetes, pero en las cuales lo que transita son mensajes –también llamados celdas, con las siguientes características:  Las información está contenida en paquetes unitarios y no se admite secuenciamiento.  La longitud de los mensajes es, intrínsecamente, variable.  Los nodos se limitan al control de destino. Por lo demás, se puede aplicar a ésta los conceptos generales de conmutación de paquetes.