UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO
CONCEPTOS BASICOS DE COMUNICACION DE DATOS
Comunicación
de Datos. Es el proceso
de comunicar información en forma binaria entre dos o más puntos. Requiere
cuatro elementos básicos que son:
Emisor: Dispositivo
que transmite los datos
Mensaje: lo conforman
los datos a ser transmitidos
Medio
: consiste en
el recorrido de los datos desde el origen hasta su destino
Receptor: dispositivo
de destino de los datos
BIT: es la unidad
más pequeña de información y la unidad base en comunicaciones.
BYTE: conjunto de
bits continuos mínimos que hacen posible, un direccionamiento de información en
un sistema computarizado. Está formado por 8 bits.
Trama
: tira de bits
con un formato predefinido usado en protocolos orientados a bit.
Paquete
: fracciones
de un mensaje de tamaño predefinido, donde cada fracción o paquete contiene
información de procedencia y de destino, así como información requerida para el
reensamblado del mensaje.
Interfaces: conexión que
permite la comunicación entre dos o más dispositivos.
Códigos: acuerdo
previo sobre un conjunto de significados que definen una serie de símbolos y
caracteres. Toda combinación de bits representa un carácter dentro de la tabla
de códigos. las tablas de códigos más reconocidas son las del código ASCII y la
del código EBCDIC.
Paridad: técnica que
consiste en la adición de un bit a un carácter o a un bloque de caracteres para
forzar al conjunto de unos (1) a ser par o impar. Se utiliza para el chequeo de
errores en la validación de los datos. El bit de paridad será cero (0=SPACE) o
uno (1=MARK).
Modulación: proceso de
manipular de manera controlada las propiedades de una señal portadora para que
contenga la información que se va a transmitir
DTE (Data
Terminal Equipment): equipos que
son la fuente y destino de los datos. comprenden equipos de computación (Host,
Microcomputadores y Terminales).
DCE (Data
Communications Equipment): equipos de
conversión entre el DTE y el canal de transmisión, es decir, los equipos a
través de los cuales conectamos los DTE a las líneas de comunicación.
MEDIOS
, FORMAS Y TIPOS DE TRANSMISION
Medios
Aéreos: basados en
señales radio-eléctricas (utilizan la atmósfera como medio de transmisión), en
señales de rayos láser o rayos infrarrojos.
Sólidos:
principalmente el cobre en par trenzado o cable coaxial y la fibra óptica.
Formas
Transmisión
en Serie: los bits se
transmiten de uno a uno sobre una línea única. Se utiliza para transmitir a
larga distancia.
Transmisión
en Paralelo: los bits se
transmiten en grupo sobre varias líneas al mismo tiempo. Es utilizada dentro del
computador.
La
transmisión en paralela es más rápida que la transmisión en serie pero en la
medida que la distancia entre equipos se incrementa (no debe sobrepasarse la
distancia de 100 pies), no solo se encarecen los cables sino que además aumenta
la complejidad de los transmisores y los receptores de la línea a causa de la
dificultad de transmitir y recibir señales de pulsos a través de cables
largos.
Tipos
Transmisión
Simplex: la
transmisión de datos se produce en un solo sentido. siempre existen un nodo
emisor y un nodo receptor que no cambian sus funciones.
Transmisión
Half-Duplex: la
transmisión de los datos se produce en ambos sentidos pero alternativamente, en
un solo sentido a la vez. Si se está recibiendo datos no se puede
transmitir.
Transmisión
Full-Duplex: la
transmisión de los datos se produce en ambos sentidos al mismo tiempo. un
extremo que esta recibiendo datos puede, al mismo tiempo, estar transmitiendo
otros datos.
Transmisión
Asincrona: cada byte de
datos incluye señales de arranque y parada al principio y al final. La misión de
estas señales consiste en:
·
Avisar al
receptor de que está llegando un dato.
