Las redes utilizadas por los Sist. Distribuidos están compuestas por medios de trasmisión muy variados, como así también los dispositivos de hardware y componentes de software entre los que se encuentran las pilas de protocolos, los gestores de comunicaciones y los controladores de dispositivos.
Llamamos subsistema de comunicaciones a la colección de componentes hardware y software que proporcionan las capacidades de comunicación para un sistema distribuido. A cada uno de las computadoras y dispositivos que se utilizan en la red para comunicarse entre si lo llamaremos hosts. El termino nodo se utilizara para referirse a cualquier computador o dispositivo de intercambio asociado a una red.
Internet es un ejemplo de subsistema de comunicaciones singular y permite la comunicación entre todos los hosts conectados a el.
Esta construido a partir de muchas subredes empleando una variedad de tecnologías de red distinta en cada caso.
Una subred es un conjunto de nodos interconectados. El diseño de subsistemas de comunicación esta fuertemente influenciado por las características de los sistemas operativos utilizados por lo computadores en sistemas distribuidos y además por las redes a las que se conectan.
DESARROLLO
LAS REDES Y LOS SISTEMAS DISTRIBUIDOS
Las primeras redes de computadoras fueron diseñadas para satisfacer los requisitos de aplicación del tipo transferencia de archivos, conexión a sistemas remotos, correo electrónico y servicios de noticias.
Con el crecimiento y comercialización de Internet se han impuestos requisitos más exigentes en cuanto a:
PRESTACIONES: los parámetros indicadores de las prestaciones son aquellos que afectan a la velocidad con la que los mensajes individuales pueden ser transferidos entre dos computadores interconectados. Estos son:
-La Latencia: Es el intervalo de tiempo que ocurre entre la ejecución de la operación de envío y en instante en que los datos comienzan a estar disponibles en el destino.
-La Taza de Transferencia de Datos: es la velocidad a la cual se pueden transferir datos entre dos computadores conectados a la red. La transmisión, una vez ya inicializada es medida en bits por segundos.
Tiempo requerido por una red para la transmisión de un mensaje de 1 bits de longitud entre dos computadores es:
Tiempo de transmisión del mensaje = Latencia + Longitud/Tasa de transferencia.
Esta ecuación es válida para mensajes cuya longitud no supere un máximo que viene determinado por la tecnología de la red subyacentes. Para mensajes más largos se los segmenta y el tiempo de transmisión es igual a la suma del tiempo de transmisión de cada segmento.
La tasa de transferencia de una red viene determinada por sus características físicas y la latencia estará determinada por las sobrecargas del software, los retrasos en el encaminamiento y una componente estadística derivada de los conflictos en el uso de los canales de transmisión.
El ancho de banda total b del sistema de una red es una medida de la productividad (throughput), del volumen de tráfico que puede ser transferido a través de la red en un intervalo de tiempo dado. En muchas tecnologías de red local, se utiliza toda la capacidad de transmisión de la red en cada transmisión y el ancho de banda es igual a la tasa de transferencia. Sin embargo, en la mayoría de las redes de área extensa los mensajes pueden ser transferidos simultáneamente sobre varios canales diferentes de modo que el ancho de la banda no guarda relación directa con la tasa de transferencia.
ESCABILIDAD: al hablar de la infraestructura de la sociedad debemos pensar en las redes de computadores puesto que estas son una parte de ella. El tamaño futuro de Internet será comparable con la población del planeta. Resulta creíble esperar que alcance varios de miles de millones de nodos y cientos de millones de hots activos.
Las tecnologías de red sobre que se asientan no están diseñadas incluso ni para soportar la escala de algunos cambios sustanciales para el direccionamiento y los mecanismos de encaminamiento, con el fin de dar soporte a la siguiente fase de crecimiento de Internet.
No se dispone de cifras globales sobre el tráfico en Internet, pero se puede estimar el impacto de las prestaciones a partir de las latencias. La capacidad de la infraestructura en Internet para vérselas en este crecimiento dependerá de la economía de utilización, en particular las cargas sobre usuarios y los patrones de comunicación que sedan actualmente.
FIABILIDAD: en la mayoría, los medios de transmisión son muy altos. Cuando ocurren errores son normalmente debidos a fallos de sincronización en el software en el emisor o en el receptor, o desbordamientos en el buffer mas que fallos en la red.
SEGURIDAD: la mayoría de las organizaciones protegen en sus redes y computadores a ellos conectados a través de unos cortafuegos (firewall. Este creo un límite de protección entre la red interna de la organización o intranet, y el resto de Internet. Su propósito es proteger los recursos en todos los computadores dentro de la organización del acceso por parte de usuarios o procesos externos, y controlar el uso de recursos del otro lado del cortafuego por parte de los usuarios dentro de la organización.
