Redes
Una red informática es una serie de computadoras conectadas entre sí, comunicandose para transmitir información entre todas las partes.
Cada uno de los dispositivos conectados a esa red se llama “nodo”. Un nodo no es cualquier cosa conectada a la red, si no que debe ser un punto activo de comunicación (recibir o enviar datos, procesar e interactuar con el resto). Por ejemplo; un servidor que provee de una página web es un nodo, una persona usando su navegador web es un nodo, un router es un nodo pero un repetidor de señal (que recibe la misma y, como dice su nombre, la repite para que no pierda su potencia) no es un nodo debido a que es pasivo.
Y cada uno de esos nodos se comunican mediante “protocolos”; un protocolo es una serie de pasos y procedimientos a seguir por parte de dos o más actores (computadoras, personas, grupos, etc) para poder comunicarse de forma efectiva entre sí. Permitame la informalidad, un ejemplo de esto es el saludo de Los Magios (en Los Simpson) entre el plomero y Homero para identificarse entre sí como miembros, si presta atención verá que ambos deben seguir un procedimiento muy específico para reconocerse entre sí.
En las redes informáticas hay muchos protocolos a diferentes niveles/capas. Cuando decimos “niveles” ó “capas” nos referimos a las diferentes divisiones que hay para identificar que protocolo se debe usar en casos y aplicaciones específicas. Este agrupamiento y categorización se conoce como; “modelo OSI”.
Modelo OSI
El modelo OSI (Open Systems Interconnection), estandarizado en el RC1122 y el RC1123 (ambos del año 1989) es uno (modelo) que provee las bases comunes para la coordinación de múltiples estándares que tienen como fin la intercomunicación de sistemas separados físicamente.
Si te mareaste, dejame que te lo diga más simple (pero pecando un poco de no ser tan correctamente técnico); para X forma de transmitir información (internet, cable, wifi, bluetooth, etc) , sea digital o físico, se debe seguir Z protocolo.
| Capa / Nivel | Nombre | Método de transmisión de la información | Propósito |
|---|---|---|---|
| 7 | Aplicación | Datos digitales | Uso, transmisión, formateo, estructuración, envío, recibimiento e impresión (mostrar en pantalla) de los datos entre dos o más programas |
| 6 | Presentación | Datos digitales | Representación de los datos entre dos o más programas para una correcta validación humana |
| 5 | Sesión | Datos digitales | Manejo de sesiones; transmisión de datos entre nodos autenticados y autorizados en una red multi nodos |
| 4 | Transporte | Datos digitales | Transmisión de paquetes de datos en redes multi-nodos en diferentes ubicaciones físicas con requerimientos de carga/descarga y tiempos de respuesta |
| 3 | Red | Paquetes | Transmisión de marcos de datos de la capa 2 pero en redes con múltiples nodos en diferentes ubicaciones físicas |
| 2 | Conexión/enlace de datos | Marco | Transmisión de los marcos de datos entre dos nodos separados físicamente |
| 1 | Física | Bits (en forma de pulsos eléctricos) | Transmisión de bits a traves de un medio físico |
Capa 1 - Física
Es la capa más básica y fundamental de las comunicaciones.
Esta capa es la responsable de la transmisión como recepción de datos no estructurados, en forma de bits, a través de un medio (puerto Ethernet, placa wifi, etc). Debido a esto, en esta capa los dispositivos convierten las señales digitales en pulsos eléctricos o lumínicos (que luego viajan por el cable ethernet, fibra óptica o como ondas por el espacio-tiempo) cuando se envian datos y vice versa cuando se reciben.
Para convertir electricidad, luz en datos y vice versa, se basan en estándares que definen; voltajes de operación, amperajes, lumens, tiempos de cambio y de pulso, distancias máximas de transmisión, así como las formas de acceder a los pines físicos para tales operaciones, entre otras cosas. Realmente acá no puedo profundizar demasiado, ya que acá interviene mucho la electrónica (área en que conozco poco) pero creo que se entiende que acá intervienen todas las formas en que un microcontrolador realiza operaciones con los periféricos físicos para poder transmitir y recibir información mediante dispositivos físicos cableados o inalámbricos.
Ejemplos; cables coaxial de cobre, y cable de fibra optica.
| Cable coaxial |
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| Fibra optica |
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Capa 2 - Enlace
La capa de enlace es la que se encarga de empaquetar los grupos de bits en tramas, listas para viajar entre dos nodos directamente conectados. Imaginala como el “control de aduanas” de la red: se asegura de que la información salga correctamente de un dispositivo y llegue al siguiente sin contratiempos, detectando y, en algunos casos, corrigiendo errores mediante técnicas como la comprobación de redundancia cíclica (CRC).
En esta capa se trabaja con direcciones físicas (como las direcciones MAC), y se establecen los parámetros de comunicación en el nivel más cercano a lo “tangible” (cables, ondas, etc.). Si algo anda mal, es aquí donde se nota la falla antes de que el problema se propague a las capas superiores.
Ejemplos; cable Ethernet, el protocolo PPP (Point to Point Protocol).
| Cable ethernet |
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Aca no tenemos un dispositivo especifico, si no una serie de fabricantes que crean los chips de red que se encargan de tales operaciones. Se pueden encontrar en modems, routers y las placas de red (Ethernet como WiFi) de notebooks, smartphones, etc.