Transmisión
Sincrona: se utilizan
canales separados de reloj que administran la recepción y transmisión de los
datos. Al inicio de cada transmisión se emplean unas señales preliminares
llamadas:
·
Bytes de
sincronización en los protocolos orientados a byte.
Su misión
principal es alertar al receptor de la llegada de los datos.
Nota: Las señales
de reloj determinan la velocidad a la cual se transmite o recibe.
PROTOCOLOS
Protocolo
Conjunto de
reglas que posibilitan la transferencia de datos entre dos o más
computadores.
Arquitectura
de Niveles :
el propósito
de la arquitectura de niveles es reducir la complejidad de la comunicación de
datos agrupando lógicamente ciertas funciones en áreas de responsabilidad
(niveles).
Características
·
Cada nivel
provee servicios al nivel superior y recibe servicios del nivel inferior.
ESTANDARES
OSI
(
International Standards Organization)
IEEE
(Institute of Electrical and Electronic Engineers)
OSI
( International Standards Organization)
En este
modelo, el propósito de cada nivel es proveer servicios al nivel superior,
liberándolo de los detalles de implementación de cada servicio. La información
que se envía de un computador a otro debe pasar del nivel superior al nivel
inferior atravesando todos los demás niveles de forma descendente, dentro
del computador que origina los datos.
A su paso por
cada nivel a los datos se les adiciona información que será removida al llegar a
su destino. La información adicionada se clasifica en:
Información
de Control, dirigida a su
nivel correspondiente en el computador de destino. Cada nivel se comporta como
si estuviera comunicándose con su contraparte en el otro computador.
Información
de Interface, dirigida al
nivel adyacente con el cual se está interactuando. El objeto de esta información
es definir los servicios provistos por el nivel inferior, y como deben ser
accesados estos servicios. Esta información tras ser empleada por el nivel
adyacente es removida.
El modelo OSI
se estructura en 7 niveles:
1.
Nivel Fisico:
este nivel
dirige la transmisión de flujos de bits, sin estructura aparente, sobre un medio
de conexión. Se encuentra relacionado con condiciones elécricas-ópticas,
mecánicas y funcionales del interfaz al medio de transmisión. A su vez esta
encargado de aportar la señal empleada para la transmisión de los datos
generados por los niveles superiores.
En este nivel
se define la forma de conectarse el cable a las tarjetas de red, cuanto pines
debe tener cada conector y el uso funcional de cada uno de ellos. Define también
la técnica de transmisión a emplear para el envío de los datos sobre el medio
empleado. Se encarga de activar, mantener y desactivar un circuito físico. Este
nivel trata la codificación y sincronización de los bits y es el responsable de
hacer llegar los bits desde un computador a otro.
IEEE
El modelo
desarrollado por IEEE, también conocido como el proyecto 802, fue
orientado a las redes locales. Este estándar esta de acuerdo, en general con el
modelo ISO, difieren principalmente en el nivel de enlace de datos. Para IEEE
este nivel está dividido en dos subniveles:
MAC (Medium
Access Control): subnivel
inferior, provee el acceso compartido de las tarjetas de red al medio físico, es
decir, define la forma en que se va a acceder al medio físico empleado en la red
para el intercambio de datos.
LLC (Logical
Link Control): subnivel
superior, maneja la comunicación de enlace de datos y define el uso de puntos de
interfaz lógico, llamado SAP (Service Access Points) de manera que otros
computadores puedan emplear el mismo formato para la comunicación con los
niveles superiores independientemente del MAC empleado.
Clasificación
de los Protocolos de Enlace de Datos
De acuerdo a
su estructura
Protocolos
Orientados a Bit: son aquellos
protocolos en los cuales los bits por si solos pueden proveer información, son
protocolos muy eficientes y trabajan en tramas de longitud variable.
Protocolos
Orientados a Byte: son aquellos
en los que la información viene provista por la conjunción de bytes de
información y bytes de control.
