TEMA REDES LAN

TEMA REDES LAN

1. Breve historia de las comunicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.1. El teléfono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.2. Aparecen los primeros ordenadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

1.3. Arquitecturas de protocolos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

1.4. La digitalización de la red telefónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

1.5. La banda ancha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

1.6. La telefonía móvil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

2. Las redes de gran alcance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.1. Conmutación de circuitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.2. Datagramas y circuitos virtuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

2.3. Comparación entre conmutación de circuitos y conmutación

de paquetes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

2.4. Encaminamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

3. Arquitecturas de protocolos: el modelo OSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

3.1. Definición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

3.2. Los protocolos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

3.3. Los servicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

3.4. Los siete niveles del modelo OSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Introducción

 Las redes de ordenadores actuales constituyen una amalgama de dispositivos, técnicas y sistemas de comunicación que han ido apareciendo desde finales del siglo XIX o, lo que es lo mismo, desde la invención del teléfono. Este último se desarrolló exclusivamente para transmitir voz, pero actualmente, en muchos casos se utiliza también para conectar ordenadores entre sí. Desde entonces, han aparecido las redes locales, las conexiones de datos a larga distancia con enlaces transoceánicos o satélites, Internet, la telefonía móvil, etc. Son una gran cantidad de tecnologías que configuran las redes de ordenadores que utilizamos como usuarios y que nos proponemos estudiar en este libro. Dedicaremos este capítulo a introducir las ideas y los conceptos básicos de las redes de ordenadores que trataremos exhaustivamente a lo largo del libro. Para tener una buena perspectiva de estas tecnologías y entender por qué se han creado, es recomendable considerar la evolución histórica de las telecomunicaciones, que a partir de mediados del siglo XX va íntimamente ligada a la historia de la informática. Este breve repaso histórico debe permitirnos contextualizar dichas tecnologías. Después introduciremos brevemente el concepto de red de paquetes, en contraposición a las redes de conmutación de circuitos, que nos servirá de punto de partida tanto para las redes de área local como para la red Internet, que veremos en los otros capítulos. Por último, se presentará un concepto fundamental en sistemas distribuidos: las arquitecturas de protocolos en general y el modelo de referencia OSI en particular. Aunque hoy día este modelo no disfruta de una gran popularidad, sus virtudes pedagógicas están más que demostradas. A partir de este modelo es fácil estudiar y entender otras arquitecturas, como la arquitectura Internet.

1. El teléfono

 En 1878, Alexander Graham Bell mostró su “máquina eléctrica parlante” y cómo podía mantener una conversación a distancia entre dos de estos aparatos unidos por un hilo eléctrico. El teléfono no fue el primer sistema de telecomunicación. Mucho antes se habían utilizado sistemas ópticos que, con la luz del sol y juegos de espejos, permitían comunicarse desde distancias considerables: con un obturador que se abría y se cerraba a voluntad con diferentes periodos, se podían componer mensajes. Con posterioridad, a mediados del siglo XIX, se inventó el telégrafo. El mismo concepto, pero con un circuito eléctrico, un pulsador y un timbre. Todos estos sistemas requerían conocer un código para interpretar el mensaje. En cambio, para utilizar el teléfono no es necesario conocer ningún código: se escucha exactamente lo mismo que si se tuviera al interlocutor al lado. Ésta ha sido la razón principal de su éxito y de que los otros dos sistemas casi no se utilicen. Al principio, había muy pocos teléfonos y, para utilizarlos la gente, por cuenta propia, cableaba un aparato con otro: si alguien tenía un aparato en casa y otro en el trabajo, los conectaba directamente. A medida que el número de teléfonos instalados crecía, el interés por mantener múltiples comunicaciones también lo hacía: era preciso pensar en la manera de interconectarlos. Nacía la idea de red de comunicaciones. Una posible manera, bastante inmediata, de interconectar todos los aparatos sería lo que se puede observar en la figura siguiente:

[pic 1]

Ilustración 1 Todos Con todos

Es evidente que este modelo de conexión, “todos con todos”, es completamente inviable: para cada aparato nuevo que se incorpora a la red, se precisa un gran número de conexiones nuevas. Para hacernos una idea, una red “todos con todos” de cincuenta teléfonos necesita 1.225 líneas de conexión y, en cada teléfono, un dispositivo que permita cuarenta y nueve conexiones. Para solucionar este problema, aparecieron compañías que ofrecían un servicio de conmutación: hacían llegar un cable hasta cada teléfono y conectaban los cables de los teléfonos que deseaban establecer una comunicación. De este modo, cada aparato disponía de una sola conexión y no era necesario establecer ninguna variación en la misma para incorporar nuevos aparatos a la red.

