Objetivos de las redes
Las redes
en general, consisten en "compartir recursos",
y uno de sus objetivo
es hacer que todos los programas,
datos
y equipo estén disponibles para cualquiera de la red
que así lo solicite, sin importar la localización física
del recurso y del usuario. En otras palabras, el hecho de que el usuario se
encuentre a 1000 km de distancia de los datos,
no debe evitar que este los pueda utilizar como si fueran originados localmente.
Un segundo objetivo
consiste en proporcionar una alta fiabilidad, al contar con fuentes
alternativas de suministro. Por ejemplo todos los archivos
podrían duplicarse en dos o tres máquinas, de tal manera que si
una de ellas no se encuentra disponible, podría utilizarse una de las
otras copias. Además, la precencia de múltiples CPU
significa que si una de ellas deja de funcionar, las otras pueden ser capaces
de encarqarse de su trabajo, aunque se tenga un rendimiento global menor.
Otro objetivo
es el ahorro
económico. Los ordenadores pequeños tienen una mejor relación
costo
/ rendimiento, comparada con la ofrecida por las máquinas grandes. Estas
son, a grandes rasgos, diez veces mas rápidas que el mas rápido
de los microprocesadores,
pero su costo
es miles de veces mayor. Este desequilibrio ha ocasionado que muchos diseñadores
de sistemas
construyan sistemas
constituidos por poderosos ordenadores personales, uno por usuario, con los
datos
guardados una o mas máquinas que funcionan como servidor
de archivo
compartido.
Este objetivo
conduce al concepto
de redes
con varios ordenadores en el mismo edificio. A este tipo de red
se le denomina LAN
( red
de área local ), en contraste con lo extenso de una WAN ( red
de área extendida ), a la que también se conoce como red
de gran alcance.
Un punto muy relacionado es la capacidad para
aumentar el rendimiento del sistama en forma gradual a medida que crece la carga,
simplemente añadiendo mas procesadores.
Con máquinas grandes, cuando el sistema
esta lleno, deberá reemplazarse con uno mas grande, operación
que por lo normal genera un gran gasto y una perturbación inclusive mayor
al trabajo de los usuarios.
Otro objetivo
del establecimiento de una red de ordenadores, es que puede proporcionar un
poderoso medio de comunicación
entre personas que se encuentran muy alejadas entre si. Con el ejemplo de una
red es relativamente fácil para dos o mas personas que viven en lugares
separados, escribir informes
juntos. Cuando un autor hace un cambio
inmediato, en lugar de esperar varios dias para recibirlos por carta.
Esta rapidez hace que la cooperación entre grupos
de individuos que se encuentran alejados, y que anteriormente había sido
imposible de establecer, pueda realizarse ahora.
En la siguiente tabla se muestra
la clasificación de sistemas multiprocesadores distribuidos de acuerdo
con su tamaño físico. En la parte superior se encuentran las máquinas
de flujo de datos,
que son ordenadores con un alto nivel de paralelismo y muchas unidades funcionales
trabajando en el mismo programa.
Después vienen los multiprocesadores, que son sistemas que se comunican
a través de memoria
compartida. En seguida de los multiprocesadores se muestran verdaderas redes,
que son ordenadores que se comunican por medio del intercambio de mensajes.
Finalmente, a la conexión de dos o mas redes se le denomina interconexión
de redes.
Aplicación de las redes
El reemplazo de una máquina grande por
estaciones de trabajo sobre una LAN
no ofrece la posibilidad de introducir muchas aplicaciones nuevas, aunque podrían
mejorarse la fiabilidad y el rendimiento. Sin embargo, la disponibilidad de
una WAN ( ya estaba antes ) si genera nuevas aplicaciones viables, y algunas
de ellas pueden ocasionar importantes efectos en la totalidad de la sociedad.
Para dar una idea sobre algunos de los usos importantes de redes de ordenadores,
veremos ahora brevemente tres ejemplos: el acceso a programas
remotos, el acceso a bases
de datos remotas y facilidades de comunicación
de valor
añadido.