De acuerdo a
su disciplina de comportamientoProtocolos de
Sondeo Seleccion: son aquellos
que utilizan un DTE como nodo principal de canal. Este nodo primario controla
todas las demás estaciones y determina si los dispositivos pueden comunicarse y,
en caso afirmativo, cuando deben hacerlo.
Protocolos
Peer to Peer: son aquellos
en los cuales ningún nodo es el principal, y por lo general todos los nodos
poseen la misma autoridad sobre el canal.
REDES
WAN
Una Red Wan:
es una red de
gran cobertura en la cual pueden transmitirse datos a larga distancia,
nterconectando facilidades de comunicación entre diferentes localidades de un
país. En estas redes por lo general se ven implicadas las compañías
telefónicas.
Componentes
Físicos
Línea de
Comunicación: medios
físicos para conectar una posición con otra con el propósito de transmitir y
recibir datos.
Hilos de
Transmisión: en
comunicaciones telefónicas se utiliza con frecuencia el termino "pares" para
describir el circuito que compone un canal. Uno de los hilos del par sirve para
transmitir o recibir los datos, y el otro es la línea de retorno eléctrico.
Clasificación
Líneas de Comunicación
Líneas
Conmutadas: líneas que
requieren de marcar un código para establecer comunicación con el otro extremo
de la conexión.
Líneas
Dedicadas: líneas de
comunicación que mantienen una permanente conexión entre dos o más puntos. Estas
pueden ser de dos o cuatro hilos.
Líneas Punto
a Punto: enlazan dos
DTE
Líneas
Multipunto: enlazan tres
o más DTE
Líneas
Digitales: en este tipo
de línea, los bits son transmitidos en forma de señales digitales. Cada bit se
representa por una variación de voltaje y esta se realiza mediante codificación
digital en la cual los códigos más empleados son:
NRZ
(Non Return to Zero) Unipolar.
La forma de
onda binaria que utilizan normalmente las computadoras se llama Unipolar,
es decir, que el voltaje que representa los bits varia entre 0 voltios y +5
voltios. Se denomina NRZ porque el voltaje no vuelve a cero entre bits
consecutivos de valor uno. Este tipo de código es inadecuado en largas
distancias debido a la presencia de niveles residuales de corriente continua y a
la posible ausencia de suficientes números de transiciones de señal para
permitir una recuperación fiable de una señal de temporización.
Código NRZ
Polar: este código
desplaza el nivel de referencia de la señal al punto medio de la amplitud de la
señal. De este modo se reduce a la mitad la potencia requerida para transmitir
la señal en comparación con el Unipolar.
Transmisión
Bipolar o AMI (Alternate Marks Inverted): es uno de
los códigos más empleados en la transmisión digital a través de redes
WAN. Este formato no tiene componente de corriente continua residual y su
potencia a frecuencia cero es nula. Se verifican estos requisitos transmitiendo
pulsos con un ciclo de trabajo del 50% e invirtiendo alternativamente la
polaridad de los bits 1 que se transmiten. Dos valores positivos sin alternancia
entre ellos serán interpretados como un error en la línea. los 0's son espacios
sin presencia de voltaje. El formato Bipolar es en realidad una señal de tres
estados (+V, 0, -V).
INTERFACES
RS-232 en 23
Y 9 Pines: define una
interfaz no balanceada empleando un intercambio en serie de datos binarios a
velocidades de transmisión superiores a los 20,000 bps, opera con datos
sincronos pero está limitada por una longitud de cable de aprox. 50 pies.
V.35:
especifica
una interfaz sincrono para operar a velocidades superiores a 1 Mbps. Este
interfaz utiliza la mezcla de dos señales no balanceadas para control y de
señales balanceadas para la sincronización y envío/recepción de los datos lo que
facilita trabajar a latas velocidades.
