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179 1. Conceptos básicos La comunicación de datos es una disciplina compleja y polifacética en la que intervienen muchas ramas del conocimiento humano. Dominar a fondo su funcionamiento requiere profundos conocimientos de ciencia e ingeniería, pero es posible comprender las implicaciones de la tecnología como usuario teniendo claros un número reducido de conceptos básicos. De ellos nos ocuparemos en este apartado. 1.1. La tecnología digital La realidad es una sucesión continua de fenómenos que nuestros sentidos perciben gracias a las vibraciones que estos desencadenan, las cuales se propagan hasta nosotros a través de un medio. Todas las modernas tecnologías de comunicación de datos se basan en la idea de la digitalización, es decir, la conversión de lo analógico, los fenómenos de naturaleza continua que nuestros sentidos perciben, en información digital, es decir, discreta, cuantizada, expresada en forma de números. La unidad mínima de información en un sistema digital es el bit, que equivale a un 0 o a un 1. El byte es un conjunto de bits (casi siempre de 8 bits). El interés de los bits y de la información digital es que esta puede ser comprendida y transmitida por sistemas electrónicos, puesto que un 1 equivaldrá a la presencia de corriente por un circuito y un 0 a la interrupción de dicha corriente. Basándose en este sencillo principio, los modernos sistemas de comunicación telemática transmiten la información digital a través de redes de datos basadas en una misma tecnología en la que coexisten servicios muy diferentes. Ventajas de la digitalización Digitalizar las señales aporta tantas ventajas que, una vez dominadas las técnicas básicas necesarias para que funcione la digitalización, la variedad de aplicaciones que permite la señal digital es enormemente mayor que la obtenida con la señal analógica. Estas son algunas de las principales ventajas de la digitalización: ● Facilidad de procesamiento de la señal: la conversión de la señal en datos numéricos permite aplicarle todo el arsenal de técnicas algorítmicas que aporta la matemática moderna, gracias a la enorme potencia de los modernos dispositivos de cálculo numérico. La compresión, la corrección de errores o la mejora de calidad son algunos ejemplos de estas posibilidades. ● Protección contra el ruido: las señales digitales son mucho más inmunes al ruido que las analógicas. Como en cada instante el número de posibles valores válidos es solo dos, resulta más fácil determinar cuál es el valor real incluso cuando hay ruido superpuesto. ● Menor coste: los sistemas digitales están formados por un número relativamente reducido de componentes electrónicos normalizados con un alto grado de integración, es decir, de agrupamiento en un espacio muy reducido. De estos componentes (diodos, transis- tores, resistencias, condensadores, etc.) se fabrican cientos de millones de unidades, lo cual reduce extraordinariamente su coste al generar grandes economías de escala. Circuito integrado digital. (Wikimedia Commons) cesar.martinez Texto escrito a máquina UNIDAD 8 cesar.martinez Texto escrito a máquina INTERNET E INFORMACIÓN DIGITAL cesar.martinez Texto escrito a máquina 180 ● Protección contra errores: la tecnología digital permite aplicar técnicas de redundancia, es decir, de repetición de la información, con las que recuperar datos perdidos como consecuencia de fallos o perturbaciones irresolubles en el canal de transmisión. ● Facilidad de almacenamiento: la posibilidad de acumular una gran cantidad de información en un volumen muy reducido que permite la tecnología digital es infinitamente mayor que la analógica, y ha venido creciendo a un ritmo acelerado, año tras año, desde hace décadas. ● Facilidad de transmisión: las transmisiones digitales son más fiables, rápidas y seguras que las analógicas, y mucho más resistentes a perturbaciones e interferencias. ● Variedad de posibilidades: la utilización de componentes y subsistemas normalizados permite obtener nuevas aplicaciones con solo combinar las piezas existentes. ● Predecibilidad: el comportamiento de los sistemas digitales es mucho más predecible, es decir, menos dependiente del azar, y reproducible que el de los analógicos. ● Mayor control: con la tecnología digital es más fácil controlar la calidad de la información transmitida, contabilizar su volumen, distribuir los datos a diferentes destinatarios y detectar incidencias. ● Facilidad de cifrado: los datos numéricos pueden protegerse con más facilidad frente a accesos no autorizados, mediante algoritmos de cifrado ● Integración de servicios: la tecnología digital permite utilizar una misma infraestructura para transmitir servicios muy diferentes. Convertidores AD/DA: el enlace entre dos mundos Para enlazar nuestro mundo real con el mundo virtual digitalizado, se han creado dos dispositivos fundamentales, que están presentes en la mayoría de los dispositivos que empleamos a diario: ● Convertidor A/D (analógico a digital): convierte una señal analógica en una sucesión de números (valores digitales) que corresponden a los distintos valores que toma la señal analógica en una serie de instantes equiespaciados (técnica llamada muestreo) o bien pasando a código binario, es decir, a bits, el valor de una tensión eléctrica (codificación). Por ejemplo, cuando hablamos por nuestro teléfono móvil, lo primero que hace el dispositivo es convertir en números el sonido de nuestra voz captado por el micrófono. ● Convertidor D/A (de digital a analógico): convierte una sucesión de valores digitales en una señal analógica continua. En el caso del teléfono, es lo que ocurre al transformar los datos digitales recibidos de la red en el sonido que se reproduce por el altavoz del teléfono. Convertidor analógico a digital. (Wikimedia Commons) 181 1.2. Comunicación de datos Todos los servicios de comunicación de datos se definen a través de tres conceptos fundamentales: protocolos, interfaces y formatos, los cuales a su vez se definen de manera universal por medio de estándares. Protocolos Un protocolo define las secuencias de operaciones que deben llevar a cabo las partes que intervienen en una comunicación para que esta se establezca y desarrolle con éxito. Para ilustrar el concepto de protocolo, consideremos el siguiente ejemplo imaginario. Cuando nosotros (A) llamamos por teléfono al lugar donde trabaja una persona (B), generalmente realizamos una secuencia concreta de operaciones verbales que podría representarse con este esquema semántico de mensajes: A -> B: SALUDO_CORTESÍA - “Buenas tardes”, B <- A: CONFIRMACIÓN_SALUDO_CORTESÍA - “Buenas tardes” B -> A CONSULTA_INTENCION_LLAMADA - “¿Qué desea?” A -> B INTENCION_LLAMADA - “Quería hablar con el señor Olmedo” B -> A CONSULTA_IDENTIDAD_LLAMANTE - “¿De parte de quién?” A -> B IDENTIDAD_LLAMANTE - “Del señor García” B -> A CONFIRMACION_ATENCION_INTENCION - “Le paso” …….. (conversación propiamente dicha) ……….. A->B DESPEDIDA CORTESÍA - “Adiós, gracias”. B->A CONFIRMACION_DESPEDIDA_CORTESIA -“ A usted”. Como podemos ver, el protocolo consta de una serie de pasos individuales que regulan el diálogo e indican el tipo de información que se espera recibir o enviar. Si, por ejemplo, nadie contestase a nuestro saludo inicial, probablemente colgaríamos pensando que hay algún problema en la línea. Por otro lado, la comunicación propiamente dicha, es decir, la intención concreta de la llamada, está “encapsulada” entre un conjunto de operaciones previas y posteriores. Una secuencia similar sucede en todas las comunicaciones de datos. Cada protocolo establece una concatenación de operaciones a la que deben ceñirse las partes que desean comunicarse. El grado de complejidad de esta secuencia puede llegar a ser enorme y contemplarinfinidad de situaciones diferentes, pero la finalidad es la misma: regular la comunicación estableciendo normas previsibles y comúnmente aceptadas. Por ejemplo, cuando nos conectamos a una página web, nuestro ordenador y el servidor que alberga la página siguen una secuencia concreta formada por muchas operaciones sencillas, que comienza cuando escribimos la URL en nuestro navegador y termina cuando la página solicitada se nos presenta en pantalla. Lo que a nosotros nos parece una acción casi inmediata es en realidad el resultado de varias decenas de operaciones más pequeñas que garantizan que todo el proceso se realice correctamente. Podríamos decir que los protocolos son las “normas de urbanidad” de las comunicaciones de datos. Su misión es organizar el diálogo entre las partes que intervienen en la comunicación, de manera que cada una de ellas sepa cómo actuar en cada momento para que la comunicación tenga lugar con éxito. La idea de un protocolo de comunicación no es nueva. Ya en los lejanos tiempos de la telegrafía óptica existían secuencias de operaciones concretas para regular la comunicación entre estaciones repetidoras. Sin embargo, el crecimiento inmenso de Internet ha hecho surgir miles de protocolos diferentes para las aplicaciones más diversas. Algunos protocolos que nos resultan familiares son: − El protocolo TCP / IP para la comunicación entre ordenadores conectados a Internet. − El protocolo de transferencia de hipertexto HTTP que permite visualizar las páginas web. − El protocolo de transferencia de archivos FTP que permite descargar o subir ficheros informáticos a la red. − El protocolo WAP para la transmisión de información en redes inalámbricas. cesar.martinez Texto escrito a máquina UNIDAD 8 cesar.martinez Texto escrito a máquina INTERNET E INFORMACIÓN DIGITAL cesar.martinez Texto escrito a máquina cesar.martinez Texto escrito a máquina 182 Formatos de datos Una de las grandes ventajas de la