Fundamentos de Comunicación de Datos: Conceptos, Medios y Protocolos

Conceptos Básicos de Comunicación de Datos

Definición y Componentes

Comunicación de datos: Es el proceso de transmitir información en formato binario entre dos o más puntos. Consta de los siguientes elementos:

• Emisor: Dispositivo que envía los datos.
• Receptor: Dispositivo que recibe los datos.
• Mensaje: La información que se transmite (los datos).
• Medio: El camino físico o lógico que recorren los datos desde el origen hasta el destino.

Unidades y Estructuras de Datos

Bit: Es la unidad de información más pequeña. Un conjunto de 8 bits forma 1 byte.

Trama: Una secuencia o tira de bits organizada según un formato específico.

Paquete: Fracciones de un mensaje más grande. Cada paquete contiene información de direccionamiento (procedencia y destino) además de los datos.

Interfaces y Códigos

Interfaz: Conexión física o lógica que permite la comunicación entre dos o más dispositivos.

Código: Conjunto de símbolos y caracteres utilizados para representar información. Existen tablas de códigos estandarizadas, como ASCII, para facilitar la interoperabilidad.

Técnicas y Verificación en la Transmisión

Paridad

Paridad: Técnica que consiste en añadir un bit adicional (bit de paridad) a un carácter o bloque de caracteres. Se utiliza comúnmente para la detección de errores básicos durante la validación de datos.

Modulación

Modulación: Proceso de manipular una o más propiedades de una señal portadora (onda) para que contenga la información que se va a transmitir.

Equipos de Comunicación de Datos

DTE (Equipo Terminal de Datos): Equipos que actúan como fuente o destino de los datos (ej. ordenadores, terminales).

DCE (Equipo de Comunicación de Datos): Equipos que establecen, mantienen y finalizan la conexión entre un DTE y el canal de transmisión (ej. módems).

Medios y Formas de Transmisión

Medios de Transmisión

Son los canales físicos a través de los cuales viajan las señales:

• Aéreos (Inalámbricos): Basados en señales radioeléctricas, rayos láser o rayos infrarrojos.
• Sólidos (Guiados): Utilizan un medio físico como el cobre (en par trenzado o cable coaxial) o la fibra óptica.

Formas de Transmisión

• Serie: Los bits se transmiten uno por uno sobre una única línea. Es adecuada para transmitir a larga distancia.
• Paralelo: Los bits se transmiten en grupo (simultáneamente) sobre varias líneas. Se utiliza comúnmente para comunicaciones a corta distancia, como dentro de las computadoras.

Tipos de Transmisión (Direccionalidad)

• Simplex: La transmisión se realiza en un solo sentido. Existe un nodo emisor y un nodo receptor cuyas funciones no cambian.
• Half-duplex (Semidúplex): La transmisión se realiza en ambos sentidos, pero de forma alternativa. Si un dispositivo está recibiendo datos, no puede transmitir en ese momento, y viceversa.
• Full-duplex (Dúplex completo): La transmisión se realiza en ambos sentidos simultáneamente. Un dispositivo puede recibir y transmitir datos al mismo tiempo.

Modos de Transmisión (Sincronización)

Asíncrona y Síncrona: Ambas se refieren a cómo se sincroniza la transmisión entre emisor y receptor. Su misión principal es alertar al receptor sobre la llegada de datos y asegurar que se interpreten correctamente, entre otras funciones.

Protocolos y Arquitecturas de Red

Protocolos

Protocolo: Conjunto de reglas y convenciones que definen el formato y el orden de los mensajes intercambiados entre dos o más entidades comunicantes, así como las acciones a tomar en la transmisión y recepción de mensajes. Posibilitan la transferencia ordenada de datos entre dos o más ordenadores.

Arquitectura de Niveles

Arquitectura de niveles (o capas): Su propósito es reducir la complejidad del diseño e implementación de la comunicación de datos, agrupando lógicamente funciones relacionadas en áreas de responsabilidad denominadas niveles o capas. Cada nivel ofrece servicios al nivel superior y utiliza los servicios del nivel inferior.

Estándares de Comunicación

Modelo OSI

OSI (Open Systems Interconnection): Es un modelo de referencia conceptual creado por la ISO para la definición de arquitecturas de interconexión de sistemas de comunicaciones. Divide el proceso de comunicación en siete niveles:

1. Nivel Físico: Define las especificaciones eléctricas, mecánicas, funcionales y de procedimiento para activar, mantener y desactivar el enlace físico. Se encarga de la señal y la transmisión binaria.
2. Nivel de Enlace de Datos: Proporciona tránsito de datos fiable a través de un enlace físico. Se ocupa del direccionamiento físico (MAC) y el control de enlace lógico (LLC).
3. Nivel de Red: Se encarga del direccionamiento lógico (IP) y la determinación de la mejor ruta para los paquetes a través de la red.
4. Nivel de Transporte: Proporciona una conexión de extremo a extremo fiable o no fiable, segmentación/ensamblaje de datos y control de flujo. Garantiza la fiabilidad de los datos si es necesario.
5. Nivel de Sesión: Establece, gestiona y finaliza las sesiones de comunicación entre dispositivos de la red.
6. Nivel de Presentación: Asegura que la información enviada por la capa de aplicación de un sistema sea legible para la capa de aplicación de otro. Se encarga de la representación, encriptación y compresión de los datos.
7. Nivel de Aplicación: Proporciona los servicios de red directamente a las aplicaciones del usuario (ej. HTTP, FTP, SMTP).

Estándar IEEE 802

IEEE 802: Conjunto de estándares desarrollados por el IEEE orientados principalmente a redes de área local (LAN) y redes de área metropolitana (MAN). Se centra en los dos niveles inferiores del modelo OSI (Físico y Enlace de Datos). El nivel de Enlace de Datos se divide en dos subniveles:

• MAC (Media Access Control - Control de Acceso al Medio): Subnivel inferior que define la forma en que los dispositivos acceden al medio físico compartido (ej. Ethernet, Wi-Fi).
• LLC (Logical Link Control - Control de Enlace Lógico): Subnivel superior que maneja la comunicación de enlace de datos, proporcionando una interfaz al nivel de red.

Tipos de Redes y Equipos Específicos

Redes WAN

Redes WAN (Wide Area Network - Red de Área Amplia): Redes que cubren una gran área geográfica (países, continentes). Permiten transmitir datos a larga distancia. Generalmente, involucran la infraestructura de compañías telefónicas u otros proveedores de servicios.

Módems

Módem (Modulador-Demodulador): Dispositivo que convierte señales digitales en analógicas (modulación) para su transmisión a través de líneas telefónicas analógicas, y convierte las señales analógicas recibidas de nuevo en digitales (demodulación). Posibilita que el mensaje enviado por un DTE pueda llegar a otro DTE a través de este tipo de líneas.