Sistemas Distribuidos: Características, Comunicación y Protocolos Clave

Un sistema distribuido se caracteriza por la interconexión de múltiples elementos computacionales, cada uno con su propia independencia y capacidad de procesamiento. Estos sistemas se comunican a través de una red, permitiendo el intercambio de información y la colaboración entre sus componentes.

Características de la Computación Distribuida

• Elementos Independientes: El sistema está formado por múltiples elementos computacionales distintos e independientes.
• Desincronización: Los elementos no están sincronizados entre sí, cada uno opera con su propio reloj.
• Red de Comunicaciones: Están conectados a una red de comunicaciones que facilita la comunicación entre ellos.

Comunicación entre Aplicaciones

En un sistema distribuido, la comunicación entre las aplicaciones es fundamental. Esta comunicación se basa en los siguientes elementos:

• Mensaje: La información intercambiada entre las aplicaciones.
• Emisor: La aplicación que envía el mensaje.
• Receptor: La aplicación que recibe el mensaje, dependiendo del modelo de comunicación distribuida (cliente/servidor, peer-to-peer, etc.).
• Paquete: Para transmitir un mensaje a través de una red de comunicaciones, este se divide en uno o más paquetes.
• Canal de Comunicación: El medio por el cual se transmiten los paquetes.
• Protocolo: El conjunto de reglas que definen cómo se intercambian los paquetes entre los diferentes elementos que se comunican.

Protocolos de Comunicaciones

Los protocolos de comunicación más comunes incluyen: IP, TCP y UDP.

Para que un sistema distribuido pueda comunicarse, se requiere una serie de mecanismos:

• Elementos Hardware: Dispositivos físicos necesarios para la comunicación, como interfaces de red y routers.
• Elementos Software: Componentes del sistema operativo y otras piezas de software.

La pila de protocolos utilizada en la mayoría de los sistemas distribuidos se conoce como pila IP.

Pila de Protocolos IP

• Nivel de Red: El nivel más bajo, compuesto por los elementos de hardware de comunicaciones. Se encarga de transmitir los paquetes de información. Se construye sobre redes de área local (LAN), empresariales o de área extendida (WAN).
• Nivel de Internet: También llamado nivel IP, compuesto por los elementos de software. Su función es crear el canal de comunicación, descomponer el mensaje en paquetes y gestionar su transmisión.
• Nivel de Aplicación: Compuesto por las aplicaciones que forman el sistema distribuido.

Funcionamiento de la Pila de Protocolos

1. La aplicación del emisor entrega el mensaje al nivel de transporte.
2. El nivel de transporte descompone el mensaje en paquetes.
3. El nivel de internet localiza el receptor del mensaje y calcula la ruta.
4. El nivel de red transmite los paquetes al receptor.
5. El nivel de red recibe los paquetes y los pasa al nivel de Internet.
6. El nivel de internet comprueba que los paquetes recibidos han llegado al destinatario.
7. El nivel de transporte agrupa los paquetes recibidos para formar el mensaje.
8. La aplicación receptora recibe el mensaje.

Protocolo TCP

El protocolo de transporte TCP (Transmission Control Protocol) es el más comúnmente utilizado en la pila IP. TCP se encarga de subdividir los mensajes. Sus características principales son:

• Garantiza que los datos no se pierdan.
• Garantiza que los mensajes lleguen en orden.
• Es un protocolo orientado a la conexión.

Protocolos Orientados a Conexión

Un protocolo orientado a conexión es aquel en el que el canal de comunicaciones permanece abierto durante un cierto tiempo.

• Establecimiento de la Conexión: Este paso debe realizarse siempre al inicio de las comunicaciones.
• Envío de Mensajes: Este paso se puede realizar tantas veces como se desee.
• Cierre de la Conexión: Este paso final solo se realiza si se desea interrumpir las comunicaciones.