tecnología digital es que permite aprovechar la misma infraestructura física para transmitir información de muy diversa índole. A través de las redes de comunicaciones circula voz, televisión en directo, vídeos grabados, música, archivos de datos, correos electrónicos, mensajes entre usuarios, mensajes entre máquinas, información interna para la regulación del tráfico de la propia red (señalización), datos de sincronización entre equipos, etc. Sin embargo, para interpretar correctamente esa información, es necesario que esté organizada y estructurada de una manera concreta que sea conocida por todas las partes que intervienen. Esta es la idea de los formatos de datos: definir normas de estructuración de la información en bloques significativos fácilmente reconocibles por cualquiera que conozca el formato. Si los protocolos son las normas que hacen posible el diálogo Ejemplo de formato interno de organización de datos dentro de una trama de protocolo. (Wikimedia Commons) y la comunicación entre dispositivos, los formatos de datos son el lenguaje con el que se expresa esa comunicación. Existen miles de formatos diferentes, cada uno de ellos adaptado a las características de la información que representa y del entorno técnico en el que se emplea. He aquí algunos ejemplos: ● Formatos para imágenes estáticas: JPG. GIF, BMP, TIF, TGA, ● Formatos de sonido: WAV, MP3 ● Formatos de vídeo: MPEG2-PS, MPEG2-TS, MOV, AVI, MPEG4, MKV, FLV ● Formatos de archivos ofimáticos: DOC, XLS, PPT, PDF ● Formatos de presentación de información en la web: HTM, CCS, ● Formatos de transporte de datos: IP, ATM, Ethernet, Frame Relay, SDH, PDH Todo formato se define mediante un conjunto de normas estructurales que determinan los elementos de las que debe constar cada mensaje, el significado atribuido a cada byte o cada bit, el orden de las distintas partes, su tamaño y organización interna, la manera de representar la información propiamente dicha, etc. Por lo general, todo formato tiene una parte denominada encapsulado, que contiene información estructural y operativa acerca del formato (algo así como “el sobre del mensaje”), y otra parte denominada carga útil, que contiene los datos propiamente dichos. Los formatos empleados para el intercambio bidireccional de información a menudo están vinculados a su vez a protocolos concretos, que actúan de una manera u otra dependiendo del contenido de determinados elementos del formato. De hecho, en muchos casos los protocolos y los formatos se definen conjuntamente. Interfaces Las redes de comunicaciones están constituidas por infinidad de dispositivos que se comunican entre sí a través de enlaces. Una interfaz es un nexo de unión entre dos sistemas diferentes que hace posible la comunicación ente ambos. Esta unión puede ser de dos tipos: ● Interfaces físicas Es el nexo de comunicación entre dos entidades físicas (dispositivos). Para que se establezca una interfaz física no es necesario que los dos dispositivos estén uno junto al otro; basta con que exista algún medio (tal y como se definía en la unidad didáctica anterior) que permita la comunicación entre ambos. La interfaz física se define en función de las características del medio, especificando la cadencia, frecuencia y nivel de las señales intercambiadas a través de él, así como las características mecánicas y geométricas del conector empleado, si lo hubiera. 183 Conector de interfaz eléctrica. (Wikimedia Commons) Ejemplos de interfaz física ● Si la comunicación es acústica, el medio es el sonido y el canal es el aire. En este caso, la interfaz se especifica concretando la cadencia, frecuencia y nivel sonoro de las señales intercambiadas. ● Si la comunicación es eléctrica, el medio es la electricidad y el canal un cable conductor, y la interfaz se define especificando las características de los voltajes eléctricos que deberán emplearse, así como las características mecánicas y geométricas de los conectores eléctricos. ● Si la comunicación es óptica, el medio es la luz y el canal un medio transparente, por ejemplo una fibra óptica. En este caso, la interfaz se define especificando la naturaleza de los destellos luminosos y las características de los conectores ópticos. ● Cuando la comunicación es radioeléctrica, el medio son las ondas hertzianas, y el canal el vacío o el aire. Aquí, la interfaz se especifica concretando frecuencias, métodos de modulación, anchos de banda y niveles de señal. ● Interfaces lógicas Los sistemas de comunicación actuales han alcanzado tal nivel de complejidad que para poder manejar razonablemente sus funciones es preciso separarlas en bloques funcionales o entidades conceptuales, que suelen implementarse como rutinas de programación o como módulos o subsistemas de software. Se habla de interfaz lógica cuando la comunicación se establece entre dos de estas entidades conceptuales, que no tienen por qué corresponderse con dispositivos físicos. Las interfaces lógicas se definen especificando: ○ El protocolo de comunicación aceptado por las partes ○ El formato en el que deberán expresarse los datos intercambiados entre ambas Estándares Las redes de comunicaciones modernas están constituidas por millones de dispositivos de muchos fabricantes distintos. Su funcionamiento sería imposible sin unas normas de referencia que todos los fabricantes respeten si desean que sus equipos puedan interactuar con los demás. Esas normas se denominan estándares, y están definidas por organismos y foros internacionales en los que participan fabricantes, operadores de telecomunicaciones e instituciones gubernamentales de distintos países. El más importante en el campo de las telecomunicaciones es la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), aunque existen también otros organismos cuyas normas gozan de una amplia aceptación, sobretodo en el mundo de Internet. En ocasiones, incluso algunas compañías privadas logran imponer sus normas en el mercado debido a su aceptación masiva. Un ejemplo de ello es el formato portable PDF, propiedad de Adobe y hoy empleado universalmente para el intercambio de documentos entre distintas plataformas, o los formatos editables de Microsoft como .doc (MS Word) o .xls (MS Excel). Existen innumerables estándares para definir los formatos de datos, los protocolos de comunicación entre entidades y las interfaces entre elementos. Cada fabricante puede introducir mejoras en sus productos que los hagan más rápidos, más eficaces o más económicos, pero deben seguir respondiendo a las normas y especificaciones que determinan los protocolos y formatos estandarizados. El extraordinario abaratamiento de la tecnología de telecomunicaciones registrado a lo largo de las últimas décadas no hubiera sido posible sin las enormes economías de escala que proporciona el hecho de contar con unas normas comunes a millones de usuarios; gracias a ellas los elevados costes de desarrollo de las tecnologías pueden repartirse entre millones de unidades. cesar.martinez Texto escrito a máquina UNIDAD 8 cesar.martinez Texto escrito a máquina INTERNET E INFORMACIÓN DIGITAL cesar.martinez Texto escrito a máquina 184 AA cc tt ii vv ii dd aa dd ee ss 1. Señala ejemplos de sistemas de comunicación analógicos que sigan utilizándose en la actualidad, e indica si existen versiones digitales de cada uno de ellos. 2. Indica tres ejemplos de dispositivos donde se utilizan convertidores A/D-D/A y explica para qué. 3. Indica qué interfaces físicas puedes encontrar en tu ordenador. 4. Indica cuáles de los siguientes son protocolos de comunicación: a) HTTP. b) FTP. c) PDF. d) MS Word. e) Facebook. RR ee cc uu ee rr dd aa ü La información digital resiste mejor el ruido y los errores de transmisión, es más fácil de almacenar, transmitir y procesar, es más predecible, más fácil de controlar y contabilizar y puede protegerse fácilmente mediante técnicas de cifrado. ü La digitalización supone enormes ahorros de coste frente a la tecnología analógica. La información analógica se convierte en digital midiendo su valor a intervalos equiespaciados, un proceso que se denomina muestreo, o bien pasando dicho valor a código binario. ü Los convertidores A/D-D/A (Analógico-Digital / Digital-Analógico) son el enlace entre los mundos analógico y digital. Convierten las señales analógicas en datos digitales, y viceversa. ü Los elementos fundamentales que definen las comunicaciones de datos son los protocolos, las interfaces, los formatos de datos y los estándares. ü Los protocolos definen la secuencia de operaciones necesaria para la comunicación. ü Las interfaces definen las características de la conexión física o lógica entre las partes que se comunican, así como el formato y las características de los datos que se intercambian. Pueden ser físicas (entre elementos físicos, a través de un canal) o lógicas (entre entidades conceptuales). ü Las interfaces físicas pueden ser acústicas, ópticas, eléctricas o radioeléctricas, y se definen por la cadencia, estructura, frecuencia y nivel de las señales intercambiadas, así como por las características físicas y mecánicas de los conectores. ü Las interfaces lógicas entre entidades conceptuales se definen especificando el protocolo de comunicación aceptado por las partes y el formato de los datos que se intercambiarán entre ellas. ü Los estándares son normas internacionalmente aceptadas que los fabricantes están obligados a cumplir si quieren que sus productos puedan comunicarse con los de otros fabricantes. Son definidos por organizaciones internacionales de normalización en las que participan fabricantes, operadores y organismos gubernamentales de los distintos países. 