Capa 3 - Red
La capa de red es la ruta lógica que decide “por dónde va” la información. Una vez que ya tenemos las tramas listas, esta capa las divide en paquetes y se encarga del enrutamiento, es decir, determinar la mejor ruta para que cada paquete llegue a su destino, aunque tenga que saltar por varias redes y subredes en el camino.
Aquí entran en juego protocolos como el IP (Internet Protocol), que asigna direcciones lógicas y facilita la comunicación a través de redes globales. Tambien otros protocolos como el “Internet Control Message Protocol” (ICMP), conocido vulgarmente como “ping”.
En pocas palabras, la capa de red es como el GPS que indica la ruta más eficiente en un entramado de caminos interconectados.
Capa 4 - Transporte
La capa de transporte se dedica a que la comunicación sea “end-to-end”, es decir, que los datos viajen de forma segura y ordenada entre el emisor y el receptor. Funciona como el servicio de mensajería que se asegura de que cada paquete de información llegue intacto y en el orden correcto.
Utilizando protocolos como TCP (para comunicaciones confiables) o UDP (cuando la velocidad es prioritaria sobre la fiabilidad), esta capa segmenta y reensambla la información. Es el equivalente digital a que, si mandás un paquete por correo, éste no se pierda ni se mezcle con otros en el tránsito.
Capa 5 - Sesión
La capa de sesión es la coordinadora de la conversación entre dos dispositivos. Se encarga de iniciar, gestionar y finalizar las “llamadas” o sesiones que permiten la comunicación entre aplicaciones. Imaginala como el operador de una centralita, que establece la conexión, mantiene el diálogo ordenado y, cuando todo se termina, cuelga la llamada.
Gracias a esta capa, es posible que múltiples conversaciones se den en paralelo sin que se crucen, asegurando que cada sesión mantenga su integridad y confidencialidad.
En esta capa tenemos protocolos como; “Remote Procedure Call” (RPC), que habilita a un programa a ejecutar un procedimiento/tarea en un host remoto como si estuviera en el mismo servidor. Tambien tenemos otros como NetBIOS.
Capa 6 - Presentación / Syntax
Si la capa de sesión es el operador, la capa de presentación es el traductor universal. Su función es “traducir” los datos a un formato que el receptor pueda entender, independientemente de cómo se hayan generado en el origen. Aquí se realizan tareas como la codificación, compresión e incluso encriptación de la información.
Sin esta capa, los datos podrían llegar en un “lenguaje” completamente distinto al que espera el receptor, lo que provocaría un caos comunicacional. Es, en esencia, la que garantiza que el mensaje, sin importar el formato original, se presente de forma clara y comprensible.
Capa 7 - Aplicación
La capa de aplicación es la más cercana al usuario, la que ves y con la que interactuás directamente. Es la encargada de brindar los servicios y protocolos que permiten el uso de la red para tareas cotidianas: navegar por internet, enviar emails, transferir archivos, etc.
Aquí se implementan protocolos conocidos como HTTP, FTP, SMTP, entre otros, que hacen posible que, desde tu navegador, puedas acceder a un sitio web o que tu cliente de correo envíe y reciba mensajes sin que tengas que preocuparte por los detalles técnicos de lo que ocurre “detrás de cámaras”. Es la interfaz amigable entre la tecnología y vos.
Comunicaciones inalámbricas
Las comunicaciones inalámbricas suelen llamarse más comúnmente; “redes inalámbricas”.
Aca se aplica todo lo que vimos en los dos primeros capitulos; “Radiación electromagnética” y “Creacion de antenas” respectivamente.
Bajas frecuencias
Altas frecuencias (HF: High Frequency)
Tambien conocidas como “banda/onda de decametro”.
“HF” es la designacion estandar por parte del ITU (International Telecommunication Union) para el la banda (rango de frecuencias) de ondas de radio con una frecuencia entre 3 a 30 megahertz (repasar el efecto fotoelectrico).
En esas frecuencias las ondas tienen entre 10 a 100 metros de largo. Y la banda HF es la mayor parte de la banda de ondas cortas, por eso mismo se le suele llamar a las ondas de radio cortas de la misma manera que las altas frecuencias.
Al tener esa frecuencia especifica, puede rebotar en la ionosfera del planeta llegando mas alla del horizonte visible, pero puede traspasar la mayoria de las estructuras biologicas y artificiales. Aunque como mencione en “Radiación electromagnética” hay que tener cuidado con las condiciones ambientales; humedad, agua, hierro, cobre (ya esos cuatro elementos estan en todos los seres vivos del planeta), si es de dia o de noche (lo que afecta a la ionosfera), auroras polares/boreales, entre muchos otros distorcionan e interfieren con las ondas de esa frecuencia.
Esta banda es usada internacionalmente en el rango de 3.95 a 25.82 MHz para; comunicaciones de aviones, estaciones gubernamentales de control del tiempo/clima, algunas veces por parte de barcos, etc.
Aunque como depende mucho de las condiciones ambientales, debemos tener en cuenta que el “Maximum usable frequency” (MUF) o “frecuencia maxima usable” regularmente cae por debajo de los 10 Mhz en invierno y durante las noches, mientras que en verano por el aumento de la incidencia solar el MFU puede pasar facilmente los 30 Mhz.
Ademas de la frecuencia maxima usable (MFU) tenemos el “Lowest usable high frequency” (LUF)