Modelos de comunicación

PAR A PAR

 

Es una red de computadoras en la que todos o algunos aspectos de ésta funcionan sin clientes ni servidores fijos, sino una serie de nodos que se comportan como iguales entre sí. Es decir, actúan simultáneamente como clientes y servidores respecto a los demás nodos de la red.

Las redes peer-to-peer aprovechan, administran y optimizan el uso del ancho de banda de los demás usuarios de la red por medio de la conectividad entre los mismos, obteniendo más rendimiento en las conexiones y transferencias que con algunos métodos centralizados convencionales, donde una cantidad relativamente pequeña de servidores provee el total del ancho de banda y recursos compartidos para un servicio o aplicación.

Ejemplo de una red PAR a PAR

Algunos ejemplos de aplicación de las redes P2P:

1. Intercambio y búsqueda de ficheros.
2. Sistemas de ficheros distribuidos.
3. Sistemas de telefonía por Internet.
4. Cálculos científicos que procesen enormes bases de datos, como los bioinformáticos.

Características

• Escalabilidad: Las redes P2P tienen un alcance mundial con cientos de millones de usuarios potenciales

• Robustez.: Permitiendo a los peers encontrar la información sin hacer peticiones a ningún servidor centralizado de indexado. En el último caso, no hay ningún punto singular de falla en el sistema.

• Descentralización: Estas redes por definición son descentralizadas y todos los nodos son iguales.

• Los costes están repartidos entre los usuarios.

• Anonimato: Es deseable que en estas redes quede anónimo el autor de un contenido, el editor, el lector, el servidor que lo alberga y la petición para encontrarlo siempre que así lo necesiten los usuarios.

• Seguridad: Es una de las características deseables de las redes P2P menos implementada.

Clasificación

• Centralizadas: Este tipo de red P2P se basa en una arquitectura monolítica en la que todas las transacciones se hacen a través de un único servidor que sirve de punto de enlace entre dos nodos y que, a la vez, almacena y distribuye los nodos donde se almacenan los contenidos. Poseen una administración muy dinámica y una disposición más permanente de contenido. Sin embargo, está muy limitada en la privacidad de los usuarios y en la falta de escalabilidad de un sólo servidor, además de ofrecer problemas en puntos únicos de fallo, situaciones legales y enormes costos en el mantenimiento así como el consumo de ancho de banda.

• Híbrida, semi-centralizada o mixta: En este tipo de red, se puede observar la interacción entre un servidor central que sirve como huby administra los recursos de banda ancha, enrutamientos y comunicación entre nodos pero sin saber la identidad de cada nodo y sin almacenar información alguna, por lo que el servidor no comparte archivos de ningún tipo a ningún nodo.

• Descentralizada: No requiere de un gestionamiento central de ningún tipo, lo que permite una reducción de la necesidad de usar un servidor central, por lo que se opta por los mismos usuarios como nodos de esas conexiones y también como almacenistas de esa información.

Gnutella es un proyecto de software distribuido para crear un protocolo de red de distribución de archivos entre pares, sin un servidor central.

CLIENTE – SERVIDOR

Esta arquitectura consiste básicamente en un cliente que realiza peticiones a otro programa (el servidor) que le da respuesta. Aunque esta idea se puede aplicar a programas que se ejecutan sobre una sola computadora es más ventajosa en un sistema operativo multiusuario distribuido a través de una red de computadoras.

En esta arquitectura la capacidad de proceso está repartida entre los clientes y los servidores, aunque son más importantes las ventajas de tipo organizativo debidas a la centralización de la gestión de la información y la separación de responsabilidades, lo que facilita y clarifica el diseño del sistema.

La red Cliente/Servidor es aquella red de comunicaciones en la que todos los clientes están conectados a un servidor, en el que se centralizan los diversos recursos y aplicaciones con que se cuenta; y que los pone a disposición de los clientes cada vez que estos son solicitados. Esto significa que todas las gestiones que se realizan se concentran en el servidor, de manera que en él se disponen los requerimientos provenientes de los clientes que tienen prioridad, los archivos que son de uso público y los que son de uso restringido, los archivos que son de sólo lectura y los que, por el contrario, pueden ser modificados, etc. Este tipo de red puede utilizarse conjuntamente en caso de que se esté utilizando en una red mixta.

Características:

El Cliente:

• Es quien inicia solicitudes o peticiones, tienen por tanto un papel activo en la comunicación.

• Espera y recibe las respuestas del servidor.

• Por lo general, puede conectarse a varios servidores a la vez.

• Normalmente interactúa directamente con los usuarios finales mediante una interfaz gráfica de usuario.

El Servidor:

• Al iniciarse esperan a que lleguen las solicitudes de los clientes, desempeñan entonces un papel pasivo en la comunicación

• Tras la recepción de una solicitud, la procesan y luego envían la respuesta al cliente.

• Por lo general, aceptan conexiones desde un gran número de clientes (en ciertos casos el número máximo de peticiones puede estar limitado).

• No es frecuente que interactúen directamente con los usuarios finales.

DOMINIOS

Colisión

Un dominio de colisión es un segmento físico de una red de computadores donde es posible que los paquetes puedan "colisionar" (interferir) con otros. Estas colisiones se dan particularmente en el protocolo de red Ethernet.

