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Redes
Introduccion a redes de computadoras
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Nadie vive solo en el mundo. Hoy en día es impensado que el usuario de una computadora esté aislado de todo, solo y sin contacto con otras computadoras de otros usuarios, ya sea dentro de una red local o de internet.
Por este motivo, es necesario conectar las computadoras en red. No es necesario tener una impresora, un disco rigido de gran capacidad, un grabador de DVDs y una conexión ADSL para cada computadora. Se puede conectar las computadoras en red y compartir cada una de estas cosas.
Imagine que el objetivo de una red es simplemente transportar los datos usados por los programas desde un lugar a otro. De la misma forma que un conjunto de hilos de cobre (los "caminos" de la placa-madre) transportan información desde procesador a la memoria RAM, un cable de par trenzado puede transportar la misma información desde una PC a otra.
Desde el punto de vista del programa, es casi lo mismo recuperar un archivo grabado directamente en el disco rigido, que recuperarlo desde un disco rigido compartido dentro de la red, o también en internet. En ambos casos, es el propio sistema operativo quien recupera el archivo y lo entrega completo al programa.
Un poco de historia
Las primeras redes de computadoras fueron creadas durante la década del 60, como una forma de transferir información de una computadora a otra. En esa época, el medio más usado para almacenamiento externo de datos y transporte eran las tarjetas perforadas, que almacenaban algunos pocos bytes de datos cada una. Fueron una de las formas más lentas y trabajosas de transportar grandes cantidades de información que se puede imaginar.
Entre 1970 y 1973 fue creada Arpanet, una red que interconectaba varias universidades y órganos militares. En esta época surgió el e-mail y el FTP, recursos que utilizamos hasta hoy.
Ya en 1973 se realizó la primera prueba de transmisión de datos utilizando el estándar Ethernet, dentro del PARC (el laboratorio de desarrollo de Seros en Palo Alto). Fue en el PARC donde varias otras tecnologías importantes, incluyendo la interfaz gráfica y el mouse, fueron originalmente desarrolladas.
Que es Ethernet ?
El estándar Ethernet es utilizado por la mayoría de las tecnologías de red local en uso, desde las placas internas hasta las redes wireless (Wifi). El estándar Ethernet define la forma en que los datos son organizados y transmitidos. Es gracias a él que placas de diferentes fabricantes funcionan perfectamente en conjunto.
Inicialmente, las redes Ethernet fueron desarrolladas para trabajar mediante cables coaxiales, donde una pc es directamente conectada a otra. Los cables son conectados a cada placa de red usando un conector "T", formando un único cable continuo.
Actualmente, ya no se utiliza este tipo de cable, sino que se recurre a los cables de par trenzado. Sin embargo, gracias a los orígenes, las redes Ethernet utilizan hasta hoy una topología lógica de bus: independientemente de la forma en que las computadoras estén físicamente conectados, se comportan como si estuvieran todos conectados en el mismo cable.
Cuando una estación necesita transmitir datos, irradia la señal hacia toda la red. Todas las demas computadora "escucharan" la transmisión, pero sólo la placa de red que tenga la dirección indicada en el paquete de datos leerá la información. Las demás estaciones simplemente ignoran la transmisión.
Aquí los paquetes son dirigidos usando la dirección MAC de cada placa de red, una dirección de 12 dígitos que viene grabada de fábrica en la EPROM de la propia placa. A menos que sea intencionalmente modificada, cada placa de red posee una dirección MAC diferente. Es como con el dinero: dos billetes sólo poseen el mismo número de serie si son falsos.
Como sólo una estación puede hablar cada vez, antes de transmitir datos la estación debe "escuchar" el cable. Si ve que ninguna estación está transmitiendo, enviará su paquete, de lo contrario, esperará hasta que el cable esté libre. Este proceso es llamado de "Carrier Sense" o "Sensor Mensajero".
Pero cuando dos estaciones escuchan el cable al mismo tiempo, ambas perciben que el cable está libre y envían sus paquetes simultáneamente. Tenemos entonces una colisión de datos.
Cuando se envían dos paquetes al mismo tiempo generan una señal eléctrica más fuerte, que puede ser fácilmente percibida por las placas próximas. La primera placa que percibe esta colisión irradiará a toda la red una señal especial de alta frecuencia que cancelará todas las otras señales que estén viajando a través del cable, y alertará a las demás placas que ocurrió una colisión.
Cuando se produce el aviso de colisión, las dos placas "habladoras" esperarán un número aleatorio de milisegundos antes de intentar transmitir nuevamente. Este proceso es llamado de TBEB (Truncated Binary Exponencial Backof). Inicialmente, las placas escogerán entre 1 o 2, si hubiera otra colisión escogerán entre 1 y 4, luego entre 1 y 8 milisegundos, siempre doblando los números posibles hasta conseguir transmitir los datos. A pesar de que las placas puedan realizar hasta 16 tentativas antes desistir, normalmente los datos son transmitidos en el segundo o tercer intento.
Es necesario saber que, a pesar de que no causan pérdida o corrupción de datos, las colisiones provocan una gran pérdida de tiempo, y disminuyen el desempeño de la red. Cuanto mayor sea el número de estaciones, mayor será la cantidad de colisiones y menor será el desempeño de la red. Por eso existe el límite de 30 computadoras por segmento en una red de cable coaxial, y no está permitido conectar directamente más que 7 hubs en una red con cables de par trenzado.
Otro factor que contribuye a las colisiones es la longitud del cable. Cuanto mayor sea el cable (esto cuenta tanto para cables de par trenzado como coaxial), más débil llegará la señal y será más difícil es para la placa de red "escuchar" el cable antes de enviar sus paquetes; esto aumenta, a su vez, las posibilidades de error. Hoy en día este problema no es tan significativo, pues utilizamos switchs en vez de cables coaxiales, o hubs, pero es interesante entender de qué modo se realizan las transmisiones.
Todo este control es realizado vía hardware por las placas de red Ethernet. Esto no tiene nada que ver con el sistema operativo o con los protocolos de red usados.
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