Un cortafuegos se ejecuta sobre un gateway o pasarela, un computador que se coloca en el punto de entrada de la red interna de una organización. El cortafuego recibe y filtra todos los mensajes que viajan desde y hacia la organización. Está configurado de acuerdo con políticas de seguridad de la organización para permitir que ciertos mensajes entrantes o salientes pasen a través de él, y para rechazar los demás.
Para que las aplicaciones distribuidas se puedan mover más allá de las restricciones impuestas por el cortafuegos existe la necesidad de producir un entorno seguro de red en el cual pueda diseminarse un gran número de aplicaciones distribuidas, con autenticación extremo a extremo, privacidad y seguridad. Esta forma de seguridad puede ser conseguida mediante técnica de criptografías.
MOVILIDAD: Los dispositivos móviles se desplazan frecuentemente entre distintos lugares y se adhieren en puntos de conexión variados. Los modos de direccionamiento y encaminamiento de Internet y de otras redes, fueron desarrolladas antes de la llegada de los dispositivos móviles, y aunque los mecanismos actuales han sido adoptados y extendidos para soportar cierta movilidad, el esperado crecimiento del uso de los dispositivos móviles hará necesarias nuevas extensiones.
CALIDAD DE SEVICIO: es la capacidad de cumplir con las restricciones temporales cuando se transmiten y se procesan flujos de datos multimedia en tiempo real. Pero, en cuanto a las redes de computadoras esta impone unas condiciones más importantes. Las aplicaciones que transmiten datos multimedia requieren tener garantizados uno ancho de banda y unos limites de latencia en los canales que utiliza. Algunas aplicaciones varían sus demandas dinámicamente, y especifican tanto la calidad de servicios aceptable mínimo como la óptima deseada.
MULTIDIFUCIÓN (Multicasting): La comunicación de uno a muchos puede ser simulada enviando mensajes a varios destinos, pero resulta más costoso de lo necesario y no posee las características de tolerancia a fallos requeridos por las aplicaciones. Por estas razones, muchas tecnologías de la red soportan la transmisión simultánea de mensajes a varios receptores.
TIPOS DE REDES
Principales tipos de redes para soportar los sistemas distribuidos son:
REDES DE ÁREA LOCAL: las redes de área local (local area networks ) llevan mensajes a velocidades relativamente grande entre computadores conectados a un único medio de comunicaciones : un cable de par trenzado. Un cable coaxial o una fibra óptica. Un segmento es una sección de cable que da servicio y que puede tener varios computadores conectados, el ancho de banda del mismo se reparte entre dichas computadores. Las redes de área local mayores están compuestas por varios segmentos interconectados por conmutadores(switches) o concentradores(hubs. El ancho de banda total del sistema es grande y la latencia pequeña, salvo cuando el tráfico es muy alto.
En los años 70s se han desarrollado varias tecnologías de redes de área local, destacándose Ethernet como tecnología dominante para las redes de área amplia; estando esta carente de garantías necesarias sobre latencia y ancho de banda necesario para la aplicación multimedia. Como consecuencia de esta surge ATM para cubrir estas falencias impidiendo su costo su implementación en redes de área local. Entonces en su lugar se implementan las redes Ethernet de alta velocidad que resuelven estas limitaciones no superando la eficiencia de ATM.
REDES DE ÁREA EXTENSA: estas pueden llevar mensajes entre nodos que están a menudo en diferentes organizaciones y quizás separadas por grandes distancias, pero a una velocidad menor que las redes LAN. El medio de comunicación esta compuesto por un conjunto de círculos de enlazadas mediante computadores dedicados, llamados rotures o encaminadores. Esto gestiona la red de comunicaciones y encaminan mensajes o paquetes hacia su destino. En la mayoría de las redes se produce un retardo en cada punto de la ruta a causa de las operaciones de encaminamiento, por lo que la latencia total de la transmisión de un mensaje depende de la ruta seguida y de la carga de trafico en los distintos segmentos que atraviese. La velocidad de las señales electrónicas en la mayoría de los medios es cercana a la velocidad de la luz, y esto impone un límite inferior a la latencia de las transmisiones para las transmisiones de larga distancia.
REDES DE ÁREA METROPOLITANA: las redes de área metropolitana (metropolitan area networks)se basan en el gran ancho de banda de las cableadas de cobre y fibra óptica recientemente instalados para la transmisión de videos, voz, y otro tipo de datos. Varias han sido las tecnologías utilizadas para implementar el encaminamiento en las redes LAN, desde Ethernet hasta ATM. IEEE ha publicado la especificación 802.6[IEEE 1994], diseñado expresamente para satisfacer las necesidades de las redes WAN. Las conexiones de línea de suscripción digital ,DLS( digital subscribe line) y los MODEM de cable son un ejemplo de esto. DSL utiliza generalmente conmutadores digitales sobre par trenzado a velocidades entre 0.25 y 6.0 Mbps; la utilización de este par trenzado para las conexiones limita la distancia al conmutador a 1.5 kilómetros . una conexión de MODEM por cable utiliza una señalización análoga sobre el cable coaxil de televisión para conseguir velocidades de 1.5 Mbps con un alcance superior que DSL.
