Una red es un conjunto de dispositivos interconectados, como computadoras, servidores, impresoras y otros dispositivos electrónicos, que comparten recursos e información a través de enlaces de comunicación. Estas conexiones pueden realizarse por medios físicos, como cables (redes cableadas), o a través de señales inalámbricas (redes inalámbricas). Una red permite que los dispositivos compartan datos, accedan a recursos remotos y se comuniquen entre sí, independientemente de su ubicación física.
En este apartado, se mostrará todo lo fundamental para explorar las bases de las redes, en lo que incluye sus elementos, medios de comunicación, trasmisión de datos, entre otras cosas.
Elementos de Redes
En el contexto de las redes informáticas, los elementos emisor, mensaje, medio y receptor son fundamentales para entender el proceso de comunicación digital. Cada uno de estos elementos tiene un rol específico en el flujo de datos dentro de una red. A continuación, se explicará cómo se relacionan:
Emisor:
Es el origen de la información. En una red informática, el emisor es el dispositivo o sistema que genera y envía los datos. En otras palabras, Inicia el proceso de comunicación al codificar el mensaje y enviarlo al medio.
Ejemplos:
Una computadora que envía un correo electrónico.
Un servidor web que envía una página al navegador de un usuario.
Mensaje:
Es el contenido de la comunicación, es decir, los datos o información que se transmiten de un emisor a un receptor. Los mensajes pueden estar divididos en paquetes o tramas, dependiendo del protocolo utilizado (como TCP/IP).
Ejemplos:
Un archivo que se transfiere a través de una red.
Un paquete de datos que transporta una solicitud HTTP.
Medio:
Es el canal a través del cual se transmite el mensaje. Este medio puede ser físico o inalámbrico. El medio determina la velocidad, confiabilidad y alcance de la transmisión.
Ejemplos:
Medios físicos: Cables Ethernet, fibra óptica.
Medios inalámbricos: Redes Wi-Fi, señales satelitales.
Receptor:
Es el destino de la información. En una red informática, el receptor es el dispositivo o sistema que recibe, interpreta y utiliza los datos enviados por el emisor. Decodifica el mensaje para que pueda ser entendido o procesado.
Ejemplos:
Una computadora que recibe un correo electrónico.
Un cliente que descarga un archivo desde un servidor.
Tipos de Medios
Los medios de transmisión son los canales utilizados para transportar datos entre dispositivos. Estos pueden clasificarse en dos categorías principales: medios físicos y medios inalámbricos.
Medios Físicos
Los medios físicos implican la transferencia de datos a través de cables o conductores tangibles.
- Cables de Par Trenzado:
- Cables de Fibra Óptica:
Cables Coaxiales:
Se usan principalmente en sistemas de televisión por cable y redes antiguas. Como transmisión de datos en redes locales más antiguas o en sistemas de televisión.
Medios Inalámbricos
Los medios inalámbricos no requieren cables, y la comunicación se lleva a cabo mediante ondas electromagnéticas.
Wi-Fi (Redes Locales Inalámbricas):
Bluetooth:
Infraestructura Celular (4G/5G):
Satélites:
Es la transmisión de datos a través de enlaces satelitales. Como Conexión en áreas remotas o sin acceso a redes tradicionales.
Unidades de Transmisión
Cuando se habla de la transmisión de datos, hay dos aspectos fundamentales que se debe entender: cuánto dato se está manejando y a qué velocidad se transmite ese dato. Para ello, se utiliza unidades específicas que permiten cuantificar la información en términos de cantidad y de velocidad.
Estas unidades indican la cantidad o el volumen de información contenida en un mensaje digital. La base de esta medición es el bit y, a partir de él, se construyen otras unidades de mayor escala.
Bit (b): Es la unidad más básica de información en la computación. Un bit puede tener solo dos valores: 0 o 1. Su simplicidad es la clave del sistema binario que utiliza toda la informática.
Byte (B): Un byte está compuesto, generalmente, por 8 bits. Es la unidad básica para medir la cantidad de datos y es muy utilizada para representar un solo carácter (por ejemplo, una letra, número o símbolo). Ejemplo: La letra “A” se representa en binario con 8 bits.
Nibble: Aunque no es tan común en el uso diario, un nibble es la mitad de un byte, es decir, 4 bits. Se utiliza en algunos contextos donde se necesita representar un número hexadecimal (0-F).