El rendimiento de una red puede ser expresado como:

Rendimiento (%) = (1- colisiones) * 100

Paquetes Totales

Colisiones en las redes Ethernet

Las redes Ethernet son de carácter no determinista, en la que los hosts pueden transmitir datos en cualquier momento. Antes de enviarlos, escuchan el medio de transmisión para determinar si se encuentra en uso. Si lo está, entonces esperan. En caso contrario, los host comienzan a transmitir. En caso de que dos o más host empiecen a transmitir tramas a la vez se producirán encontronazos o choques entre tramas diferentes que quieren pasar por el mismo sitio a la vez. Este fenómeno se denomina colisión, y la porción de los medios de red donde se producen colisiones se denomina dominio de colisiones.

Dispositivos con Dominio de Colisión

A partir de las capas del modelo OSI

• Los dispositivos de la capa 1 OSI (como los concentradores y repetidores) reenvían todos los datos transmitidos en el medio y por lo tanto extienden los dominios de colisión.

• Los dispositivos de la capa 2 y 3 OSI (como los conmutadores) segmentan los dominios de colisión.

• Los dispositivos de la capa 3 OSI (como los routers) segmentan los dominios de colisión y difusión (broadcast).

Nota: Una colisión se produce pues cuando dos máquinas escuchan para saber si hay tráfico de red, no lo detectan y, acto seguido transmiten de forma simultánea. En este caso, ambas transmisiones se dañan y las estaciones deben volver a transmitir más tarde.

Broadcast

Broadcast, difusión en español, es un modo de transmisión de información donde un nodo emisor envía información a una multitud de nodos receptores de manera simultánea, sin necesidad de reproducir la misma transmisión nodo por nodo.

Dominio de Broadcast

Es el que se genera en cada segmento de red, esto es, cada red tiene su propio dominio de broadcast, que es el que se usa para enviar paquetes necesarios con protocolos como arp, para conocer toda la red. Si tienes dos redes distintas tienes dos dominios de broadcast, tienes tantos dominios de broadcast como puertos en el router.

El Broadcast en el Ethernet

Las redes Ethernet emplean el Broadcast para conocer qué dirección Ethernet física (MAC?) tiene el sistema con una IP determinada, que es lo que necesita un adaptador Ethernet para poder comunicarse con otro ( las Ip curiosamente no trabajan a ese nivel tan bajo).

SEGMENTO DE RED

Sinónimo de LAN, conjunto de equipos (computadoras y periféricos) conectados en red.

Una gran red en una organización puede estar compuesta por muchos segmentos de red conectados a la LAN principal llamada backbone, que existe para comunicar los segmentos entre sí.

En el gráfico puede observarse dos segmentos (que pueden estar en dos pisos distintos de una empresa) compuestos de tres computadoras conectados al backbone que los comunica.

Ejemplo de segmento de Red

Un segmento de red suele ser definido por el "hardware" o una dirección de red específica. Por ejemplo, en el entorno “ Novell NetWare", en un segmento de red se incluyen todas las estaciones de trabajo conectadas a una tarjeta de interfaz de red de un servidor y cada segmento tiene su propia dirección de red.

 

ENCAPSULAMIENTO

Todas las comunicaciones de una red parten de un origen y se envían a un destino. La información que se envía a través de una red se denomina datos o paquetes de datos. Si un computador (host A) desea enviar datos a otro (host B), en primer término, los datos deben empaquetarse a través de un proceso denominado encapsulamiento.

El encapsulamiento rodea los datos con la información de protocolo necesaria antes de que se una al tránsito de la red. Por lo tanto, a medida que los datos se desplazan a través de las capas del modelo OSI, reciben encabezados, información final y otros tipos de información.

Una vez que se envían los datos desde el origen, viajan a través de la capa de aplicación y recorren todas las demás capas en sentido descendente. El empaquetamiento y el flujo de los datos que se intercambian experimentan cambios a medida que las capas realizan sus funciones para los usuarios finales. Las redes deben realizar los siguientes cinco pasos de conversión a fin de encapsular los datos:

1. Crear los datos: Cuando un usuario envía un mensaje de correo electrónico, sus caracteres alfanuméricos se convierten en datos que pueden recorrer la internetwork.

2. Empaquetar los datos para ser transportados de extremo a extremo: Los datos se empaquetan para ser transportados por la internetwork. Al utilizar segmentos, la función de transporte asegura que los hosts de mensaje en ambos extremos del sistema de correo electrónico se puedan comunicar de forma confiable.

3. Agregar la dirección de red IP al encabezado: Los datos se colocan en un paquete o datagrama que contiene un encabezado de paquete con las direcciones lógicas de origen y de destino. Estas direcciones ayudan a los dispositivos de red a enviar los paquetes a través de la red por una ruta seleccionada.

4. Agregar el encabezado y la información final de la capa de enlace de datos: Cada dispositivo de la red debe poner el paquete dentro de una trama. La trama le permite conectarse al próximo dispositivo de red conectado directamente en el enlace. Cada dispositivo en la ruta de red seleccionada requiere el entramado para poder conectarse al siguiente dispositivo. Realizar la conversión a bits para su transmisión. La trama debe convertirse en un patrón de unos y ceros (bits) para su transmisión a través del medio. Una función de temporización permite que los dispositivos distingan estos bits a medida que se trasladan por el medio. El medio en la internetwork física puede variar a lo largo de la ruta utilizada. Por ejemplo, el mensaje de correo electrónico se puede originar en una LAN, atravesar el backbone de una universidad y salir por un enlace WAN hasta llegar a su destino en otra LAN remota.