Gestión de Colisiones en Redes: Retroceso Exponencial Binario
Cuando se produce una colisión, la estación la detecta y espera un tiempo aleatorio antes de volver a transmitir.
La técnica de retroceso exponencial binario determina la cantidad de tiempo aleatorio a esperar. El tiempo después de una colisión se divide en ranuras. Después de una primera colisión, se genera un número aleatorio entre 0 y 1.
- Si el número generado es 0, la estación vuelve a transmitir inmediatamente.
- Si el número generado es 1, la estación espera una ranura de tiempo.
Si las dos estaciones que habían colisionado generan el mismo número, vuelven a colisionar. Si se produce otra colisión, la cantidad de números aleatorios que pueden generarse se dobla, pasando de 0 a 3. Después de 10 colisiones, se siguen generando números entre 0 y 1023 (hasta un máximo de 16 colisiones). Tras 16 colisiones consecutivas, la estación se rinde e informa del fracaso.
Tipos de Ruido en la Transmisión de Señales
- Ruido de intermodulación: Señales a frecuencias que son la suma o diferencia de dos frecuencias originales que comparten el mismo medio.
- Diafonía: Acoplamiento entre líneas que transportan señales, causando interferencia.
- Ruido impulsivo: Pulsos o picos irregulares provenientes de perturbaciones externas, como descargas eléctricas.
- Ruido térmico: Generado por la agitación térmica de los electrones en los conductores, presente en todos los dispositivos electrónicos.
Impedimentos en la Transmisión de Señales
Atenuación de la Señal
La atenuación de una señal consiste en la disminución de su potencia a medida que se aleja del transmisor. Esta atenuación depende del medio de transmisión y, habitualmente, es una función creciente de la frecuencia, lo que puede provocar una distorsión de la señal.
Distorsión por Retardo
La distorsión por retardo ocurre porque la velocidad de propagación de una señal varía con su frecuencia. La consecuencia es que un impulso se ensancha a medida que se transmite por un medio. Este fenómeno limita la anchura de banda de la señal y, en sistemas digitales, produce interferencia entre símbolos (ISI).
Tipos de Fibra Óptica
- Multimodo de índice escalonado (discreto): Los rayos de luz inciden con diferentes ángulos, lo que les permite tener múltiples caminos para la reflexión total interna. El diámetro del núcleo es típicamente de 50 micras.
- Multimodo de índice gradual: El índice de refracción del núcleo varía gradualmente desde el centro hacia el exterior. Los rayos describen una trayectoria en zigzag, pero la luz viaja más rápido por el exterior, permitiendo que todos los rayos lleguen al mismo tiempo, lo que reduce la dispersión modal.
- Monomodo: Posee un núcleo con dimensiones del orden de la longitud de onda de la luz (8-10 micras), lo que permite un único camino de propagación. Esto evita la distorsión modal y ofrece las mejores prestaciones en términos de ancho de banda y distancia.
Protocolos de la Capa de Transporte: TCP y UDP
Control de Flujo TCP
Para evitar la transmisión de excesivos datos simultáneos que podrían causar problemas de congestión en los routers, TCP implementa un control de flujo en el emisor. Este mecanismo regula la cantidad de datos que se envían, basándose en la información que el receptor proporciona sobre el espacio disponible en sus buffers.
UDP (User Datagram Protocol)
UDP es un protocolo no orientado a conexión. Esto significa que cuando una máquina A envía paquetes a una máquina B, el flujo es unidireccional. La transferencia de datos se realiza sin haber establecido previamente una conexión con la máquina de destino (máquina B), y el destinatario recibirá los datos sin enviar una confirmación al emisor (máquina A). Esto se debe a que la encapsulación de datos enviada por el protocolo UDP no incluye información detallada del emisor, por lo que el destinatario solo conocerá la dirección IP del origen.
TCP (Transmission Control Protocol)
Contrariamente a UDP, el protocolo TCP está orientado a conexión. Cuando una máquina A envía datos a una máquina B, la máquina B es informada de la llegada de los datos y confirma su correcta recepción. Aquí interviene el control CRC (Comprobación de Redundancia Cíclica) de datos, que se basa en una ecuación matemática para verificar la integridad de los datos transmitidos. De este modo, si los datos recibidos están corruptos, el protocolo TCP permite que los destinatarios soliciten al emisor que los reenvíe.