MODEMS
Un Módem es
un dispositivo que convierte la señal digital en señal analógica y viceversa
para posibilitar que el mensaje enviado por un DTE pueda llegar a otro(s) DTE's
a través de líneas análogas.
Los Modems
podemos seleccionarlos de acuerdo a:
La velocidad de transmisión.
En la
practica el mercado de los módems crea dos grupos:
Modems
empleados en centros de transmisión con una
permanente o casi permanente actividad, las cuales cuentan con mecanismos
sofisticados de diagnostico, control y administración centralizados y
remotos.
Modems de
Escritorios cuyo
principal uso es la conexión a través de la red pública telefónica, con cierta
regularidad pero nunca con carácter permanente ni con uso exhaustivo.
TIPOS DE
MODULACION
Modulación de
Frecuencia (FSK, Frequency Shift Keying): se utiliza en
los modems de baja velocidad. Se emplea separando el ancho de banda total en dos
bandas, los modems pueden transmitir y recibir datos por el mismo canal
simultáneamente. El módem que llama se pone en el modo de llamada y el módem que
responde pasa al modo de respuesta gracias a un conmutador que hay en cada
módem.
Modulación de
Amplitud (ASK, Amplitud Shift Keying): no se utiliza
en solitario en comunicaciones de datos porque es muy sensible a interferencias
de ruido eléctrico que pueden provocar errores en los datos recibidos.
Modulación de
Fase (PSK, Phase Shift Keying )): se codifican
los valores binarios como cambios de fase de la señal portadora.
Modulación
Diferencial de Fase (DPSK, Diferential Phase Shift Keying): consiste en
una variación de PSK donde se toma el ángulo de fase del intervalo
anterior como referencia para medir la fase de cualquier intervalo de
señal.
Modulación de
Amplitud de Cuadratura (QAM, Quadrature Amplitude Modulation): se emplea en
los modems más rápidos. Consiste en una combinación de PSK y ASK, es decir, se
van a combinar las variaciones de amplitud en referencia al momento de fase en
que ocurren con lo cual vamos a poder incluir más bits en los mismos hertz.
Compresión de
Datos y Control de Errores
MNP (Microcom
Network Protocol): bajo estas
siglas se agrupan un conjunto de protocolos que soportan interacción con
aplicaciones de transferencia de datos. Esta dividido en las clases
siguientes:
Clase 2:
provee
mecanismo de control de errores para transmisiones asincrónicas a 2400 bps con
protocolos orientados a byte, la eficiencia anda por el 84%.
Clase 3:
permite al
módem aceptar datos en formato asincrónico y transmitirlos en modalidad
sincrónica. La ventaja de este servicio es que limitan los bits de start y stop
consiguiendo así un rendimiento de un 108%.
Clase 4:
este servicio
provee un ensamblamiento de paquetes adaptables. Posee un rendimiento de un
120%.
Clase 5:
este servicio
provee compresión de datos, negociación y duplexación, técnica que consiste en
que los modems se conectan a la menor velocidad, para luego comenzar a negociar
el uso de velocidades superiores.
Algoritmos de
Compresión más usados
Codificación
Huffman: este
algoritmo crea una tabla que codifica a los caracteres con longitud de bits
variables, los más empleados en 4 bits y los menos empleados empiezan con 5
llegando hasta a 11 bits.
Codificación
Run-Length: se
identifican secuencias repetitivas de al menos tres caracteres, enviándose al
carácter seguido del número que indica la cantidad de veces que debe ser
repetido ese carácter.
V.42/V.42
Bits: estos son los
estándares de corrección de errores y compresión de datos respectivamente
sugeridos por CCITT.
Supresión de
Eco
Posibilita la
transmisión simultánea en ambos sentidos. Esta técnica solo es posible si el
diseño del módem incorpora microprocesadores. La supresión del eco permite el
uso de todo el ancho de banda de la línea para la transmisión simultanea en
ambos sentidos del enlace.