185 2. Internet Las generaciones más jóvenes, que han nacido con Internet, consideran ya este medio como una parte familiar de su paisaje vital. Sin embargo, debido precisamente a esa familiaridad, puede que no sean del todo conscientes del extraordinario valor que aporta el acceso universal a la información del que hoy disfrutan con pasmosa facilidad gracias a las redes informáticas. Este prodigioso medio de comunicación es quizás uno de los avances más extraordinarios y de más profundo calado de toda la historia de la humanidad. Con una historia bastante reciente, los progresos que ha alcanzado en muy pocos años han sido vertiginosos. Ni el más fantasioso escritor de ciencia ficción de hace pocas décadas hubiera sido capaz de imaginar los servicios basados en Internet que hoy consideramos rutinarios. Es importante entender que Internet no es un producto, un servicio o un sistema concreto que podamos atribuir a un determinado fabricante o proveedor, sino el resultado tangible de un tácito acuerdo universal que ha permitido la interconexión de millones de ordenadores y redes de distintos propietarios repartidos por todo el planeta. Al igual que ocurrió en el pasado con las redes de telefonía, el funcionamiento de Internet no hubiera sido posible sin la adopción universal de un conjunto de normas y estándares gracias a los cuales ordenadores y equipos de muy distintos fabricantes son capaces de comunicarse con fluidez y ofrecer servicios uniformes a miles de millones de usuarios. 2.1. El ordenador como medio de comunicación Los primeros ordenadores eran enormes equipos de proceso de datos instalados en un gran centro de cálculo, en el cual se realizaba tanto el procesamiento de los datos como su introducción y presentación al usuario. Sin embargo, pronto surgió la necesidad de separar ambas funciones, para poder aprovechar la potencia de cálculo del ordenador sin necesidad de encontrarse físicamente en el lugar donde este estaba instalado. Los primeros sistemas prácticos de comunicación de datos, una aplicación de inventario del ejército estadounidense y un sistema de gestión de reservas de la compañía área American Airlines, surgieron en 1953. Desde entonces, la tecnología de comunicación de datos ha ido avanzando año tras año, y de forma especialmente acelerada desde el desarrollo, a mediados de los 70, de la red ARPANET del Departamento de Defensa de los Estados Unidos, embrión de la Internet moderna, y la popularización de la informática personal. Explicaremos aquí los conceptos básicos de los modernos sistemas de comunicación de datos que utilizamos a diario. Redes de ordenadores Al igual que las redes de telefonía, las redes de ordenadores son complejas estructuras capaces de proporcionar canales de comunicación fiables y rápidos entre dispositivos (ordenadores, en este caso) situados en lugares arbitrarios. Pueden clasificarse en los siguientes tipos, atendiendo a su ámbito geográfico: ● Redes de área personal (PAN, Personal Area Networks) formadas por dispositivos portátiles de muy corto alcance (escasos metros) asociados a un mismo usuario. Un ejemplo de este tipo de redes son las conexiones Bluetooth. ● Redes de área local (LAN, Local Area Networks) interconectan ordenadores y dispositivos situados en lugares próximos, como una misma oficina, edificio o máquina. La mayoría de las redes locales utilizadas en los entornos ofimáticos actuales emplean la tecnología Ethernet, pero existen muchas otras tecnologías de red local para aplicaciones especializadas, como las redes empleadas para las comunicaciones de cesar.martinez Texto escrito a máquina UNIDAD 8 cesar.martinez Texto escrito a máquina INTERNET E INFORMACIÓN DIGITAL 186 datos entre los distintos componentes electrónicos de los automóviles modernos, o las redes SAN (Storage Area Network) que interconectan dispositivos de almacenamiento. ● Redes metropolitanas (MAN, Metropolitan Area Networks) interconectan ordenadoresy redes locales situados dentro de una misma ciudad, generalmente a través de anillos o subredes de interconexión tendidos a lo largo de canalizaciones subterráneas, redes de transporte o infraestructuras similares. Utilizan distintas tecnologías, como ATM, SDH o, más recientemente, Metro Ethernet, una extensión de la conocida tecnología de área local para distancias de varios kilómetros. ● Redes de área extensa (WAN, Wide Area Network) son redes de gran alcance que interconectan dispositivos situados a grandes distancias. Utilizan muchos tipos diferentes de enlaces y tecnologías de comunicación, como cables eléctricos, fibras ópticas, radioenlaces terrestres, enlaces por satélite, o cables submarinos. Suelen estar organizadas de manera jerárquica, con grandes nodos concentradores que acumulan el tráfico de datos de muchos sistemas distintos, enlaces de larga distancia para interconectar grandes nodos, y nodos locales o regionales de distribución. Atendiendo a su cobertura universal, podríamos incluir a Internet en esta clasificación como una red de área extensa, pero en realidad Internet no es una única red, sino la interconexión de muchas redes diferentes de distintos tamaños y tecnologías a través de mecanismos de comunicación y protocolos normalizados mediante estándares internacionalmente aceptados. Hardware de comunicación Todo ordenador está formado por un procesador, una memoria, unos dispositivos de almacenamiento y un conjunto de periféricos externos a través de los cuales el ordenador intercambia información con el usuario y con el exterior. Los dispositivos de comunicación de datos son uno de esos periféricos. La mayoría de las redes de datos modernas se construyen interconectando dispositivos como los descritos a continuación. ● Adaptador de red El adaptador de red es el elemento a través del cual el ordenador canaliza sus comunicaciones de larga distancia con el exterior. Se trata de un circuito electrónico conectado a la arquitectura interna del ordenador, que transmite los datos a través de un cable convirtiéndolos en oscilaciones de voltaje eléctrico, y a su vez recibe datos del exterior interpretando como información digital las oscilaciones eléctricas recibidas. Conmutadores de red local y sus conexiones. (Wikimedia Commons) La tecnología de red más utilizada actualmente en el ámbito de las redes locales es la denominada Ethernet, que permite transmitir datos en banda base a velocidades de hasta 1 Gigabit por segundo a través de cables de pares trenzados (aunque existen ya versiones experimentales de hasta 100 Gbits). Existen muchas otras tecnologías de transmisión de datos, como ATM, Frame Relay, SDH o PDH, pero las economías de escala alcanzadas con la tecnología Ethernet la han llegado a convertir en el estándar más aceptado universalmente. Todos los ordenadores que podemos adquirir actualmente cuentan con una conexión de este tipo. 187 ● Módems Los módems son dispositivos de comunicación que permiten transmitir y recibir datos a larga distancia a través de un cable eléctrico, por ejemplo un par telefónico o un cable coaxial, utilizando técnicas similares a las de las transmisiones de radio, en las cuales la información digital modula una o varias señales portadoras de frecuencias comprendidas dentro del ancho de banda del canal, que serán desmoduladas posteriormente en el módem situado en el otro extremo, para su conversión a formato digital. Los primeros módems utilizaban para la transmisión de datos el ancho de banda empleado para el servicio de voz (los primeros 4 kHz), lo cual limitaba bastante las velocidades máximas de transmisión (hasta 56 kbps). La señal digital se convertía en sonidos audibles que podían atravesar todo el circuito telefónico entre un extremo y otro igual que las señales de voz, por lo que no era necesario instalar ningún dispositivo adicional en la central. Sin embargo, al ocupar el canal de telefonía, no era posible realizar llamadas telefónicas mientras se estaba utilizando el servicio de datos. Conexiones de un módem ADSL con enrutador y conmutador integrados. (Wikimedia Commons) Con la aparición de la tecnología ADSL, este problema quedó resuelto, y además las velocidades de transmisión aumentaron extraordinariamente hasta alcanzar varias decenas de megabits, haciendo posibles nuevos servicios impensables con la antigua tecnología de módem, como el vídeo bajo demanda, que requiere varios megabits por segundo. El funcionamiento de un módem ADSL es similar al de un módem telefónico convencional, pero, en lugar de utilizar los primeros 4 kHz del ancho de banda, emplea para la transmisión de datos el resto del ancho de banda útil del cable, que es de varios megahertzios, inyectando en el cable varias portadoras simultáneas de distintas frecuencias, con lo cual se consigue multiplicar la velocidad efectiva. De este modo, además, el ancho de banda de voz sigue estando disponible para el servicio de telefonía, lo que permite seguir realizando llamadas telefónicas mientras se utiliza el servicio de datos. El sistema ADSL requiere, para cada línea telefónica, la instalación de un módem complementario en la central, en el otro extremo del tramo de cable conocido como “par de abonado”. Este requisito supone un coste adicional para el operador, pero el abaratamiento de la tecnología electrónica registrado en los últimos años ha reducido tanto su coste que hoy es la solución más económica tanto para el cliente como para el operador. ● Conmutadores Como su nombre indica, son dispositivos de conmutación que canalizan los datos entre los distintos dispositivos conectados a ellos. Suelen incluir un gran número de conexiones de entrada y salida (una por cada dispositivo de red al que esté conectado). Se les suele denominar mediante su nombre en inglés, switch. Su filosofía de funcionamiento se basa en el concepto de la transmisión de datos