Una compañía que ha producido
un modelo
que simula la economía
mundial puede permitir que sus clientes
se conecten usando la red y corran el programa
para ver como pueden afectar a sus negocios
las diferentes proyecciones de inflación, de tasas de interés
y de fluctuaciones de tipos de cambio.
Con frcuencia se prefiere este planteamiento que vender los derechos
del programa,
en especial si el modelo
se está ajustando constantemente ó necesita de una máquina
muy grande para correrlo.
Todas estas aplicaciones operan sobre redes
por razones económicas: el llamar a un ordenador remoto mediante una
red resulta mas económico que hacerlo directamente. La posibilidad de
tener un precio
mas bajo se debe a que el enlace de una llamada telefónica normal utiliza
un circuito caro y en exclusiva durante todo el tiempo
que dura la llamada, en tanto que el acceso a través de una red, hace
que solo se ocupen los enlaces de larga distancia cuado se están transmitiendo
los datos.
Una tercera forma que muestra
el amplio potencial del uso de redes, es su empleo
como medio de comunicación(INTERNET).
Como por ejemplo, el tan conocido por todos, correo electrónico (e-mail
), que se envía desde una terminal , a cualquier persona
situada en cualquier parte del mundo que disfrute de este servicio.
Además de texto,
se pueden enviar fotografías e imágenes.
ESTRUCTURA DE UNA RED
En toda red existe una colección de máquinas
para correr programas
de usuario ( aplicaciones ). Seguiremos la terminología de una de las
primeras redes, denominada ARPANET, y llamaremos hostales a las máquinas
antes mencionadas. También, en algunas ocasiones se utiliza el término
sistema
terminal o sistema
final. Los hostales están conectados mediante una subres de comunicación,
o simplemente subred. El
trabajo de la subred consiste en enviar mensajes entre hostales, de la misma
manera como el sistema
telefónico envía palabras entre la persona
que habla y la que escucha. El diseño
completo de la red simplifica notablemente cuando se separan los aspectos puros
de comunicación de la red ( la subred ), de los aspectos de aplicación
( los hostales ).
Una subred en la mayor parte de las redes de
área extendida consiste de dos componentes diferentes: las líneas
de transmisión y los elementos de conmutación. Las líneas
de transmisión ( conocidas como circuitos,
canales o troncales ), se encargan de mover bits entre máquinas.
Los elementos de conmutación son ordenadores
especializados que se utilizan para conectar dos o mas líneas de de transmisión.
Cuando los datos llegan por una línea de entrada, el elemento de conmutación
deberá seleccionar una línea de salida para reexpedirlos
EJEMPLO DE REDES
Un número muy grande de redes se encuentran
funcionando, actualmente, en todo el mundo, algunas de ellas son redes públicas
operadas por proveedores
de servicios
portadores comunes o PTT, otras están dedicadas a la investigación,
también hay redes en cooperativas
operadas por los mismos usuarios y redes de tipo comercial o corporativo.
Las redes, por lo general, difieren en cuanto
a su historia,
administración,
servicios
que ofrecen, diseño
técnico y usuarios. La historia
y la administración
pueden variar desde una red cuidadosamente elanorada por una sola organización,
con un objetivo muy bien definido, hasta una colección específica
de máquinas, cuya conexión se fue realizando con el paso del tiempo,
sin ningún plan
maestro o administración
central que la supervisara. Los servicios
ofrecidos van desde una comunicación arbitraria de proceso
a proceso,
hasta llegar al correo
electrónico, la transferencia de archivos,
y el acceso y ejecución remota. Los diseños técnicos se
diferencian en el medio de transmisión empleado, los algoritmos
de encaminamiento y de donominación utilizados, el número y contenido
de las capas presentes y los protocolos
usados. Por último, las comunidades de usuarios pueden variar desde una
sola corporacion, hasta aquella que incluye todos los ordenadores científicos
que se encuentren en el mundo industrializado.