REDES INALÁMBRICAS: la conexión de los dispositivos portátiles y de mano necesitan redes de comunicaciones inalámbricas(wireless networks). Algunos de ellos son la IEEE802.11(wave lan) son verdaderas redes LAN inalámbricas (wireless local área networks;WLAN) diseñados para ser utilizados en vez de los LAN . También se encuentran las redes de area personal inalámbricas, incluida la red europea mediante el Sistema Global para Comunicaciones Moviles, GSM( global system for mobile communication). En los Estados Unidos , la mayoría de los teléfonos móviles están actualmente basados en la análoga red de radio celular AMPS, sobre la cual se encuentra la red digital de comunicaciones de Paquetes de Datos Digitales Celular, CDPD( Cellular Digital Packet Data).
Dado el restringido ancho de banda disponible y las otras limitaciones de los conjuntos de protocolos llamados Protocolos de Aplicación Inalámbrica WAP(Wireless Aplication Protocol)
INTERREDES: una Interred es un sistema de comunicación compuesto por varias redes que se han enlazado juntas para proporcionar unas posibilidades de comunicación ocultando las tecnologías y los protocolos y métodos de interconexión de las redes individuales que la componen.
Estas son necesarias para el desarrollo de sistemas distribuidos abiertos extensibles. En ellas se puede integrar una gran variedad de tecnología de redes de área local y amplia, para proporcionar la capacidad de trabajo en red necesaria para cada grupo de usuario. Así, las intercedes aportan gran parte de los beneficios de los sistemas abiertos a las comunicaciones de los sistemas distribuidos.
Las intercedes se construyen a partir de varias redes. Estas están interconectadas por computadoras dedicadas llamadas routers y computadores de propósito general llamadas gateways, y por un subsistema integrado de comunicaciones producidos por una capa de software que soporta el direccionamiento y la transmisión de datos a los computadores a través de la interred. Los resultados pueden contemplarse como una red virtual construida a partir de solapar una capa de interred sobre un medio de comunicación que consiste en varias redes, routers y gateways subyacentes.
COMPORACION DE REDES: en las redes inalámbricas los paquetes se pierden con frecuencia debido a las interferencias externas, en cambio, en el resto de los tipos de redes la fiabilidad de los mecanismos de transmisión es muy alta. En todos los tipos de redes las perdidas de paquetes son como consecuencia de los retardos de procesamiento o por los desbordamientos en los destinos.
Los paquetes pueden entregarse en diferente orden al que fueron transmitidos. También se pueden entregar copias duplicadas de paquetes, tanto la retransmisión del paquete como el original llegan a su destino.
Todos los fallos descriptos son ocultados por TCP y por otros protocolos llamados protocolos fiables, que hacen posible que las aplicaciones supongan que todo lo que es transmitido será recibido por destinatario. Existen, sin embargo, buenas razones para utilizar protocolos menos fiables como UDP en algunos casos de sistemas distribuidos, y en aquellas circunstancias en las que los programas de aplicación puedan tolerar los fallos.
FUNDAMENTOS DE REDES
En las redes se necesita transmitir unidades de información o mensajes: secuencias de items de datos de longitudes arbitrarias. Se divide el mensaje en paquetes antes de ser transmitido. La forma más sencilla de éstos es una secuencia de datos binarios (secuencias de bits o bytes), de una longitud determinada acompañada con información para identificar los computadores origen y destino. Los paquetes deben tener una longitud limitada:
*De esta manera se puede reservar el espacio de almacenamiento para el almacenamiento de un paquete más largo que pudría llegar a recibirse.
*Para evitar retardos que podrían ocurrir si se estuviera esperando a que los canales estén libres el tiempo suficiente para enviar un mensaje largo sin dividir.
Las bases de redes de computadores es la técnica de conmutación de paquetes en el cuál se aprovecha la capacidad de almacenar información mientras está en tránsito. Esto posibilita que paquetes con diferentes destinos compartan un mismo enlace de comunicaciones. Se colocan en cola en búfer y se transmiten cuando el enlace está disponible la comunicación es asíncrona, ya que los mensajes llegan a su destino después de un retardo variable que depende del tiempo que tardaron los paquetes en viajar a través de la red. Una red se compone de un conjunto de nodos conectados a través de circuitos. Para transmitir información entre dos nodos cualquiera se necesita un sistema de conmutación.