por paquetes, fundamento de toda la moderna tecnología telemática, que consiste en trocear la información en fragmentos que se encapsulan (empaquetan) en forma de estructuras de datos normalizadas (paquetes), cada una de las cuales contiene, entre otros datos, las direcciones del sistema de origen y el de destino. Al recibir cada paquete de datos a través de una de sus conexiones físicas, el conmutador comprueba a qué dispositivo va destinado, y lo entrega por la conexión física asociada a este. cesar.martinez Texto escrito a máquina UNIDAD 8 cesar.martinez Texto escrito a máquina INTERNET E INFORMACIÓN DIGITAL 188 ● Enrutadores Un enrutador o router es un dispositivo inteligente (en realidad, un pequeño ordenador) que actúa como intermediario entre dos redes diferentes y canaliza los datos entre los distintos dispositivos conectados a ellas, aplicando distintos criterios, que pueden llegar a ser bastante sofisticados. La mayoría de los equipos empleados actualmente para proporcionar conexión a Internet integran dentro del mismo dispositivo un módem ADSL, que actúa como enlace con la central, un enrutador que actúa de enlace entre Internet y la red interna del domicilio del abonado, y en muchos casos también un conmutador, para poder conectar varios dispositivos de red. Software de comunicación La comunicación de datos es un proceso complejo en el que intervienen numerosos dispositivos, funciones y medios de transmisión diferentes, cuya coordinación requiere complejas interacciones cuidadosamente ordenadas. La inmensa mayoría de los dispositivos de comunicación de datos empleados actualmente son en realidad ordenadores, de mayor o menor potencia, por lo que todo su funcionamiento está basado en software. Para acotar la complejidad del problema, las comunicaciones de datos están organizadas en varios niveles funcionales o capas, cada una de las cuales resuelve una parte de la comunicación conindependencia de las capas restantes. Por ejemplo, una de las capas se encarga de la comunicación física con el cable, otra del empaquetamiento de los datos, otra de su entrega de un dispositivo a otro, otra capa de su presentación al usuario. Esta organización en capas se define a través de modelos de red. Existen varios modelos de red, de los cuales el más utilizado actualmente es el modelo de Internet, que considera solo cuatro capas (Aplicación, Transporte, Red y Enlace), aunque existen también otros modelos de comunicación para otros servicios, como Bluetooth, comunicación por Infrarrojos, red inalámbrica, etc., así como otros más complejos empleados por los operadores, como el modelo OSI de 7 capas, que ha ido perdiendo aceptación en los últimos tiempos debido a su complejidad. Cada una de las capas hace uso de un conjunto normalizado de funciones y servicios proporcionados por las capas inferiores. Por ejemplo, un programador que desarrolle un programa para comunicarse con un servidor web no necesita preocuparse de cómo entregar sus datos a la tarjeta de red, ya que esa es una función de la capa física de la que normalmente se encargará el propio sistema operativo. Las funciones que utilice para desarrollar su programa se encargarán de invocar internamente las funciones de capas inferiores que sean necesarias para ello. El conjunto de funciones y protocolos organizados en distintas capas conforme a un determinado modelo de red se conoce también como pila de protocolos. Todos los sistemas operativos modernos incorporan la pila de protocolos TCP/IP en la que está basada Internet y las redes de datos que utilizamos habitualmente. Modelo de red (pila de protocolos) de Internet. (Wikimedia Commons) 189 2.2. Principales servicios de Internet La variedad de servicios disponibles actualmente en Internet es muy amplia. Cada día van surgiendo nuevos servicios basados en los anteriores o en conceptos completamente nuevos, y otros van quedando en desuso, sustituidos por servicios más modernos, económicos o eficaces. Serían necesarios varios libros para describir todos los servicios que podemos encontrar en la Red, por lo que nos limitaremos a describir algunos de los más importantes (web, buscadores, correo electrónico, manejo de archivos, mensajería instantánea, chat, peer-to- peer, streaming, redes sociales, telefonía por Internet, servicios “en la nube”, la web 2.0, la Internet de las cosas) tanto por su utilidad como por el número de usuarios que recurren a ellos. Web El servicio conocido como WWW (World Wide Web), la Web o la Red es un método de presentación de información textual y gráfica formateada en páginas con un aspecto visualmente elaborado. Cada página web es un archivo de texto confeccionado conforme a un formato de datos denominado HTML, que organiza la información en forma de bloques lógicos con distintos significados. Cada bloque de información está delimitado por unas etiquetas (tags) de apertura y cierre, entre las cuales se inserta el contenido del bloque, que puede a su vez estar organizado en otros bloques anidados, delimitados por sus respectivas etiquetas. El formato HTML define decenas de etiquetas para los diferentes tipos de información y elementos visuales que pueden presentarse: texto, gráficos, tablas, colores, tipos de letra, párrafos, títulos, etc. Además, permite incluir “vínculos” o enlaces de hipertexto con otras páginas o elementos. La página web que vemos compuesta en nuestro navegador está formada en realidad por varias piezas o elementos de información, que pueden incluso residir en distintos lugares del mundo. Al conjunto de páginas web agrupadas bajo un mismo dominio o subdominio se le conoce como sitio web (website). El servicio web es el que dio origen a Internet tal y como hoy la conocemos, y es quizás el más importante y representativo de la Red. Gracias a él, cualquier persona tiene hoy a su alcance, en un formato muy atractivo y legible, una parte muy importante de todo el conocimiento que la humanidad ha generado a lo largo de su historia. Buscadores El número de páginas de información que existen actualmente en Internet se cuenta por billones. Sin embargo, para poder acceder a la información que nos interese en un determinado momento, tendríamos que conocer el lugar exacto donde se encuentra, es decir, su dirección o URL (Universal Resource Locator). Aunque podemos mantener una lista de las páginas que visitemos a menudo, es imposible conocer de antemano todas las páginas que aparecen constantemente, o aquellas que podamos necesitar en alguna ocasión. Los buscadores son enormes índices diseñados para facilitar la localización instantánea de las páginas que contienen la información de interés. Su implementación técnica es compleja, pero su funcionamiento es muy sencillo para el usuario: la interfaz de usuario del buscador es una página web con un pequeño formulario en el que podemos escribir una o varias palabras representativas de la información que deseamos encontrar, es decir, palabras que deberían aparecer en cualquier página que trate acerca de ese tema. En respuesta a esa consulta, el buscador devuelve una lista de páginas relacionadas. Cuantas más palabras concretas especifiquemos, y más relacionadas estén con el tema buscado, más pertinentes serán los resultados obtenidos. Para elaborar este índice, los buscadores de Internet visitan constantemente miles de millones de páginas, analizan su contenido para extraer el texto útil y catalogan las palabras que en él aparecen, otorgando a cada página una puntuación que dependerá de la relación que guarde con el concepto en cuestión, y de otros factores que dependen del tipo de buscador (por ejemplo, Google atribuye mayor relevancia a las páginas que son citadas desde otras páginas afines). cesar.martinez Texto escrito a máquina UNIDAD 8 cesar.martinez Texto escrito a máquina INTERNET E INFORMACIÓN DIGITAL cesar.martinez Texto escrito a máquina 190 Correo electrónico El correo electrónico, también conocido con su nombre en inglés e-mail, o su abreviación mail, fue una de las primeras aplicaciones prácticas de los sistemas de comunicación de datos entre ordenadores, antes incluso de la aparición de Internet. Consiste en el envío y recepción de bloques de datos entre usuarios en un formato preestablecido en el que la información de interés está encapsulada dentro de una estructura conceptualmente similar a la de una carta convencional, es decir, con un “sobre” o contenedor que indica la dirección del remitente y del destinatario, y un contenido útil, que puede estar formado por un texto simple o también incluir archivos de datos adicionales (adjuntos o, en inglés, attachments). El servicio de correo electrónico se basa en el modelo “cliente-servidor” y en el concepto de “almacenamiento y reenvío”. Los dos extremos de la comunicación utilizan un programa cliente, o Agente de Usuario (MUA) en el cual elaboran sus mensajes y reciben los que les envían, y dos sistemas servidores de correo, uno para enviar mensajes y otro para recibirlos. Los programas servidores reciben los mensajes, los almacenan localmente y los retransmiten a los servidores de destino o a los programas cliente (agentes de usuario) correspondientes. El protocolo más utilizado actualmente para el envío de correo es SMTP, y para la recepción POP3 e IMAP. En la figura adjunta se describe el esquema conceptual de funcionamiento del servicio de correo. El usuario confecciona su mensaje en su programa cliente de correo. Una vez preparado, lo entrega a su servidor de envío de correo, la cual lo almacena temporalmente antes de enviarlo a su destino. A continuación, otra parte del servidor de envío se encarga de localizar el servidor de recepción de correo del destinatario para entregarle el mensaje, utilizando para ello el nombre de dominioque aparece a continuación de la arroba (@) en la dirección del destinatario. A partir de ese nombre de dominio, mediante una consulta al servicio de nombres de Internet (DNS), el sistema localiza la dirección del servidor de recepción de correo asociado a ese dominio, y le entrega el mensaje. En el servidor de destino, la parte responsable de recibir mensajes de otros servidores recibe el mensaje y lo almacena localmente. Cuando el destinatario final consulta su buzón de mensajes, el servidor de recepción de correo lee los mensajes almacenados para ese usuario que están pendientes de entrega, y se los entrega al cliente de correo del usuario de destino. Cada servidor de recepción de correo (Wikimedia Commons) Modelo conceptual de envío de correo electrónico. MX y MDA forman parte del servidor de destino de correo y MSA y MTA del servidor de envío. (Wikimedia Commons) recibe mensajes destinados a distintos usuarios de su dominio, y los entrega a sus respectivos programas clientes de correo cuando cada usuario consulta su buzón. Los programas cliente que utilizan los usuarios tanto para recibir como para enviar correo pueden residir en su propio ordenador (como Microsoft Outlook o Mozilla Thunderbird) o bien en la propia Red y controlarse a través de una página web (como la mayoría de los servicios de correo web como Hotmail, Gmail o Yahoo). 