Redes de comunicación:
La posibilidad de compartir con carácter
universal la información entre grupos
de computadoras
y sus usuarios; un componente vital de la era de la información. La generalización
de la
computadora personal
(PC) y de la red de área local (LAN)
durante la década de los ochenta ha dado lugar a la posibilidad de acceder
a información en bases
de datos remotas; cargar aplicaciones desde puntos de ultramar; enviar mensajes
a otros países y compartir ficheros, todo ello desde una computadora
personal.
Las redes que permiten todo esto son equipos
avanzados y complejos. Su eficacia
se basa en la confluencia de muy diversos componentes. El diseño
e implantación de una red mundial de ordenadores es uno de los grandes
milagros tecnológicos de las últimas décadas.
Módems y empresas
de servicios:
Todavía en la década de los setenta
las computadoras
eran máquinas caras y frágiles que estaban al cuidado de especialistas
y se guardaban en recintos vigilados. Para utilizarlos se podía conectar
un terminal directamente o mediante una línea telefónica y un
módem para acceder desde un lugar remoto. Debido a su elevado costo,
solían ser recursos
centralizados a los que el usuario accedía por cuenta propia. Durante
esta época surgieron muchas organizaciones,
las empresas
de servicios,
que ofrecían tiempo
de proceso
en una mainframe. Las redes
de computadoras no estaban disponibles comercialmente. No obstante, se inició
en aquellos años uno de los avances más significativos para el
mundo de la tecnología:
los experimentos
del Departamento de Defensa norteamericano con vistas a distribuir los recursos
informáticos como protección contra los fallos. Este proyecto
se llama ahora Internet.
Redes de área local (LAN)
Uno de los sucesos más críticos
para la conexión en red lo constituye la aparición y la rápida
difusión de la red de área local (LAN)
como forma de normalizar las conexiones entre las máquinas que se utilizan
como sistemas ofimáticos. Como su propio nombre indica, constituye una
forma de interconectar una serie de equipos informáticos. A su nivel
más elemental, una LAN no es más que un medio compartido (como
un cable
coaxial al que se conectan todas las computadoras
y las impresoras)
junto con una serie de reglas que rigen el acceso a dicho medio. La LAN más
difundida, la Ethernet,
utiliza un mecanismo denominado Call Sense Multiple Access-Collision
Detect (CSMS-CD).
Esto significa que cada equipo conectado sólo puede utilizar el cable
cuando ningún otro equipo lo está utilizando. Si hay algún
conflicto,
el equipo que está intentando establecer la conexión la anula
y efectúa un nuevo intento más adelante. La Ethernet
transfiere datos a 10 Mbits/seg, lo suficientemente rápido como para
hacer inapreciable la distancia entre los diversos equipos y dar la impresión
de que están conectados directamente a su destino.
Ethernet y CSMA-CD
son dos ejemplos de LAN. Hay tipologías muy diversas (bus,
estrella, anillo) y diferentes protocolos
de acceso. A pesar de esta diversidad, todas las LAN comparten la característica
de poseer un alcance limitado (normalmente abarcan un edificio) y de tener una
velocidad
suficiente para que la red de conexión resulte invisible para los equipos
que la utilizan.
Además de proporcionar un acceso compartido,
las LAN modernas también proporcionan al usuario multitud de funciones
avanzadas. Hay paquetes de software
de gestión
para controlar la configuración de los equipos en la LAN, la administración
de los usuarios, y el control
de los recursos
de la red. Una estructura
muy utilizada consiste en varios servidores
a disposición de distintos (con frecuencia, muchos) usuarios. Los primeros,
por lo general máquinas más potentes, proporcionan servicios como
control
de impresión, ficheros compartidos y correo a los últimos, por
lo general computadoras
personales.
Routers y bridges
Los servicios en la mayoría de las LAN
son muy potentes. La mayoría de las organizaciones
no desean encontrarse con núcleos aislados de utilidades informáticas.
