1. Elementos de la Comunicación
La comunicación comienza con un mensaje o información que se debe enviar de una persona o dispositivo a otro. Las personas intercambian ideas mediante diversos métodos de comunicación. Todos estos métodos tienen tres elementos en común. El primero de estos elementos es el origen del mensaje, o emisor. Los orígenes de los mensajes son las personas o los dispositivos electrónicos que deben enviar un mensaje a otras personas o dispositivos. El segundo elemento de la comunicación es el destino o receptor del mensaje. El destino recibe el mensaje y lo interpreta. Un tercer elemento, llamado canal, está formado por los medios que proporcionan el camino por el que el mensaje viaja desde el origen hasta el destino.
Considere, por ejemplo, que desea comunicar mediante palabras, ilustraciones y sonidos. Cada uno de estos mensajes puede enviarse a través de una red de datos o de información convirtiéndolos primero en dígitos binarios o bits. Luego, estos bits se codifican en una señal que se puede transmitir por el medio apropiado. En las redes computacionales, el medio es generalmente un tipo de cable o transmisión inalámbrica.
El término red en este curso se refiere a las redes de datos o información capaces de transmitir muchos tipos diferentes de comunicaciones, incluyendo datos computacionales tradicionales, voz interactiva, video y productos de entretenimiento.

2. Comunicación de Mensajes
En teoría, una comunicación simple, como un video musical o un correo electrónico puede enviarse a través de la red desde un origen hacia un destino como un stream de bits masivo y continuo. Si en realidad los mensajes se transmitieron de esta manera, significará que ningún otro dispositivo podrá enviar o recibir mensajes en la misma red mientras esta transferencia de datos está en progreso. Estos grandes streams de datos originarán retrasos importantes. Además, si falla un enlace en la infraestructura de la red interconectada durante la transmisión, el mensaje completo se perdería y tendría que retransmitirse completamente.
Un método mejor es dividir los datos en partes más pequeñas y manejables para enviarlas por la red. La división del stream de datos en partes más pequeñas se denomina segmentación. La segmentación de mensajes tiene dos beneficios principales:

- Primero, al enviar partes individuales más pequeñas del origen al destino, se pueden intercalar diversas conversaciones en la red. El proceso que se utiliza para intercalar las piezas de conversaciones separadas en la red se denomina multiplexación.
- Segundo, la segmentación puede aumentar la confiabilidad de las comunicaciones de red. No es necesario que las partes separadas de cada mensaje sigan el mismo recorrido a través de la red desde el origen hasta el destino. Si una ruta en particular se satura con el tráfico de datos, o falla, las partes individuales del mensaje aún pueden direccionarse hacia el destino mediante los recorridos alternativos. Si parte del mensaje no logra llegar al destino, sólo se deben retransmitir las partes faltantes.

La desventaja de utilizar segmentación y multiplexación para transmitir mensajes a través de la red es el nivel de complejidad que se agrega al proceso. Supongamos que tuviera que enviar una carta de 100 páginas, pero en cada sobre sólo cabe una. El proceso de escribir la dirección, etiquetar, enviar, recibir y abrir los cien sobres requerirá mucho tiempo tanto para el remitente como para el destinatario.
En las comunicaciones de red, cada segmento del mensaje debe seguir un proceso similar para asegurar que llegue al destino correcto y que puede volverse a ensamblar en el contenido del mensaje original.
Varios tipos de dispositivos en toda la red participan para asegurar que las partes del mensaje lleguen a los destinos de manera confiable.


2. Componentes de la Red
La ruta que toma un mensaje desde el origen hasta el destino puede ser tan sencilla como un solo cable que conecta una computadora con otra o tan compleja como una red que literalmente abarca el mundo. Esta infraestructura de red es la plataforma que respalda la red humana. Proporciona el canal estable y confiable por el cual se producen las comunicaciones.

Los dispositivos y los medios son los elementos físicos o hardware de la red. El hardware es generalmente el componente visible de la plataforma de red, como una computadora portátil o personal, un switch, o el cableado que se usa para conectar estos dispositivos. A veces, puede que algunos componentes no sean visibles. En el caso de los medios inalámbricos, los mensajes se transmiten a través del aire mediante radio frecuencias invisibles u ondas infrarojas.