191 Subida y descarga de archivos El protocolo FTP es uno de los que permite la transferencia de archivos desde un servidor hasta nuestro equipo o viceversa. Mediante este servicio, y otros similares, se pueden descargar archivos de Internet o bien subir archivos para gestionar nuestro sitio web o para intercambiarlos con otros usuarios. En los últimos años han proliferado los portales como Rapidshare, Swoopshare o Megaupload entre otros, que actúan como discos duros virtuales que permiten almacenar de forma temporal archivos que no excedan un determinado tamaño; cualquier usuario que conozca su ubicación (generalmente porque la persona que los ha subido se la ha facilitado) podrá descargárselos a su equipo. Mensajería instantánea La mensajería instantánea es un servicio de comunicación interpersonal similar al correo electrónico, pero con dos diferencias fundamentales: ● Sus mensajes suelen ser más breves y concisos que los de correo electrónico (por lo general, de unas pocas palabras) ● Se presentan automáticamente al destinatario a los pocos segundos de ser enviado, sin que tenga que solicitarlos explícitamente, lo que facilita el establecimiento de conversaciones interactivas. Técnicamente, su implementación es similar al correo electrónico, aunque los bloques de datos que se intercambian son más ligeros y sencillos. Los interlocutores utilizan sendos programas clientes para enviar y recibir sus mensajes, y un programa servidor para canalizarlos hasta el destinatario (aunque existen también algunos servicios de mensajería instantánea que prescinden del servidor y establecen la comunicación directamente entre los dos interlocutores). En este servicio se basan aplicaciones como Microsoft Messenger, o servicios similares que podemos encontrar en Facebook, Google, Yahoo, Myspace o Tuenti, entre otros muchos. Estos programas, cada vez más sofisticados, suelen integrar otros servicios como videoconferencia o subida y descarga de archivos. Una variante del servicio de mensajería instantánea es Twitter, que permite a los emisores hacer llegar mensajes breves a un gran número de usuarios al mismo tiempo sin necesidad de especificar sus identidades, y a los receptores suscribirse a aquellos mensajes que cumplan determinados criterios, para recibirlos automáticamente sin necesidad de solicitarlos cada vez. Chat Se trata de otro servicio de comunicación interpersonal más antiguo que la mensajería instantánea y con muchos puntos en común con esta. La diferencia principal es que permite el contacto con otros usuarios en una serie de canales o habitaciones públicas (chatrooms), clasificadas en función de intereses comunes o de zonas geográficas, y suele incluir menos prestaciones adicionales que los programas de mensajería instantánea. Los servicios de chat pueden prestarse utilizando software especialmente diseñado para ello (como los clientes de IRC, el protocolo de chat utilizado tradicionalmente en Internet), o bien estar integrados dentro de páginas web. cesar.martinez Texto escrito a máquina UNIDAD 8 cesar.martinez Texto escrito a máquina INTERNET E INFORMACIÓN DIGITAL 192 Peer-to-peer (P2P) Durante mucho tiempo, la mayoría de los servicios de comunicación de datos tradicionales se han basado en el modelo cliente-servidor, en el que un ordenador central de gran potencia proporciona servicios a un gran número de equipos menos potentes. Sin embargo, el abaratamiento de la informática personal y el enorme aumento de la potencia de los ordenadores de uso doméstico, unidos al desarrollo de nuevas arquitecturas de comunicación, han hecho posibles nuevos servicios en los que cada ordenador actúa tanto de cliente como de servidor, las denominadas redes peer-to-peer (P2P), o redes entre iguales. Ejemplos de servicios P2P son los sistemas de intercambio de archivos como BitTorrent, eMule o eDonkey, entre otros muchos. En los servicios P2P, el ordenador de cada usuario se comunica directamente con los ordenadores de otros usuarios para intercambiar datos o información. Podríamos identificar tres variantes de estos servicios, que se diferencian principalmente en el grado de descentralización: – Redes P2P puras, en las que todas las funciones están distribuidas entre los miles o millones de nodos individuales que componen la red, sin que exista ningún nodo de mayor nivel jerárquico que los demás. – Redes P2P mixtas, con un índice central, en las que uno o varios servidores centralizados actúan como índice para facilitar el contacto entre los distintos nodos finales. – Redes P2P con proxy, en las que el intercambio de datos entre nodos se canaliza a través de un nodo intermediario o proxy, que no proporciona funciones de servidor, sino que únicamente canaliza el tráfico de datos entre nodos cuando éstos no poseen una dirección IP absoluta que permita la comunicación directa entre ellos (por ejemplo, por estar situados detrás de un firewall o un router). La mayoría de las redes P2P actuales se basan en uno de los dos últimos modelos. Streaming En muchos servicios de Internet, como el de web o el correo electrónico, el tráfico de datos entre el servidor donde reside la información y el cliente que la solicita se transmite a ráfagas más o menos esporádicas y sin una sincronización estricta. Cuando pedimos una página web o un mensaje de correo electrónico, los distintos fragmentos de esa información nos van llegando “a trozos” y sin un orden fijo a lo largo de los varios segundos que tarda en presentarse la página en nuestro navegador o el mensaje en nuestro programa de correo. La naturaleza de estos servicios permite esta forma de funcionar, ya que lo importante es que al final todas las partes de la página web o el mensaje aparezcan en el navegador o en el programa de correo, no el orden en que esas partes van llegando. A diferencia de este esquema de funcionamiento, los servicios de difusión de vídeo o audio (“streaming”) a múltiples destinatarios (multicast) o a uno solo (unicast) exigen una sincronización y ordenación de los datos transmitidos mucho más estricta, ya que cualquier pérdida de secuencia o retraso excesivo provocaría discontinuidades en la presentación de la información que serían percibidas como saltos en la imagen o irregularidades en el sonido. En este tipo de servicios multimedia, el servidor transmite al cliente un caudal de datos continuo y sincopado, que suele estar asociado a emisiones de vídeo o de audio.Los servicios ofrecidos en la modalidad de streaming están experimentando un auge considerable gracias a la generalización de las conexiones a Internet de alta velocidad, que permiten disponer de un ancho de banda lo bastante amplio como para recibir transmisiones de vídeo, las cuales suelen requerir un caudal binario de varios megabits por segundo. Dos ejemplos de estos servicios son Spotify, que permite acceder a demanda a un amplísimo catálogo de música sin necesidad de descargar ninguna canción localmente, y YouTube, que da acceso a un inmenso catálogo de contenidos de vídeo enviados por los propios usuarios. También existen servicios de streaming en directo, como los de radio y televisión por Internet. 