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Ilustración 2 Central de conmutación.

De aquí provienen términos hoy tan comunes como abonado (el usuario que se abona a una central), bucle de abonado (el cable que une al abonado con la central) o central de conmutación. Los primeros sistemas de conmutación no eran dispositivos muy sofisticados: eran personas, por lo general mujeres. Cuando alguien quería realizar una llamada, descolgaba y pedía a la operadora que le conectara con quien deseaba hablar. Una vez finalizada la comunicación, la operadora desconectaba los cables y, así, las líneas quedaban preparadas para recibir otras llamadas. Las operadoras humanas fueron sustituidas progresivamente por ingenios electromecánicos: las centralitas. En los teléfonos se incorporó un disco con números para “marcar” el número del destinatario de la llamada. La centralita descodificaba este número para saber entre qué dos cables era preciso establecer la comunicación. Este servicio de conmutación empezó en el ámbito local: un pueblo, un barrio, una ciudad. El paso siguiente consistió en ofrecer conexiones a larga distancia, conectando centrales locales entre sí directamente, o por medio de centrales de tráfico.

[pic 3]

Ilustración 3 Comunicación entre dos centrales de conmutación

Entre las dos centrales locales se establece un enlace con diferentes cables independientes, de manera que los abonados de una de estas últimas pueden, además de conectarse entre sí, conectar con los abonados de la otra: se elige un cable de los que forman el enlace, se conecta con el abonado local y se pide a la otra central que conecte el enlace con el abonado destino si no está ocupado con otra llamada.

La conexión entre las dos centrales comporta un primer escollo importante: es preciso decidir con cuántas líneas diferentes se llevará a cabo. Supongamos que la central A de la figura anterior proporciona servicio a cien abonados y la B, a doscientos cincuenta. Parece que, si se pretende dar el mejor servicio posible, se necesitan cien líneas para que todos los abonados de la central A puedan hablar de manera simultánea con otros de la central B. No obstante, la probabilidad de que todos los abonados de una central realicen una llamada en el mismo momento es muy baja, puesto que las llamadas telefónicas son, en general, cortas y esporádicas. Por tanto, es completamente innecesario que la conexión entre las dos centrales incluya todas las llamadas posibles: esta situación no se dará nunca y tiene un coste exagerado. Unos modelos matemáticos bastante complejos permiten calcular el número concreto de enlaces que se precisan a partir de la estadística de las llamadas que sirven las centrales (la frecuencia de aparición y su duración). Supongamos que en el ejemplo anterior estos modelos nos dan veinticinco enlaces. Si en un momento dado hay veinticinco llamadas en curso entre A y B y llega otra llamada, no tendrá ningún camino disponible y, por consiguiente, no se podrá establecer. Esta situación se denomina bloqueo: el abonado a quien se quiere llamar no está ocupado; sin embargo, no se puede encontrar un camino libre por la red para establecer la comunicación. De esta situación se desprenden dos ideas fundamentales en relación con la red telefónica: • La conmutación de circuitos requiere pasar por tres fases para cada comunicación: – Establecimiento de llamada. Cuando se solicita iniciar una conversación, es preciso averiguar si el destinatario está disponible y, en caso afirmativo, debe buscarse un camino libre en la red, que incluya conmutadores dentro de las centrales y enlaces entre las mismas. – Comunicación. Una vez establecido el circuito, los interlocutores se intercambian información. – Liberación de recursos. Acabada la comunicación, se liberan los recursos utilizados (enlaces entre centrales y conmutadores dentro de las centrales). • El hecho de que los recursos estén ocupados en exclusiva mientras dura la comunicación hace que las compañías que ofrecen el servicio cobren según la duración de la llamada: cuanto más tiempo están los recursos ocupados más se paga. De este modo, el usuario se apresura en acabar la comunicación y dejar los enlaces libres, de manera que disminuye la probabilidad de bloqueo.

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