Por lo general prefieren difundir dichos servicios por una zona más amplia,
de manera que los grupos
puedan trabajar independientemente de su ubicación. Los routers y los
bridges son equipos especiales que permiten conectar dos o más LAN. El
bridge es el equipo más elemental y sólo permite conectar varias
LAN de un mismo tipo. El router
es un elemento más inteligente y posibilita la interconexión de
diferentes tipos
de redes de ordenadores.
Las grandes empresas
disponen de redes corporativas de datos basadas en una serie de redes
LAN y routers. Desde el punto de vista del usuario, este enfoque proporciona
una red físicamente heterogénea con aspecto de un recurso homogéneo.
Redes de área extensa (WAN)
Cuando se llega a un cierto punto deja de ser
poco práctico seguir ampliando una LAN. A veces esto viene impuesto
por limitaciones físicas, aunque suele haber formas más adecuadas
o económicas de ampliar una red de computadoras.
Dos de los componentes importantes de cualquier red son la red de teléfono
y la de datos. Son enlaces para grandes distancias que amplían la LAN
hasta convertirla en una red de área extensa (WAN). Casi todos los operadores
de redes nacionales (como DBP en Alemania
o British Telecom en Inglaterra)
ofrecen servicios para interconectar redes
de computadoras, que van desde los enlaces de datos sencillos y a baja velocidad
que funcionan basándose en la red pública de telefonía
hasta los complejos servicios de alta velocidad
(como frame
relay y SMDS-Synchronous Multimegabit Data Service) adecuados para la interconexión
de las LAN. Estos servicios de datos a alta velocidad
suelen denominarse conexiones de banda
ancha. Se prevé que proporcionen los enlaces necesarios entre LAN
para hacer posible lo que han dado en llamarse autopistas de la información.
Proceso distribuido:
Parece lógico suponer que las computadoras
podrán trabajar en conjunto cuando dispongan de la conexión de
banda
ancha. ¿Cómo conseguir, sin embargo, que computadoras de diferentes
fabricantes en distintos países funcionen en común a través
de todo el mundo? Hasta hace poco, la mayoría de las computadoras disponían
de sus propias interfaces y presentaban su estructura
particular. Un equipo podía comunicarse con otro de su misma familia,
pero tenía grandes dificultades para hacerlo con un extraño. Sólo
los más privilegiados disponían del tiempo,
conocimientos y equipos necesarios para extraer de diferentes recursos
informáticos aquello que necesitaban.
En los años noventa, el nivel de concordancia
entre las diferentes computadoras alcanzó el punto en que podían
interconectarse de forma eficaz, lo que le permite a cualquiera sacar provecho
de un equipo remoto. Los principales componentes son:
Cliente/servidor
En vez de construir sistemas informáticos
como elementos monolíticos, existe el acuerdo general de construirlos
como sistemas cliente/servidor.
El cliente
(un usuario de PC) solicita un servicio
(como imprimir) que un servidor
le proporciona (un procesador
conectado a la LAN). Este enfoque común de la estructura
de los sistemas informáticos se traduce en una separación de las
funciones
que anteriormente forman un todo. Los detalles de la realización van
desde los planteamientos sencillos hasta la posibilidad real de manejar todos
los ordenadores de modo uniforme.
Tecnología de objetos:
Otro de los enfoques para la construcción
de los sistemas parte de la hipótesis
de que deberían estar compuestos por elementos perfectamente definidos,
objetos encerrados, definidos y materializados haciendo de ellos agentes independientes.
La adopción
de los objetos como medios
para la construcción
de sistemas informáticos ha colaborado a la posibilidad de intercambiar
los diferentes elementos.
Sistemas abiertos
Esta definición alude a sistemas informáticos
cuya arquitectura
permite una interconexión y una distribución
fáciles. En la práctica, el concepto
de sistema
abierto se traduce en desvincular todos los componentes de un sistema y utilizar
estructuras
análogas en todos los demás. Esto conlleva una mezcla de normas
(que indican a los fabricantes lo que deberían hacer) y de asociaciones
(grupos
de entidades afines que les ayudan a realizarlo). El efecto final es que sean
capaces de hablar entre sí.