193 Redes sociales Los servicios englobados dentro de la categoría de “redes sociales”, como Facebook, Tuenti, MySpace, LinkedIn u otros similares, tienen como objetivo la creación de una red de contactos personales entre sus usuarios y la publicación de información personal o de interés para los miembros del círculo social de cada usuario. Técnicamente, no son un servicio diferente, sino una combinación de los distintos servicios existentes, como Web, P2P, chat, Mensajería Instantánea, etc, dentro de un entorno común y coherente a través del cual los usuarios pueden crear contenidos, compartirlos con el resto de los usuarios, dar a conocer eventos o circunstancias personales a otros usuarios y establecer conexiones sociales con otros miembros de la red. En los últimos años, el fenómeno de las redes sociales ha experimentado un crecimiento exponencial. Se calcula que en pocos años la mayor parte de los habitantes del planeta estarán conectados a alguna red social. Las consecuencias sociales y sociológicas de este servicio son extraordinarias. Por primera vez en la historia existe una herramienta en la que quedan documentadas y registradas las relaciones y vínculos personales entre todos los seres humanos, así como una gran parte de su información personal más íntima. Un avance indudable, aunque no exento de riesgos. Telefonía por Internet Los servicios de telefonía por Internet permiten utilizar las redes de datos como canal de comunicación telefónica entre sus usuarios. En este caso, el ordenador del usuario actúa como terminal telefónico, convirtiendo la voz en datos y viceversa, y la pantalla y el teclado del ordenador proporcionan la interfaz de usuario. Otra alternativa es emplear como terminal de comunicación un teléfono convencional conectado a un dispositivo adaptador que convierte la voz al formato de paquetes de datos necesario para su transmisión por Internet, evitando con ello la necesidad de un ordenador. Por último, existen también teléfonos IP que integran este tipo de adaptador dentro del propio terminal. En el servicio de telefonía tradicional, cada usuario está conectado a una compleja infraestructura de conmutación a través de un cable físico entre su domicilio y la central telefónica más cercana. En los servicios de telefonía por Internet, como Skype o Google Talk, el enlace físico con la red lo proporciona la conexión a Internet del usuario (por ADSL, módem, movil, etc.), y la red a través de la cual se canalizan las comunicaciones es Internet. Los protocolos más utilizados actualmente para telefonía por Internet son SIP y H.323. En comparación con el servicio de telefonía tradicional, el servicio de telefonía IP presenta varias ventajas: – Menor coste, especialmente para llamadas internacionales. Para el usuario, las llamadas a otros usuarios conectados a la Red son gratuitas (para ser más exactos, su coste está ya incluido en el precio de la conexión a Internet que el usuario paga todos los meses). – Mayor nitidez de sonido, ya que el software de codificación de voz (códec) es más moderno y se actualiza más a menudo que el de las redes telefónicas convencionales, y el ancho de banda disponible es mayor que en éstas. Cable Personal Computer Telephone Phone Adapter – Mayor versatilidad de funciones. Como cada interlocutor puede disponer de una pantalla y un completo entorno informático, resulta fácil incluir añadir nuevos servicios y funciones, como la videoconferencia o la gestión avanzada de llamadas. Tiene también algunos inconvenientes: – Requieren por parte del usuario una infraestructura técnica más compleja que Modem Personal Computer Internet Telephone la del servicio telefónico convencional, con un router de Internet y una red de datos local, además del terminal de comunicación propiamente dicho – La calidad de servicio no está tan garantizada como en las redes de telefonía tradicionales y por ello no es adecuado para comunicaciones de emergencia, ya que el tráfico de Internet, por la propia naturaleza de la Red, puede experimentar fluctuaciones imprevisibles, aunque el gran aumento de las velocidades de datos a nivel mundial garantiza cada vez más la disponibilidad de un ancho de banda suficiente para transmitir voz. – En general, el retardo es mayor, ya que el tiempo de tránsito de los datos a través de Internet no está asegurado como en las redes de telefonía convencionales. Ello provoca ecos o retrasos apreciables en la comunicación. – La interconexión con las redes de telefonía públicas no siempre es perfecta, Esquema general de una configuración de telefonía por Internet. (Wikimedia Commons) por lo que a veces se pierden algunos servicios, como la identificación del llamante. cesar.martinez Texto escrito a máquina UNIDAD 8 cesar.martinez Texto escrito a máquina INTERNET E INFORMACIÓN DIGITAL 194 Servicios en “la nube” La idea de “la nube” alude a la figura con la que se ha representado tradicionalmente a Internet en los diagramas y esquemas de conexión de la red, como un ente difuso a través del cual unos ordenadores se conectan con otros. En algún lugar de esta “nube”, cuya ubicación concreta el usuario no tiene por qué conocer, residen los ordenadores sobre los que se ejecutan los servicios o aplicaciones, que para el usuario tienen el mismo aspecto que cualquier página web estática, aunque esas páginas en realidad son solo la interfaz de usuario del procesamiento realizado por los ordenadores centrales en los que residen esos servicios. La mayoría de los servicios que utilizamos actualmente en Internet, desde Facebook hasta el propio Google, residen en realidad en grandes sistemas informáticos centralizados en enormes centros de datos. La mejora general de la conectividad y velocidad de Internet y el aumento del ancho de banda disponible para los usuarios permiten proporcionar una elevadísima rapidez de respuesta, que oculta al usuario el hecho de que la información proceda de un ordenador situado a miles de kilómetros de distancia. La web 2.0 Lo que se conoce como Web 2.0, o Internet 2.0, no es en realidad un nuevo servicio, sino un concepto general y relativamente difuso, basado en la idea de la descentralización de la creación de contenidos, la colaboración entre los usuarios y sistemas que componen la red, y la utilización de tecnologías dinámicas que faciliten la creación de información y el acceso a ella. En este modelo, la creación de contenidos deja de ser responsabilidad exclusiva de un reducido número de proveedores para convertirse en una actividad colectiva en la que cada usuario genera constantemente información que pone a disposición de los demás usuarios, pasando de un esquema de comunicación unidireccional a otro bidireccional, en el que se borran las fronteras entre emisores y receptores de información. El resultado es que los datos, procedentes de fuentes muy diversas, se agregan y recombinan para crear nuevos contenidos cada vez más complejos y sofisticados. Las redes sociales, en las que son los propios usuarios los que crean dinámicamente el contenido, constituyenun claro exponente de este nuevo paradigma. Lo mismo se puede decir de los portales de contenido multimedia como Flickr o YouTube, así como de los blogs, que por su gran sencillez y la mayor interactividad que permiten están sustituyendo a las anteriores páginas web personales. La Internet de las cosas Aunque inicialmente Internet surgió como un medio de comunicación entre usuarios a través de sus ordenadores, cada vez son más los dispositivos que incorporan la tecnología necesaria para utilizar este canal para comunicarse directamente entre sí sin que intervenga ninguna persona en el proceso. El crecimiento de este tipo de comunicación directa entre máquinas es tan vertiginoso que se estima que, en los próximos años, el número de dispositivos inteligentes conectados a la Red será cientos o miles de veces mayor que el de usuarios. Electrodomésticos, sensores, vehículos, máquinas industriales, detectores, contadores, sistemas de alerta, e incluso artículos de consumo, están formando gradualmente una intrincada y gigantesca red, que se ha dado en llamar “Internet de las cosas”. 195 AA cc tt ii vv ii dd aa dd ee ss 5. Indica cuatro servicios de Internet que conozcas basados en la tecnología de streaming. 6. ¿En qué categoría de redes incluirías a Internet atendiendo a su tamaño? 7. ¿Qué protocolo y qué formatos de datos se utilizan para ver una página web? 8. ¿Qué pasos recorre un mensaje de correo electrónico desde el momento en que se escribe hasta que lo lee su destinatario? 9. Técnicamente ¿en cuál de los servicios básicos de Internet que hemos descrito clasificarías cada uno de los siguientes medios?: a) Messenger. b) Skype. c) YouTube. d) Tuenti. e) Twitter. f) www.elmundo.es g) Spotify. h) eMule. 10. Menciona varios elementos y características diferentes que puedes encontrar en una página web. RR ee cc uu ee rr dd aa ü Las redes de ordenadores pueden clasificarse por su ámbito geográfico en personales, locales, metropolitanas y de área extensa. ü Internet no es una red concreta, sino la interconexión de millones de redes en todo el mundo mediante interfaces y protocolos normalizados. ü Los principales dispositivos de comunicación empleados en las redes de datos modernas son los adaptadores de red, los modems, los enrutadores y los conmutadores. ü El software de comunicación de datos está organizado en capas lógicas, cada una de las cuales utiliza los servicios de las capas inferiores, y proporciona servicios a las capas superiores. El modelo de red más utilizado actualmente es el de Internet, basado en cuatro capas: Física, Red, Transporte y Aplicación. ü El servicio Web está basado en el protocolo HTTP y en formato de datos HTML. Por su parte, la descarga y subida de archivos suele llevarse a cabo mediante el protocolo FTP, aunque existen también otros mecanismos. ü Los buscadores son grandes índices de todas las páginas web existentes en Internet, que permiten localizar páginas a partir de las palabras que contienen. Los primeros buscadores estaban formados mediante índices de elaboración manual, pero en la actualidad todos funcionan mediante algoritmos automáticos. ü El correo electrónico se basa en el modelo cliente-servidor y en el concepto de almacenamiento y reenvío. El usuario utiliza un programa cliente para leer del servidor los mensajes recibidos, y para entregar al servidor los mensajes que desea enviar. El programa cliente puede residir en el propio ordenador del usuario o en una página web. Los protocolos de correo más utilizados son POP3 e IMAP para recepción de correo, y SMTP para envío. ü Los servicios de mensajería instantánea y los chat entregan y presentan los mensajes al destinatario en el mismo momento en que son enviados, sin que éste tenga que solicitarlos. ü Los servicios peer-to-peer (P2P), o redes entre iguales, permiten la comunicación directa entre ordenadores de distintos usuarios, y se utilizan principalmente para el intercambio de archivos. ü Los servicios de streaming permiten transmitir sonido o vídeo a través de redes de datos. Spotify y YouTube son dos ejemplos de este tipo de servicio. – Los servicios de streaming multicast permiten distribuir un mismo contenido multimedia a muchos usuarios a la vez – Los de streaming unicast transmiten un contenido elegido a un usuario concreto. ü Las redes sociales combinan los distintos servicios de Internet en un entorno coherente y centralizado ü Los servicios de telefonía por Internet convierten la voz en paquetes de datos. http://www.elmundo.es/ cesar.martinez Texto escrito a máquina UNIDAD 8 cesar.martinez Texto escrito a máquina INTERNET E INFORMACIÓN DIGITAL 196 3. Multimedia La tecnología multimedia empezó a popularizarse a comienzos de los años noventa, cuando los avances en la tecnología microinformática permitieron incluir como una función del sistema operativo la grabación y reproducción de sonido y, posteriormente, de imágenes de vídeo. En este apartado describiremos el concepto de información multimedia en el contexto de las redes de comunicación de datos. 