CONCENTRADORES
Concentradores
Análogos (Bridges): son
dispositivos que permiten la comunicación entre un módem, conectado a un puerto
de una computadora y varios modems conectados a DTE's en aplicaciones que usan
protocolos de sondeo/selección. Con este tipo de concentrador, podemos bajar los
costos de las líneas de comunicación. El concentrador análogo es el encargado de
crear un equilibrio eléctrico entre los distintos enlaces.
Concentradores
Digitales: también
llamados Port-Sharing Devices, permiten que varios DTE's compartan un módem o un
puerto de computador en aplicaciones que usan protocolos de sondeo/selección.
Con este tipo de concentrador podemos ahorrar, dependiendo de como lo
conectemos, puertos de un procesador de comunicaciones, host o modems requeridos
para una conexión.
MULTIPLEXORES
Dispositivos
que permiten la combinación de varios canales de datos en un circuito físico.
Multiplexor
por División de Frecuencia: divide el
ancho de banda de una línea entre varios canales, donde cada canal ocupa una
parte del ancho de banda de frecuencia total.
Multiplexor
por División de Tiempo: aquí cada
canal tiene asignado un periodo o ranura de tiempo en el canal principal y las
distintas ranuras de tiempo están repartidas por igual en todos los canales.
Tiene la desventaja de que en caso de que un canal no sea usado, esa ranura de
tiempo no se aprovecha por los otros canales, enviándose en vez de datos bits de
relleno.
Multiplexor
por División de Tiempo Estadísticos: no le ofrece
ranuras de tiempo a los canales inactivos y además podemos asignar prioridades a
los canales.
PROCESADORES
DE COMUNICACION
Equipo cuya
misión principal consiste en aliviar el trabajo de comunicaciones del computador
central. Regula la comunicación tanto local como remota desde y hacia el
computador central.
Los
Procesadores de Comunicación cargan, su propio sistema operativo desde una
unidad de almacenamiento secundaria instalada en su interior o en un computador
central y es un nodo más en la red.
TIPOS
DE REDES WAN
Conmutadas
por Circuitos: redes en las
cuales, para establecer comunicación se debe efectuar una llamada y cuando se
establece la conexión, los usuarios disponen de un enlace directo a través de
los distintos segmentos de la red.
Conmutadas
por Mensaje: en este tipo
de redes el conmutador suele ser un computador que se encarga de aceptar tráfico
de los computadores y terminales conectados a él. El computador examina la
dirección que aparece en la cabecera del mensaje hacia el DTE que debe
recibirlo. Esta tecnología permite grabar la información para atenderla después.
El usuario puede borrar, almacenar, redirigir o contestar el mensaje de forma
automática.
Conmutadas
por Paquetes: en este tipo
de red los datos de los usuarios se descomponen en trozos más pequeños. Estos
fragmentos o paquetes, estás insertados dentro de informaciones del protocolo y
recorren la red como entidades independientes.
Redes
Orientadas a Conexión: en estas
redes existe el concepto de multiplexión de canales y puertos conocido como
circuito o canal virtual, debido a que el usuario aparenta disponer de un
recurso dedicado, cuando en realidad lo comparte con otros pues lo que ocurre es
que atienden a ráfagas de tráfico de distintos usuarios.
Redes no
orientadas a conexión: llamadas
Datagramas, pasan directamente del estado libre al modo de transferencia de
datos. Estas redes no ofrecen confirmaciones, control de flujo ni recuperación
de errores aplicables a toda la red, aunque estas funciones si existen para cada
enlace particular. Un ejemplo de este tipo de red es INTERNET.
Red Publica
de Conmutación Telefónica (PSTN) : esta red fue
diseñada originalmente para el uso de la voz y sistemas análogos. La conmutación
consiste en el establecimiento de la conexión previo acuerdo de haber marcado un
número que corresponde con la identificación numérica del punto de destino.