El objetivo último de todo el esfuerzo
invertido en los sistemas abiertos consiste en que cualquiera pueda adquirir
computadoras de diferentes fabricantes, las coloque donde quiera, utilice conexiones
de banda
ancha para enlazarlas entre sí y las haga funcionar como una máquina
compuesta capaz de sacar provecho de las conexiones de alta velocidad.
Seguridad y gestión:
El hecho de disponer de rápidas redes
de computadoras capaces de interconectarse no constituye el punto final
de este enfoque. Quedan por definir las figuras del "usuario de la autopista
de la información" y de los "trabajos de la autovía de la información".
Seguridad
La seguridad
informática va adquiriendo una importancia creciente con el aumento
del volumen
de información importante que se halla en las computadoras distribuidas.
En este tipo de sistemas resulta muy sencillo para un usuario experto acceder
subrepticiamente a datos de carácter confidencial. La norma Data Encryption
System (DES) para protección de datos informáticos, implantada
a finales de los años setenta, se ha visto complementada recientemente
por los sistemas de clave pública que permiten a los usuarios codificar
y descodificar con facilidad los mensajes sin intervención de terceras
personas.
Gestión
La labor de mantenimiento
de la operativa de una LAN exige dedicación completa. Conseguir que una
red distribuida por todo el mundo funcione sin problemas
supone un reto aún mayor. Últimamente se viene dedicando gran
atención a los conceptos básicos de la gestión
de redes distribuidas y heterogéneas. Hay ya herramientas
suficientes para esta importante parcela que permiten supervisar de manera eficaz
las redes globales.
Las redes de ordenadores:
Definir el concepto
de redes implica diferenciar entre el concepto
de redes físicas y redes de comunicación.
Respecto a la estructura
física,
los modos de conexión física,
los flujos de datos, etc; podemos decir que una red la constituyen dos o más
ordenadores que comparten determinados recursos, sea hardware
(impresoras,
sistemas de almacenamiento,
...) sea software
(aplicaciones, archivos,
datos...).
Desde una perspectiva más comunicativa
y que expresa mejor lo que puede hacerse con las redes en la educación,
podemos decir que existe una red cuando están involucrados un componente
humano que comunica, un componente tecnológico (ordenadores, televisión,
telecomunicaciones)
y un componente administrativo (institución o instituciones
que mantienen los servicios). Una red, más que varios ordenadores conectados,
la constituyen varias personas que solicitan, proporcionan e intercambian experiencias
e informaciones a través de sistemas de comunicación.
Atendiendo al ámbito que abarcan, tradicionalmente
se habla de:
Redes de Área Local (conocidas como LAN)
que conectan varias estaciones dentro de la misma institución,
Redes de Área Metropolitana (MAN),
Area extensa (WAN),
Por su soporte físico:
Redes de fibra
óptica,
Red de servicios integrados (RDSI),
Si nos referimos a las redes de comunicación
podemos hablar de Internet,
BITNET, USENET FIDONET o de otras grandes redes.
Pero, en el fondo, lo que verdaderamente nos debe interesar como educadores
es el flujo y el tipo de información que en estas redes circula. Es decir,
que las redes deben ser lo más transparentes posibles, de tal forma que
el usuario final no requiera tener conocimiento
de la tecnología
A pesar de que hace sólo una década que comenzó el "despegue mundial" de este nuevo campo científico, hoy existen cerca de 3 mil productos generados con nanotecnología, la mayoría para usos industriales, aunque las investigaciones más avanzadas se registran en el campo de la medicina y la biología. 
Hay varias razones por las que la Nanociencia se ha convertido en un importante campo científico con entidad propia. Una es la disponibilidad de nuevos instrumentos capaces de "ver" y "tocar" a esta escala dimensional. A principios de los ochenta fue inventado en Suiza (IBM-Zurich) uno de los microscopios capaz de "ver" átomos. Unos pocos años más tarde el Atomic Force Microscope fue inventado incrementando las capacidades y tipos de materiales que podían ser investigados...