3.1. Sonido digital La digitalización del sonido es un servicio fundamental de los modernos sistemas de comunicación de datos. Los servicios que utilizan el sonido en formato digital van desde la telefonía IP hasta la grabación y reproducción, la radio y la televisión, la edición y creación de música, e incluso la presentación de avisos y mensajes informativos del sistema operativo. Digitalización del sonido Las señales analógicas están demasiado expuestas al ruido, la distorsión y las perturbaciones externas, resultan más complicadas de manejar, son más difíciles de almacenar, tratar y transmitir, y en general los sistemas necesarios para procesarlas son caros y complejos. La idea de la tecnología digital es convertir, mediante las técnicas ya comentadas en el apartado 1.1, las señales analógicas en números, que resultan más fáciles de manejar, procesar y transmitir, gracias a la gran potencia de cálculo que nos proporcionan los sistemas informáticos modernos y a las altísimas velocidades de transmisión que han alcanzado los modernos sistemas de comunicación de datos. La precisión con que realicemos esta conversión influirá en la cantidad de información necesaria para representar los datos, y determinará también la mag- nitud del ruido de cuantización que introduciremos en el proceso como resultado de la digitalización. El ruido de cuantización es el resultado de aproximar un valor analógico continuo con un valor digital discreto. Por ejemplo, con 8 bits podremos representar 256 niveles diferentes, mientras que con 16 bits el número de niveles distintos será 65535. El ruido de cuantización indica la diferencia entre el valor Muestreo de una onda para su conversión a formato digital. (Wikimedia Commons) Ruido de cuantización. (Wikimedia Commons) real de la señal analógica y el valor obtenido al digitalizarla. Por ejemplo, si utilizamos 8 bits y el valor real de la señal analógica se encuentra a mitad de camino entre el nivel 140 y el 141, tendremos que elegir uno de esos dos valores, con lo cual estaremos introduciendo un pequeño error equivalente a la diferencia entre el nivel escogido y el nivel real. Cuanto más pequeño sea el escalón entre ambos niveles (es decir, cuantos más bits utilicemos para codificar), menor será el error. Los sistemas de música de calidad utilizan como mínimo 16 bits para reducir todo lo posible ese error de cuantización, que se manifiesta como un leve siseo de fondo. En los sistemas de grabación profesionales, la resolución es aún mayor. 197 Compresión de sonido El proceso de digitalización fue durante mucho tiempo el único tratamiento al que se sometía el sonido para su transmisión a través de redesde datos. Sin embargo, en las últimas décadas, el avance de las técnicas matemáticas y de la tecnología de tratamiento de señales ha permitido reducir el volumen de datos necesario para representar el sonido. Esta técnica se conoce como compresión. En este apartado explicaremos la filosofía en que se basan los modernos sistemas de compresión de sonido, como el MP3 con el que escuchamos música. ● Ondas y frecuencias: la flauta mágica Toda onda sonora es una sucesión de oscilaciones cíclicas que atraviesan un número infinito de valores entre cada ciclo y el siguiente. El número de ciclos completos que describe una onda cada segundo se denomina frecuencia. En el caso de una onda senoidal, los infinitos valores que adquiere la señal a lo largo de cada ciclo obedecen a una función matemática bien conocida: el seno. En cada ciclo, la señal empieza por el valor cero, va creciendo gradualmente hasta un máximo, luego decae, vuelve a pasar por cero, desciende hasta un valor negativo mínimo simétrico al anterior, y finalmente vuelve al valor cero de partida, completando una oscilación cíclica que se repite indefinidamente hasta que la señal cesa. El sonido correspondiente a una señal senoidal pura es claramente reconocible. Es muy parecido a la nota de una flauta dulce. Pero en la naturaleza no todo suena como una flauta; así que los sonidos reales presentan formas de ondas mucho más complejas y aparentemente arbitrarias. Si grabamos el sonido de nuestra voz (por ejemplo, con la grabadora de Windows), observaremos que sus ondas no se asemejan a una elegante sinusoide, sino más bien a una agreste cordillera con picos y valles más o menos abruptos. Aunque parezca sorprendente, puede demos- trarse matemáticamente que esas caprichosas formas de onda, y en general cualquier otra onda que se nos pueda presentar, sea cual sea su apariencia, es equivalente a la suma de varias sinusoides de distintas frecuencias. En cierto modo, es como si cualquier sonido imaginable pudiera generarse haciendo sonar en el momento preciso un número adecuado de “flautas mágicas”, cada Forma de onda de la voz y espectro de frecuencias asociado. (Wikimedia Commons) ● Las dos caras del sonido una de ellas interpretando una nota diferente y con una intensidad distinta. Así pues, todo sonido que seamos capaces de oír puede representarse o bien como una forma de onda variable en el tiempo (como la que aparece en la grabadora de Windows) o bien como una serie de componentes frecuenciales (como la que aparece en un analizador de espectro o en la pantalla del ecualizador gráfico de un amplificador de música). En general, la cantidad de información necesaria para representar un sonido en función de la frecuencia es bastante menor que la que haría falta para representarlo como una función del tiempo. Por otro lado, con la representación en frecuencia resulta más fácil considerar los factores psicoacústicos, otra de las herramientas fundamentales que aprovechan la mayoría de las técnicas de compresión de sonido, basadas en determinadas características perceptivas del sistema auditivo humano, como su incapacidad para distinguir dos sonidos que suenan casi a la vez, sonidos simultáneos de frecuencias muy cercanas, sonidos débiles junto a sonidos más fuertes, o su diferente sensibilidad ante los sonidos graves y los agudos, entre otros factores. Todas estas técnicas permiten reducir hasta en dos órdenes de magnitud la cantidad de información necesaria para reproducir el sonido, sin merma apreciable de calidad. La popularidad de la música en Internet y de los reproductores portátiles se debe en gran medida a todas estas técnicas, gracias a las cuales hoy podemos llevar fácilmente miles de canciones en un pequeño dispositivo portátil. cesar.martinez Texto escrito a máquina UNIDAD 8 cesar.martinez Texto escrito a máquina INTERNET E INFORMACIÓN DIGITAL 198 Códecs y formatos de audio El códec (codificador-decodificador) determina la técnica de codificación empleada para comprimir el sonido, mientras que un formato de audio define la estructura con la que el sonido codificado se almacena. Por ejemplo, el formato WAV de Windows permite utilizar distintos códecs, al igual que el MP3, que proporciona distintas opciones de codificación con distintos grados de compresión y caudales binarios. Existen cientos de códecs en el mercado para todo tipo de aplicaciones, desde la reproducción de música hasta la transmisión de voz o la sonorización de películas y vídeos. Un tipo de códec especialmente interesante para las comunicaciones telefónicas es el denominado vocóder, que intenta reproducir el sonido de la voz utilizando muy poca información, a partir de un modelo que simula el comportamiento del sistema fonador humano. Con este tipo de técnicas se han llegado a codificar de forma perfectamente inteligible grabaciones de voz con solo 1000 bits por segundo (bps), aunque lo más habitual, por ejemplo en los sistemas de telefonía GSM, es utilizar unos 8000 bps. La mayoría de los códecs descritos anteriormente introducen una ligera pérdida de calidad, aunque para la mayoría de la gente es casi inapreciable. Sin embargo, existen también otros que permiten comprimir el sonido sin pérdida alguna de información. Son los llamados códecs lossless (sin pérdidas), que se emplean en sistemas de grabación de sonido profesional. 