Sistemas Distribuidos: Conceptos Fundamentales

La diferencia principal de un sistema distribuido es que un conjunto de computadoras independientes se presenta a sus usuarios como un sistema consistente y único. La existencia de múltiples computadoras autónomas es transparente para el usuario, y funciones como la asignación de trabajos a procesadores o el movimiento de archivos se realizan de forma automática.

Arquitectura de Red y Protocolos

La arquitectura de red es el conjunto de capas y protocolos que define la organización y realización de la comunicación en una red. Cada capa ofrece servicios a la capa superior a través de una interfaz que especifica las operaciones disponibles. Las interfaces definen cómo una capa accede a los servicios de la capa inferior. Un protocolo es el conjunto de reglas que utilizan las capas iguales para comunicarse entre sí.

Tecnologías de Comunicación: Satélite vs. Fibra Óptica

Satélites de Comunicaciones

Permiten la transmisión de datos mediante señales enviadas y recibidas desde el espacio. Son útiles para cubrir grandes distancias y zonas remotas.

Fibra Óptica

Transmite datos mediante pulsos de luz a través de cables de vidrio o plástico. Ofrece conexiones de alta velocidad y baja latencia.

Comparativa: Satélite vs. Fibra Óptica

Ancho de Banda:

Satélite: Limitado, menor velocidad.

Fibra Óptica: Muy alto, ideal para grandes volúmenes de datos.

Costo:

Satélite: Alto (lanzamiento y equipos).

Fibra Óptica: Alto al principio, pero más rentable a largo plazo.

Instalación:

Satélite: Fácil en zonas sin infraestructura.

Fibra Óptica: Requiere obra civil, compleja en zonas remotas.

Mantenimiento:

Satélite: Difícil y costoso.

Fibra Óptica: Más accesible y controlado localmente.

La comunicación satelital es más conveniente en zonas rurales, aisladas o de difícil acceso, como islas, zonas montañosas o regiones sin infraestructura terrestre, donde instalar fibra sería costoso o inviable. También es útil en situaciones de emergencia o desastres naturales.

Técnicas de Multiplexación

Multiplexación por División de Frecuencia (FDM)

En la Multiplexación por División de Frecuencia (FDM), el espectro de frecuencia se divide en bandas, y cada usuario posee exclusivamente una de estas bandas.

Multiplexación por División de Tiempo (TDM)

En la Multiplexación por División de Tiempo (TDM), los usuarios esperan su turno, y cada uno obtiene periódicamente toda la banda durante un breve lapso. Es decir, varias señales comparten un mismo canal, pero cada una utiliza un «turno» de tiempo para enviar su información. Si un usuario no transmite en su turno, ese tiempo se desperdicia.

Modelos de Red: OSI vs. TCP/IP

Similitudes

• Ambos se basan en el concepto de una pila de protocolos independientes.
• La funcionalidad de las capas es muy parecida.
• Las capas por encima de transporte (incluida esta) prestan un servicio de extremo a extremo.

Diferencias

Número de Capas:

OSI: 7 capas.

TCP/IP: 4 capas.

Distinción de Conceptos:

OSI: Distingue entre servicios, interfaz y protocolo.

TCP/IP: No distingue explícitamente entre servicios, interfaz y protocolo.

Generalidad:

OSI: Muy general y conceptual.

TCP/IP: Más específico y orientado a la implementación.

Capa de Red/Interred:

OSI (Capa de Red): Comunicación con y sin conexión.

TCP/IP (Capa de Interred): Comunicación sin conexión.

Capa de Transporte:

OSI (Capa de Transporte): Orientada a la conexión.

TCP/IP (Capa de Transporte): Orientada a la conexión y sin conexión.

Entrega Confiable de Datos

La manera de asegurar la entrega confiable de datos es proporcionar retroalimentación al emisor. Por lo general, el protocolo exige que el receptor envíe tramas de control (acuse de recibo) especiales que contengan confirmaciones de recepción positivas o negativas de las tramas recibidas.

Medios de Transmisión de Red

Medios Guiados

• Cable de Par Trenzado: Dos hilos de cobre trenzados para reducir interferencias.
• Cable Coaxial: Cable con conductor central y blindaje, ofrece mayor protección y ancho de banda.
• Fibra Óptica: Transmite datos mediante pulsos de luz a través de fibras de vidrio o plástico, proporcionando alta velocidad y baja atenuación.

Medios No Guiados

• Radiotransmisión: Ondas de radio que pueden viajar a largas distancias y penetrar edificios sin problemas.
• Transmisión por Microondas: Transmite información a través de ondas electromagnéticas de alta frecuencia (entre 1 GHz y 300 GHz). Se utilizan comúnmente para establecer enlaces punto a punto entre dos antenas.
• Ondas Infrarrojas y Milimétricas: Se usan para la comunicación de corto alcance (ej. controles remotos).
• Transmisión por Ondas de Luz: Utiliza señales ópticas (infrarrojo o luz visible) para enviar datos a través del aire.
• Satélites de Comunicaciones: Se pueden considerar como enormes repetidores de microondas en el cielo. Permiten la transmisión y recepción de señales entre dos o más puntos de la Tierra.

Técnicas de Modulación de Señales

• Modulación de Amplitud (AM): Se utilizan dos niveles diferentes de amplitud para representar 0 y 1, respectivamente. Es decir, lo que varía es la amplitud mientras que los demás parámetros permanecen constantes.
• Modulación de Frecuencia (FM): También conocida como modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK), se utilizan dos (o más) tonos diferentes. Aquí lo que varía es la frecuencia mientras que los demás parámetros permanecen constantes.
• Modulación de Fase (PM): En su forma más simple, la onda portadora se desplaza sistemáticamente 0 o 180 grados a intervalos espaciados uniformemente.

Impedimentos en la Transmisión de Señales

Atenuación:

Disminución de la amplitud de la señal a medida que se aleja de la fuente. Afecta principalmente a las señales analógicas. Para solucionarla, se utilizan amplificadores que aumentan la potencia de la señal.

Distorsión:

Deformación de la señal. Afecta principalmente a las señales digitales. Se utilizan repetidores regenerativos para solucionarla, ya que regeneran completamente la señal.

Ruido:

Interferencia no deseada que se suma a la señal útil transmitida. Afecta a ambos tipos de señales (analógicas y digitales) y su principal característica es la aditividad.