REDES
DE AREA LOCAL
Componentes
Tarjetas de
Conexión a la red (NIC’s) :
tarjeta
electrónica que conectan a las estaciones de trabajo a la red. Normalmente se
insertan en una de las ranuras de expansión del motherboard del microcomputador
suministrando de esta forma acceso directo a memoria (DMA). El NIC tiene las
siguientes funciones:
Estaciones de Trabajo : PC’s conectadas a la red a través de las cuales podemos acceder a los recursos compartidos en dicha red como discos, impresoras, modems, etc. Pueden carecer de la mayoría de los periféricos pero siempre tendrán un NIC, un monitor, un teclado y un CPU.
Servidores : Computadores que proporcionan servicios a las estaciones de trabajo de la red tales como almacenamiento en discos, acceso a las impresoras, unidades para respaldo de archivos, acceso a otras redes o computadores centrales.
Repetidores
: dispositivos
que generan la señal de un segmento de cable y pasan estas señales a otro
segmento de cable sin variar el contenido de la señal. Son utilizados para
incrementar la longitud entre conexiones en una LAN.
Bridges :
consiste en un equipo que contiene dos puertos de comunicación, crea unas tablas
en memoria que contienen todas las direcciones de MAC (direcciones de las
tarjetas de comunicaciones), de ambos extremos, de tal manera que restringen el
trafico de datos de un segmento a otro, no permitiendo el paso de tramas que
tengan como destino una dirección del mismo segmento al que pertenece la
estación de origen. Es conveniente el uso de los mismos cuando requerimos la
interconexión de dos LAN’s locales o remotas.
Routers
: son
dispositivos que nos permiten unir varias redes( más de dos, a diferencia de los
bridge), tomando como referencia la dirección de red de cada segmento. Al igual
que los bridges, los Routers restringen el trafico local de la red permitiendo
el flujo de datos a través de ellos solamente cuando los datos son direccionados
con esa intención.
Brouters
: dispositivos
con funciones combinadas de bridge y router. Cuando se configura se le indica la
modalidad en la cual va a funcionar, como bridge o como router.
Concentradores
MAU (
Multistation Access Unit)
: concentrador
que permite insertar en el anillo o eliminar derivándolas, hasta 8 estaciones.
El MAU detecta señales procedentes de las estaciones de trabajo, en caso de
detectarse un dispositivo defectuoso o un cable deteriorado y elimina,
derivándola, la estación en cuestión para evitar perdidas de datos y del
TOKEN.
Hubs
:
concentradores de cableado en estrella integrados por microprocesadores, memoria
y protocolos como SNMP, características que lo convierten en un nodo inteligente
en la red capaz de controlar y diagnosticar, incluso por monitoreo remoto.
Switching Hub
o Switch Ethernet
: divide la
LAN en varios segmentos limitando el trafico a uno o más segmentos en vez de
permitir la difusión de los paquetes por todos los puertos. Dentro del Switch,
un circuito de alta velocidad se encarga del filtrado y de permitir el transito
entre segmentos de aquellos segmentos que tengan la intención de hacerlo.
TOPOLOGIA : Descripción de la disposición de las conexiones físicas en una LAN
Estrella :
en este tipo
de topología todas las estaciones de trabajo se conectan a una estación central
que se encarga de establecer, mantener y romper la conexión entre las
estaciones. En este tipo de red si cae la estación central cae toda la red.
Bus
:en esta
topología todas las estaciones están conectadas al mismo cable. En una Red Bus,
todas las estaciones escuchan todos los mensajes que se transfieren por el
cable, capturando este mensaje solamente la estación a la cual va dirigido, que
responde con un ACK o señal que significa haber recibido el mensaje
correctamente.
Anillo : todos los nodos de la red están conectados a un bus cerrado, es decir, un circulo o lazo.
Simbología usada para representar los componentes de una Red
Trabajo realizado por:
Víctor A. Perales
Leigh
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