3.2. Imagen digital Al igual que el sonido, la imagen puede digitalizarse para convertirla en datos, y posteriormente comprimirse para reducir el espacio que ocupa. Digitalización de imágenes fijas Las imágenes son fenómenos de naturaleza continua o analógica, pero su naturaleza bidimensional y las características del medio luminoso por el que se transmiten y del sistema visual humano introducen algunas diferencias con respecto a su digitalización y tratamiento. El proceso de digitalización de una imagen consiste en subdividirla en una matriz de puntos equiespaciados en dos dimensiones y obtener para cada punto (también llamado píxel) su intensidad luminosa en cada uno de los colores primarios (Rojo, Verde y Azul) que nuestro sistema visual percibe (que corresponden a los tres tipos de bastones o células sensibles al color existentes en nuestra retina). A veces se designa el conjunto de estos tres colores primarios por sus siglas en inglés, RGB. La mayor o menor calidad de la imagen digitalizada depende de la cantidad de píxeles de que consta, parámetro conocido como resolución. Lógicamente, cuanto mayor sea la resolución de la imagen digitalizada, mayor será el volumen de datos necesario para representarla. Otro factor que influye en la calidad de la imagen y en su tamaño es el número de bits con que se representa cada componente de color, que determinará el número de colores distintos. Compresión de imágenes Las imágenes digitalizadas pueden almacenarse directamente con los valores muestreados para cada uno de sus píxeles (como en el formato BMP), o con formatos comprimidos para ocupar menos espacio. Las técnicas empleadas para la compresión de imágenes son completamente distintas de las utilizadas para el sonido, pero algunas de ellas aprovechan también las características de nuestro sistema sensorial. Dentro de ellas, podemos distinguir dos grandes familias de técnicas de compresión de imágenes: 199 ● Sin pérdidas, basadas en una adecuada codificación de los píxeles en función de su posición y color. Funcionan mejor cuando la imagen tiene un reducido número de colores y grandes bloques de píxeles contiguos con el mismo color, como los logotipos o las gráficas empresariales. Con este tipo de técnicas, una línea de mil puntos que ocupe todo el ancho de la imagen podría representarse con solo dos números, uno para especificar el color del primer píxel de la línea y otro para indicar las veces que se repite ese píxel a lo largo de la línea.Las dos técnicas de compresión de imagen sin pérdidas más utilizadas son el formato GIF y el PNG. Una característica interesante de este tipo de técnicas de codificación de imágenes es que permite definir un color como transparente, de modo que al reproducir la imagen quede visible la información situada justo debajo de ella. ● Con pérdidas, basadas en métodos matemáticos complejos con los cuales se intenta identificar regiones con colores o características similares que puedan representarse con menos información sin que el error introducido sea demasiado perceptible para el ojo humano. El método de codificación de imágenes con pérdida más utilizado actualmente es el JPEG o JPG, que funciona especialmente bien Efecto de pérdida de calidad como resultado de la compresión de la imagen (compresión creciente de izquierda a derecha). (Wikimedia Commons) con imágenes fotográficas con millones de colores diferentes, con las que permite conseguir tasas de compresión muy elevadas. 3.3. Vídeo digital Digitalización de vídeo El proceso de digitalización de imágenes en movimiento es similar al empleado con las imágenes fijas, pero repetido muchas veces por segundo (25 en los sistemas europeos, o 30 en los americanos), para conseguir un efecto de movimiento fluido. Cada imagen capturada se denomina fotograma. El vídeo lleva asociada también una banda sonora sincronizada con la imagen, que se somete a un proceso de digitalización y compresión similar al descrito en el apartado anterior. Ambos flujos de información (vídeo e imagen) se combinan en un único formato de vídeo organizado internamente para permitir su reproducción sincronizada. Codificación de vídeo El volumen de información resultante de la digitalización de un flujo continuo de imágenes en movimiento es tan enorme que las técnicas de compresión adquieren una importancia fundamental, ya que sin ellas las redes de datos no tendrían capacidad suficiente para transmitir vídeo, ni tampoco los dispositivos de grabación tendrían espacio suficiente para almacenarlo. Estas técnicas combinan mecanismos de compresión de imágenes estáticas similares a los descritos anteriormente con otros mecanismos orientados a la eliminación de redundancias entre imágenes sucesivas (por ejemplo, en la imagen de un locutor de informativos, el fondo permanece sin cambios durante bastante tiempo, por lo que es posible reducir la cantidad de información transmitida evitando que se transmita una y otra vez en todos los fotogramas). Estos son algunos de los métodos de compresión de vídeo más utilizados actualmente: ● MPEG2, utilizado en Televisión Digital Terrestre y en las películas en DVD ● AVI y DV para edición de vídeo en PC y Mac, respectivamente ● H.264 / MPEG4-AVC, RealVideo, Flash Vídeo (VP), Apple Quicktime y WMV para vídeo por Internet ● VP8, un códec anteriormente privativo, que ha sido adquirido y liberado recientemente por Google para YouTube Al igual que en los códecs de audio, la información codificada con cada códec de vídeo se encapsula en un formato contenedor, como MPEG2-TS para transmisión de vídeo, MPEG2-PS para grabaciones en DVD, AVI para procesamiento de vídeo en Windows, entre otros. cesar.martinez Texto escrito a máquina UNIDAD 8 cesar.martinez Texto escrito a máquina INTERNET E INFORMACIÓN DIGITAL 200 AA cc tt ii vv ii dd aa dd ee ss 11. ¿Qué método de compresión de vídeo se utiliza para la televisión digital terrestre? ¿Y para las películas en DVD? 12. ¿Es posible reducir el caudal binario o cantidad de bits necesarios para transmitir la voz de un usuario en un servicio telefónico? Indica algún ejemplo. 13. ¿Cuál es la diferencia entre un códec y un formato de audio? 14. Indica cuáles de los siguientes son códecs de compresión de vídeo: a) JPG. b) MP3. c) MPEG2. d) MP4. e) GIF. RR ee cc uu ee rr dd aa ü La digitalización convierte un sonido analógico en números. El procedimiento más habitual empleado para ello se denomina muestreo, y consiste en medir el valor de la señal analógica a intervalos equiespaciados. ü La compresión de audio es un tratamiento matemático que se aplica al sonido digitalizado, mediante el cual se consigue reducir el volumen de datos necesario para regenerar la señal analógica sin pérdida apreciable de calidad. ü Toda forma de onda puede representarse como la suma de un número limitado de ondas sinusoidales de distintas frecuencias. ü Las técnicas de compresión de sonido se basan principalmente en la conversión de la señal al dominio de la frecuencia y en la aplicación de técnicas psicoacústicas que reducen el volumen de datos necesario para reproducir el sonido original. ü El códec (codificador-decodificador) es el elemento que convierte la señal analógica en digital y viceversa. Se implementa mediante software aplicando técnicas matemáticas. ü El formato de audio define la forma de organizar la información digitalizada. Un mismo formato de audio puede utilizar distintos códecs. ü Un vocoder es un tipo de códec especialmente indicado para voz, que simula el comportamiento del sistema fonador humano, con lo que consigue reducir extraordinariamente la cantidad de información necesaria para su transmisión y reproducción. ü La mayoría de los códecs introducen una cierta pérdida de calidad de sonido, aunque existen también códecs sin pérdidas. ü Las imágenes se digitalizan dividiéndolas en puntos y determinando la intensidad luminosa de cada uno de ellos para cada uno de los tres colores básicos que percibe el ojo humano: rojo, verde y azul. ü Para comprimir imágenes se utilizan técnicas matemáticas bidimensionales. Existen métodos de compresión de imagen sin pérdidas (como GIF o JPG) y con pérdidas.(como JPG). También existen métodos de codificación sin pérdidas (como BMP). ü El método de compresión de vídeo más utilizado actualmente es MPEG2, empleado en la televisión digital terrestre y por satélite y en las grabaciones en DVD. En Internet se utilizan otros métodos de compresión más modernos, como MPEG4, RealVideo, Flash Video (VPx) o WMV. 201 4. Seguridad informática La complejidad de las tecnologías de comunicación de datos brinda a los usuarios inexpertos o malintencionados numerosas oportunidades de infligir daños a nuestros ordenadores o a nuestra información. En este apartado conoceremos algunas de las amenazas más graves y la manera de protegerse contra ellas. Por otro lado, el uso de Internet puede plantear algunos riesgos para el propio usuario de los que conviene ser muy conscientes, con objeto de evitarlos. Los conceptos que expondremos en este apartado pretenden aportar la información básica necesaria para hacer un uso seguro de la Red y evitar riesgos tanto para el usuario como para el equipo. 4.1. Amenazas virtuales En este apartado describiremos brevemente las principales amenazas a las que puede verse sometido nuestro sistema informático durante el uso de Internet, conocidas genéricamente como malware. Spam Correo no deseado, generalmente de naturaleza comercial o engañosa, que invade nuestros buzones de correo, procedente en muchos casos de organizaciones delictivas que recopilan direcciones privadas utilizando tácticas fraudulentas. Una variante del spam son los llamados “mensajes en cadena”, que recurren a falsas historias conmovedoras (como niños con enfermedades, o llamadas a la solidaridad) o alarmantes (avisos de virus terribles, amenazas sociales o augurios de mala suerte) para convencer al destinatario de que reenvíe el mensaje a todos sus conocidos, con lo cual se propaga exponencialmente y, con el reenvío, el mensaje acaba en ocasiones acumulando miles de direcciones que los spammers aprovechan para ampliar aún más su base de datos. Casi todos estos mensajes responden a un patrón común: mencionan el nombre de una organización de prestigio
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