Tecnología: La Era de la Información Digital

En la actualidad, la tecnología nos rodea y la información a la que podemos acceder a través de bits es inmensa.

Modelo de Referencia de Comunicación

Para comprender cómo nos comunicamos en el ámbito tecnológico, es fundamental entender los tres aspectos clave: transmisor, medio y receptor.

1. Transmisor

El transmisor es el componente encargado de emitir la información.

2. Medio

El medio es el canal por el cual se transporta la información desde el punto A al punto B. Existen dos tipos de medios:

• Medio guiado: Utiliza cables para la transmisión, como el cable coaxial o la fibra óptica.
• Medio no guiado: La transmisión se realiza de forma inalámbrica, como en el caso de WiFi, microondas y medios satelitales.

3. Receptor

El receptor es el componente que recibe la información transmitida.

Cableado: Las Vías de la Información

Fibra Óptica

La fibra óptica ofrece una conexión directa y es ideal para redes de alta capacidad debido a su velocidad y ancho de banda.

Cable Coaxial

Utilizado en redes HFC (Híbrido de Fibra Coaxial), este cable permite la transmisión de datos tanto analógicos como digitales. Es comúnmente utilizado en redes de televisión por cable.

Cable de Cobre

En este tipo de cable, las señales se transmiten como pulsos eléctricos. Aunque es una tecnología más antigua, sigue siendo utilizada en muchas redes.

Conexión Inalámbrica

Esta tecnología utiliza patrones de transmisiones de microondas para la comunicación entre dispositivos. Ejemplos de esta tecnología son WiFi, Bluetooth, entre otros.

Modelos de Comunicación: OSI y TCP

Las computadoras, también conocidas como hosts, utilizan dos modelos de referencia principales para comunicarse entre sí: OSI y TCP.

Modelo OSI

Creado en 1985 con el objetivo de estandarizar la comunicación a nivel industrial, el modelo OSI (Open System Interconnection) consta de 7 capas.

Modelo TCP

El modelo TCP (Transmission Control Protocol) es más simplificado que el OSI, con 4 capas, y es ampliamente utilizado en internet.

Herramientas de Red: Monitoreo y Análisis

Wireshark

Wireshark es un analizador de protocolos de red, también conocido como»sniffe», que permite capturar y analizar el tráfico de red que pasa por un cable.

UDP

El protocolo UDP (User Datagram Protocol) se utiliza principalmente para la transmisión de multimedia debido a su baja latencia y respuesta rápida. A diferencia del TCP, UDP no garantiza la entrega de paquetes.

Conexión de una Terminal a una Red

Para que una terminal pueda comunicarse con otros dispositivos o acceder a servicios de internet, necesita estar conectada a una red. A continuación, se describen los componentes clave de esta conexión:

Adaptador y Tarjeta de Red

La terminal se conecta a la red a través de una tarjeta de red (NIC – Network Interface Card). El adaptador es la parte física que conecta la tarjeta de red al cable de red.

Switch

El switch dirige el tráfico de red entre los dispositivos conectados a él, asegurando que los datos lleguen al destino correcto.

ISP (Proveedor de Servicio de Internet)

El switch se conecta al ISP a través de un módem o un router. El ISP proporciona el acceso a internet, permitiendo que la terminal se comunique con dispositivos fuera de la red local.

HUB

Un HUB es un dispositivo de red más simple que un switch. Su función es replicar y enviar todos los datos que recibe a todos los dispositivos conectados a él.

Profundizando en el Modelo OSI

Creado en 1985 para estandarizar la comunicación a nivel industrial, el modelo OSI revolucionó la forma en que las máquinas interactúan. Con la llegada de internet, el modelo TCP surgió para regular el flujo de datos en este nuevo entorno.

Capa 1: Física

Esta capa se encarga del medio físico por donde se transporta la información, ya sea guiado (cables) o no guiado (inalámbrico). Algunos ejemplos de tecnologías de capa física son: ADSL, VDSL, fibra óptica, coaxial, cable de cobre, red PSTN.

• Cable de cobre: Las señales se transmiten como patrones de pulsos eléctricos.
• Cable de fibra óptica: Las señales se transmiten como patrones de luz.
• Medios no guiados: WiFi, Bluetooth, microondas, medios satelitales.
• Conexión inalámbrica: Las señales se transmiten como patrones de microondas.

Capa 2: Enlace de Datos

Esta capa proporciona un tránsito de datos confiable a través de un enlace físico. Se ocupa del direccionamiento físico, la topología de red y conecta las capas de software y hardware.

Conexiones Asimétricas y Ancho de Banda (Bandwidth)

En una conexión asimétrica, las velocidades de descarga (download) y subida (upload) son diferentes. Generalmente, la velocidad de descarga es mayor que la de subida.

• Velocidad de bajada: Total del bandwidth x 0.70
• Velocidad de subida: Total del bandwidth x 0.30

Por ejemplo, en una conexión de 60 Mbps:

• Velocidad de descarga = 60 x 0.70 = 42 Mbps
• Velocidad de subida = 60 x 0.30 = 18 Mbps

Ley de Nance y Propagación de Señales

La Ley de Nance describe cómo las estructuras urbanas modernas, como las fachadas de vidrio, pueden afectar la propagación de las señales inalámbricas, causando difracción y reflexión. Esto implica que es necesario rediseñar las redes y recalcular la propagación de las señales en entornos cambiantes.