Múltiplos del byte: Como en otros sistemas de medida, en informática se emplea prefijos para expresar cantidades mayores:
Kilobyte (KB): Generalmente equivale a 1,024 bytes. Se utiliza para archivos pequeños, documentos de texto, etc.
Megabyte (MB): Equivale a 1,024 kilobytes. Es común para medir el tamaño de imágenes, videos de baja resolución o programas pequeños.
Gigabyte (GB): Equivale a 1,024 megabytes. Se usa para dispositivos de almacenamiento y archivos grandes.
Terabyte (TB): Equivale a 1,024 gigabytes, y es frecuente en discos duros y centros de datos para almacenar grandes volúmenes de información.
Además de saber la cantidad de datos, es crucial entender qué tan rápido se transmiten esos datos de un punto a otro. Aquí entran las unidades que miden el tráfico o la tasa de transferencia, típicamente expresados en bits por segundo.
Bits por segundo (bps): Esta es la unidad básica de velocidad de transmisión. Un bps indica que se está transmitiendo un bit cada segundo.
Kilobits por segundo (Kbps): Equivale aproximadamente a 1,000 bits por segundo. Es común en conexiones de internet más antiguas o en ciertos contextos de telecomunicaciones.
Megabits por segundo (Mbps): Equivale a aproximadamente 1,000,000 de bits por segundo. Hoy en día, esta unidad se utiliza frecuentemente para describir la velocidad de conexiones de banda ancha en hogares y empresas.
Gigabits por segundo (Gbps): Corresponde a 1,000,000,000 de bits por segundo. Es habitual en redes de alta capacidad como centros de datos, infraestructuras de backbone y conexiones de última generación (por ejemplo, 5G o redes de fibra óptica de alta velocidad).
Otra unidad muy relevante en el ámbito de la comunicación digital es el baud o símbolo/segundo, que mide la cantidad de veces que se puede cambiar la señal en el medio de transmisión por segundo. Cabe destacar que, a veces, los valores en baudios y en bits por segundo no coinciden cuando se utiliza modulación que transmite más de un bit por símbolo.
Formas de Transmisión de Datos
Cuando se habla de transmisión de datos digital, se distingue principalmente dos formas de enviar la información entre dispositivos: transmisión en paralelo y transmisión en serie. Cada una tiene sus características, ventajas y desafíos, y se utiliza en distintos contextos según las necesidades de velocidad, distancia y complejidad del cableado.
Transmisión en Paralelo
La transmisión en paralelo consiste en enviar varios bits de datos al mismo tiempo mediante múltiples canales o líneas simultáneas. Esto significa que un grupo de bits (por ejemplo, un byte) se transmite en paralelo, con cada bit viajando por un conductor distinto.
Características y Funcionamiento:
Envío Simultáneo: Cada línea de transmisión es responsable de un bit específico, lo que permite enviar un bloque completo de información al mismo tiempo.
Sincronización Interna: Dado que todos los bits deben llegar coordinadamente, se requiere un mecanismo de sincronización rigoroso; por ello, se suele usar un reloj compartido que marca el inicio y fin de la transmisión de cada grupo de bits.
Mayor Ancho de Banda a Corto Alcance: Esta técnica es ideal para distancias cortas, por ejemplo, dentro de un mismo dispositivo o entre componentes en una placa de circuito impreso, ya que minimiza la pérdida de señal en tramos breves.
Ejemplos
Buses paralelos en computadoras antiguas, como el bus ISA o el puerto paralelo de impresoras.
Conexiones internas en dispositivos donde las distancias son mínimas y la velocidad es crítica, como en algunas comunicaciones entre chips en una placa base.
Transmisión en Serie
En la transmisión en serie, los bits se envían uno tras otro a lo largo de un único canal o línea. Aunque en teoría se envían de manera secuencial, las tecnologías modernas permiten alcanzar velocidades muy altas mediante técnicas de multiplexación y altas frecuencias.
Características y Funcionamiento:
Envío Secuencial: Los datos viajan en forma de una secuencia de bits, uno después del otro.
Simplicidad en el Cableado: Al requerir una única línea para la transmisión (o en algunos casos un par diferencial para aumentar la inmunidad al ruido), la infraestructura es más simple y menos costosa.