Cable Coaxial: Estructura y Aplicaciones
Estructura del Cable Coaxial
El cable coaxial consta de dos conductores concéntricos:
- Un conductor interior (generalmente de cobre).
- Un conductor cilíndrico externo en forma de malla o lámina.
- Entre ambos, un material dieléctrico que los aísla.
- Protegido externamente por una cubierta protectora.
Aplicaciones del Cable Coaxial
El cable coaxial ha sido un medio de transmisión muy utilizado por su versatilidad. Sus aplicaciones incluyen:
- Transmisión de señales analógicas y digitales.
- Distribución de televisión (desde la antena y en televisión por cable).
- Telefonía a larga distancia (capaz de transportar más de 10.000 canales de voz a la vez).
- Conexión con periféricos a corta distancia.
Actualmente, está siendo progresivamente reemplazado por la fibra óptica en muchas de sus aplicaciones principales.
Estándares IEEE 802 y Protocolos CSMA
Arquitectura IEEE 802 para LAN
El estándar IEEE 802 desarrolló una arquitectura para Redes de Área Local (LAN) dividida en dos subcapas:
- LLC (Logical Link Control): Este protocolo es común a todas las LANs, lo que permite la interoperabilidad entre redes heterogéneas. (Nota: A menudo se considera «inactivo» o menos relevante en implementaciones modernas donde MAC es dominante).
- MAC (Media Access Control): Los distintos protocolos MAC definen los aspectos del acceso al medio físico y también de la capa física.
Protocolos de Acceso al Medio (CSMA)
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
El Acceso Múltiple con Detección de Portadora (CSMA) es un protocolo donde, antes de transmitir, una estación escucha el canal para determinar si está ocupado.
- Si el canal no está ocupado, la estación comienza a transmitir.
- Si se detecta una colisión, la estación espera una cantidad aleatoria de tiempo antes de intentar transmitir de nuevo.
Variantes de CSMA
- CSMA Persistente-1: Si la estación encuentra el canal ocupado, espera a que quede libre y comienza a transmitir inmediatamente. Esto puede llevar a colisiones si múltiples estaciones están esperando.
- CSMA No Persistente: Si la estación encuentra el canal ocupado, espera una cantidad aleatoria de tiempo y vuelve a comprobar el canal. Ofrece un mejor uso del canal pero puede introducir mayores retardos que el CSMA Persistente-1.
- CSMA Persistente-p: Utiliza ranuras de tiempo. Cuando una estación encuentra el canal libre, empieza a transmitir con una probabilidad ‘p’. Con una probabilidad ‘1-p’, espera a la siguiente ranura.
El protocolo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) incorpora el mecanismo de retroceso exponencial binario para la resolución de colisiones, como se describió anteriormente.
Conceptos Adicionales en Redes y Sistemas
El Núcleo del Sistema Operativo (Kernel)
El núcleo (kernel) es el software que constituye la parte más importante de un Sistema Operativo (SO). Es el principal responsable de facilitar a los programas un acceso seguro al hardware, gestionando los recursos a través de servicios de llamada al sistema. Sus funciones clave incluyen:
- Administración del hardware.
- Gestión de dispositivos.
- Organización de datos.
- Control de la comunicación de red.
- Facilitación de las operaciones de entrada y salida.
- Proporciona conveniencia, eficiencia y habilidad para evolucionar.
Propagación en Medios Guiados e Inalámbricos
En los medios guiados, la propagación de la señal no depende significativamente de la distancia y la configuración de la línea. Sin embargo, en los medios inalámbricos, sí. A menor frecuencia, la señal tiene mayor capacidad de propagación (más direcciones), pero la velocidad de transmisión es más lenta. A mayor frecuencia, hay mayor concentración de la señal, lo que permite velocidades más rápidas, aunque con menor alcance.
Resolución de Nombres DNS
Si un servidor DNS no tiene la información solicitada en sus datos locales, se pone en contacto con un servidor DNS raíz, repitiendo el proceso de consulta hasta obtener la mejor respuesta a la pregunta de resolución de nombre.