Profundizando en el Modelo OSI (Continuación)

Capa Física (Repaso)

La capa física se encarga del medio de transmisión, que puede ser guiado (cables) o no guiado (inalámbrico). La elección del medio depende del tipo de contenido a transportar. Por ejemplo, para contenido en 8K, se requiere un cable de alta calidad como la fibra óptica.

• Fibra Óptica: Permite transportar grandes cantidades de datos (hasta terabits por segundo), pero tiene una vida útil más corta que otros cables como los de cobre.

Capa de Enlace de Datos (Repaso)

En esta capa, las señales analógicas o haces de luz se convierten en datos binarios (ceros y unos), permitiendo que las computadoras procesen la información. Esta capa es crucial para que la información llegue desde el dispositivo hasta el servicio al que está conectado.

Capa 3: Capa de Red

La capa de red proporciona conectividad y selección de ruta entre dos sistemas host ubicados en redes geográficas distintas. Se encarga del direccionamiento y enrutamiento de los paquetes de datos.

Direccionamiento

• Dirección IP (Internet Protocol): Es la dirección lógica que identifica a cada dispositivo en una red. Es como una dirección postal, pero puede cambiar. Para verla en una PC, se usa el comando»ipconfi».
• Dirección MAC (Media Access Control): Es la dirección física del dispositivo, asignada por el fabricante, y es única en el mundo. Es como un número de carnet de identidad. Para verla en una PC, se usa»ipconfig /al» o»getma».

Encapsulamiento

La información se encapsula en paquetes llamados PDU (Protocol Data Unit), que contienen un encabezado con información de origen y destino, y los datos en sí. Estos paquetes tienen un límite de tamaño, generalmente 1500 bytes.

Por ejemplo, si se envía el mensaje»Hol», este se divide en partes más pequeñas «»,»»,»»,»») que viajan en diferentes paquetes, cada uno con su propio encabezado.

Enrutamiento

Existen dos tipos principales de enrutamiento:

• Conmutación por Paquetes: La información viaja en pequeños paquetes que no siguen un camino fijo. Se utiliza en conexiones domésticas (internet en casa) y generalmente son asimétricas (mayor velocidad de descarga).
• Conmutación por Circuito: Se establece un camino fijo por donde la información siempre viaja. Se utiliza en conexiones empresariales y generalmente son simétricas (misma velocidad de subida y descarga).

El control del flujo de información es esencial para evitar la congestión y asegurar una transmisión eficiente.

Desencapsulamiento

Cuando los paquetes llegan al destino, el dispositivo receptor los desencapsula. Lee el encabezado para identificar el origen y destino, y luego extrae los datos.

Capa 4: Capa de Transporte

Esta capa se encarga de la segmentación de los datos en unidades más pequeñas y las envía a través de la red. Utiliza el protocolo TCP/IP para garantizar que los datos lleguen correctamente. Durante este proceso, los datos se encapsulan aún más, y el encabezado se convierte en la dirección IP.

Capa 5: Capa de Sesión

La capa de sesión establece, administra y finaliza las sesiones de comunicación entre dos dispositivos. Es como una»presentació» entre dispositivos antes de que puedan intercambiar datos.

• Gateway o puerta de enlace: Permite que los dispositivos de una red local se comuniquen con otras redes.
• Tiempo de Vida (TTL): Cada paquete de datos tiene un tiempo de vida limitado. Si no llega a su destino antes de que se agote el TTL, se descarta.

El proceso de saludo «hell») entre dispositivos debe completarse en 30 milisegundos o menos para establecer una sesión.

Capa 6: Capa de Presentación

La capa de presentación se encarga de traducir los datos a un formato que los dispositivos puedan entender. Garantiza que la información se presente de manera legible para las aplicaciones y usuarios.

Capa 7: Capa de Aplicación

Es la capa donde el usuario interactúa directamente con el sistema. Aquí se utilizan aplicaciones como navegadores web, clientes de correo electrónico y cualquier otro software que permita la comunicación a través de la red.

Ejemplos de protocolos de aplicación son:

• TCP (Transmission Control Protocol): Protocolo orientado a la conexión que garantiza la entrega de datos en orden y retransmite paquetes perdidos. Es confiable pero más lento que UDP.
• UDP (User Datagram Protocol): Protocolo más rápido pero menos confiable que TCP. No garantiza la entrega de paquetes, pero es útil para aplicaciones donde la velocidad es crucial, como streaming de video o juegos en línea.

Modelo TCP: Garantía de Entrega Ordenada

El modelo TCP se encarga de asegurar que los paquetes lleguen a su destino en el orden correcto mediante un sistema de confirmación llamado»acknowledgemen» (ACK).

Capa Física (Comparación)

Existen diferentes estándares para la capa física, como el europeo (E1) y el americano (T1).

• E1: Utiliza 32 canales, de los cuales 30 se utilizan para la transmisión de datos, cada uno con una velocidad de 2048 Mbps.
• T1: Utiliza 24 canales, todos ellos utilizados para la transmisión de datos, cada uno con una velocidad de 1.5 Mbps.

La mayoría de los dispositivos multimedia trabajan con el estándar T1.