Uso de Técnicas Avanzadas: Mediante técnicas de modulación y codificación, se puede optimizar la transferencia de datos incluso en un solo canal, logrando velocidades comparables o superiores a la transmisión en paralelo en determinadas aplicaciones.
Ejemplos:
Interconexión Externa: Interfaces como USB, RS-232, y transmisión por fibra óptica son ejemplos de sistemas que utilizan transmisión en serie para habilitar la comunicación entre dispositivos a corta y larga distancia.
Redes Modernas: La gran mayoría de las comunicaciones en redes, desde conexiones inalámbricas hasta enlaces de fibra óptica en Internet, se basan en la transmisión en serie debido a su eficacia para la transmisión de datos a altas velocidades y largas distancias.
Dispositivos de Almacenamiento: Conexiones como SATA para discos duros y SSDs utilizan la transmisión en serie para transferir volúmenes de datos de forma rápida y confiable.
Si bien la transmisión en paralelo brinda la ventaja del envío simultáneo de múltiples bits, sus limitaciones la hacen menos adaptable frente a distancias prolongadas y entornos con alta interferencia. Por otro lado, la transmisión en serie, gracias a su simplicidad y capacidad de adaptación, se ha convertido en la columna vertebral de las comunicaciones modernas, permitiendo conexiones rápidas y confiables que sustentan la red global en la que vivimos.
Modos de Transmisión de Datos
La transmisión de datos es el proceso mediante el cual la información se transfiere de un lugar a otro, utilizando diferentes medios y métodos. Esto es esencial en la comunicación entre dispositivos electrónicos y forma la base de las redes modernas y los sistemas informáticos.
Los modos de transmisión de datos definen cómo los datos se envían, reciben y procesan, considerando factores como dirección, sincronización y conexión.
Según la dirección de transmisión
Simplex: Este modo permite que los datos se transmitan únicamente en una dirección. El receptor no tiene la capacidad de enviar información de vuelta al emisor. Ejemplo: un teclado de computadora que solo envía señales a la CPU, pero no recibe datos de ella.
Half-Duplex: Los datos pueden transmitirse en ambas direcciones, pero nunca al mismo tiempo. Un dispositivo debe esperar a que el otro termine de enviar datos antes de responder. Ejemplo: los sistemas de comunicación por radio como los walkie-talkies.
Full-Duplex: Ambos dispositivos pueden enviar y recibir datos simultáneamente. Esto es ideal para aplicaciones como llamadas telefónicas, donde la conversación fluye sin interrupciones en ambas direcciones.
Transmisión Serial: Los datos se envían bit a bit de manera secuencial por un único canal. Aunque es más lento que el método paralelo, es más adecuado para largas distancias. Ejemplo: los datos enviados entre un módem y una computadora.
Transmisión Paralela: Se envían múltiples bits simultáneamente utilizando varios canales. Esto acelera la transmisión, pero requiere más cables y es más adecuado para distancias cortas. Ejemplo: conexiones antiguas entre computadoras y impresoras.
Por Cable:
Par Trenzado: Utiliza pares de cables entrelazados para reducir interferencias electromagnéticas. Ejemplo: cables Ethernet.
Coaxial: Tiene una alta capacidad de ancho de banda y es resistente a interferencias. Ejemplo: cableado para televisión por cable.
Fibra Óptica: Transmite datos usando pulsos de luz. Es extremadamente rápida y adecuada para largas distancias.
Inalámbrica:
Wi-Fi: Utiliza ondas de radio para transmitir datos, ideal para redes locales.
Bluetooth: Un método de transmisión de corto alcance, usado para conectar dispositivos como auriculares o teclados.
Infrarrojos: Aunque menos común hoy en día, se empleaba en controles remotos para transmitir señales de comandos.
Síncrona: La transmisión se lleva a cabo en intervalos regulares utilizando un reloj compartido que sincroniza el envío y la recepción. Esto asegura una alta velocidad y precisión. Ejemplo: redes Ethernet.
Asíncrona: Los datos se transmiten de forma intermitente, marcados por bits de inicio y fin para identificar cada paquete de información. Es menos costosa y adecuada para sistemas simples. Ejemplo: comunicación a través de un puerto serie.
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