Fundamentos de Redes: Tipos, Comunicación y Gestión de Colisiones

Tipos de Redes y Gestión de Colisiones

Existen dos tipos principales de redes: las redes de difusión (broadcast) y las redes punto a punto. A continuación, nos centraremos en las características y desafíos de las redes de difusión.

Redes de Difusión (Broadcast)

Las redes de difusión se caracterizan por utilizar un único canal de comunicación compartido por todos los ordenadores. Los mensajes que los ordenadores envían a la red se denominan paquetes o tramas. Estos mensajes pueden ir dirigidos a uno, varios o todos los ordenadores de la red. Sin embargo, es importante destacar que todos los ordenadores siempre "escuchan" todos los mensajes transmitidos en el canal.

Un problema inherente a este tipo de redes es la ocurrencia de colisiones. Estas se producen cuando un ordenador intenta enviar información mientras el canal ya está siendo utilizado por otro, resultando en la corrupción de los datos.

Tipos de Mensajes Según el Destinatario

Los mensajes en una red se clasifican según el número de destinatarios a los que van dirigidos:

• Broadcast: Mensaje dirigido a todos los ordenadores de la red.
• Multicast: Mensaje dirigido a varios ordenadores de la red (más de uno, pero no a todos).
• Unicast: Mensaje dirigido a un único ordenador específico de la red.

Gestión de Colisiones en Redes de Difusión

Las colisiones representan el principal problema en las redes de difusión. Para mitigar o solucionar este inconveniente, se han desarrollado diferentes sistemas y protocolos:

Asignación Estática del Canal

En este método, el canal de comunicación se divide (multiplexa) en tantas partes como ordenadores tengamos en la red. De esta manera, se evita la producción de colisiones, ya que cada ordenador tiene su propio segmento del canal. Sin embargo, el principal inconveniente es que se desaprovecha el ancho de banda disponible, lo que puede resultar en una velocidad de transmisión lenta. Este problema es especialmente crítico en redes con muchos ordenadores que transmiten información de forma esporádica.

Asignación Dinámica del Canal

La asignación dinámica busca una mejor distribución del ancho de banda entre los ordenadores de la red. Para implementar esta asignación, se parte de una serie de supuestos fundamentales:

• Debe existir más de un ordenador en la red (mínimo dos).
• Se dispone de un único canal de comunicaciones que todos los equipos utilizarán.
• Si se envían dos mensajes simultáneamente, se producirá una colisión.
• Los ordenadores tienen la capacidad de "observar" la red para detectar si otros PC están transmitiendo o no.

Protocolos de Resolución de Colisiones

Dentro de la asignación dinámica, existen protocolos específicos para gestionar las colisiones:

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection)

Este es uno de los protocolos más utilizados en la actualidad. Su funcionamiento se basa en los siguientes principios:

• Si el canal está ocupado: El ordenador no puede emitir. Espera un tiempo aleatorio y lo intenta de nuevo.
• Si el canal está libre: El ordenador emite.

Aun así, podría ocurrir que dos o más ordenadores detecten el canal libre simultáneamente y comiencen a transmitir a la vez, lo que resultaría en una colisión. En caso de colisión, los ordenadores detectan el conflicto y detienen su transmisión. Generalmente, se aplica un mecanismo de retroceso exponencial para reintentar la transmisión después de un tiempo aleatorio, reduciendo la probabilidad de nuevas colisiones.

Resolución de Colisiones Mediante Paso de Testigo (Token Passing)

En este método, un "testigo" (o token) circula por la red. Quien posee el testigo tiene el derecho y la potestad exclusiva de utilizar el canal para transmitir datos. Mientras un ordenador tiene el testigo, los demás no pueden transmitir, lo que elimina la posibilidad de colisiones. Una vez que el ordenador ha terminado de transmitir o ha transcurrido un tiempo determinado, pasa el testigo al siguiente ordenador en una secuencia predefinida. Este mecanismo es conocido como Token Bus o Token Ring, dependiendo de la topología de la red.