Los servicios y procesos son los programas de comunicación, llamados software, que se ejecutan en los dispositivos conectados a la red. Un servicio de red proporciona información en respuesta a una solicitud. Los servicios incluyen una gran cantidad de aplicaciones de red comunes que utilizan las personas a diario, como los servicios de correo electrónico hosting y los servicios de Web hosting. Los procesos proporcionan la funcionalidad que direcciona y traslada mensajes a través de la red. Los procesos son menos obvios para nosotros, pero son críticos para el funcionamiento de las redes.


3. Dispositivos Finales y su Función en la Red
Los dispositivos de red con los que la gente está más familiarizada se denominan dispositivos finales. Estos dispositivos constituyen la interfaz entre la red humana y la red de comunicación subyacente. Algunos ejemplos de dispositivos finales son:

- Computadoras (estaciones de trabajo, computadoras portátiles, servidores de archivos, servidores web)
- Impresoras de red
- Teléfonos VoIP
- Cámaras de seguridad
- Dispositivos portátiles móviles (tal como los escáner inalámbricos para códigos de barras y los PDA)

En el contexto de una red, se hace referencia a los dispositivos finales como hosts. Un dispositivo host puede ser el origen o el destino de un mensaje transmitido a través de la red. Para distinguir un host de otro, cada host en la red se identifica por una dirección. Cuando un host inicia la comunicación, utiliza la dirección del host de destino para especificar a dónde se debe enviar el mensaje.
En las redes modernas, un hosts pueden actuar como un cliente, un servidor o ambos. El software instalado en el host determina qué función tiene en la red.
Los servidores son hosts con software instalado que les permite proporcionar información y servicios, por ejemplo correo electrónico o páginas Web, a otros hosts de la red.
Los clientes son hosts que tienen instalado un software que les permite solicitar información al servidor y mostrar la información obtenida.


4. Dispositivos Intermediarios y su Función en la Red
Además de los dispositivos finales con los cuales la gente está familiarizada, las redes dependen de dispositivos intermediarios para proporcionar conectividad y para trabajar detrás del escenario y garantizar que los datos fluyan a través de la red. Estos dispositivos conectan los hosts individuales a la red y pueden conectar varias redes individuales para formar una internetwork. Los siguientes son ejemplos de dispositivos de red intermediarios:

- Dispositivos de acceso a la red (hubs, switches y puntos de acceso inalámbrico)
- Dispositivos de internetwork (routers)
- Servidores y módems de comunicación
- Dispositivos de seguridad (firewalls)

La administración de datos, así como fluye en la red, es también una función de los dispositivos intermediarios. Estos dispositivos utilizan la dirección host de destino, conjuntamente con información sobre las interconexiones de la red, para determinar la ruta que deben tomar los mensajes a través de la red. Los procesos que se ejecutan en los dispositivos de red intermediarios realizan las siguientes funciones:
- Volver a generar y transmitir las señales de datos
- Conservar información acerca de las rutas que existen a través de la red y de internetwork.
- Notificar a otros dispositivos los errores y las fallas de comunicación
- Dirigir los datos a lo largo de rutas alternativas cuando hay una falla en el enlace.
- Clasificar y dirigir mensajes de acuerdo a las prioridades de QoS
- Permitir o denegar el flujo de datos de acuerdo a los parámetros de seguridad.


5. Medios de Red
La comunicación a través de una red se transporta por un medio. El medio proporciona el canal por el cual viaja el mensaje desde el origen hasta el destino.
Las redes modernas utilizan principalmente tres tipos de medios para interconectar los dispositivos y proporcionar la ruta por la cual pueden transmitirse los datos. Estos medios son:

- Hilos metálicos dentro de cables
- Fibras de vidrio o plástico (cable de fibra óptica)
- Transmisión inalámbrica

La codificación de la señal que se debe realizar para que se transmita el mensaje es diferente para cada tipo de medio. En los hilos metálicos, los datos se codifican dentro de impulsos eléctricos que coinciden con patrones específicos. Las transmisiones por fibra óptica dependen de pulsos de luz, dentro de intervalos de luz visible o infrarroja. En las transmisiones inalámbricas, los patrones de ondas electromagnéticas muestran los distintos valores de bits.

Los diferentes tipos de medios de red tienen diferentes características y beneficios. No todos los medios de red tienen las mismas características ni son adecuados para el mismo fin. Los criterios para elegir un medio de red son:

- La distancia en la cual el medio puede transportar exitosamente una señal.
- El ambiente en el cual se instalará el medio.
- La cantidad de datos y la velocidad a la que se deben transmitir.
- El costo del medio y de la instalación.
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