Sistemas Distribuidos 2do Corte

     1. Objetivos de la comunicación de datos:

Transmisión de datos, transmisión digital o comunicaciones digitales es la transferencia física de datos (un flujo digital de bits) por un canal de comunicación punto a punto o punto a multipunto.

• Reducir tiempo y esfuerzo.
• Aumentar la velocidad de entrega de la información.
• Reducir costos de operación.
• Aumentar la capacidad de las organizaciones a un costo incremental razonable.
• Aumentar la calidad y cantidad de la información.
• Establecer, conducir y finalizar la comunicación de datos entre dos o más nodos.

Ejemplos de estos canales son cables de par trenzado, fibra óptica, los canales de comunicación inalámbrica y medios de almacenamiento. Los datos se representan como una señal electromagnética, una señal de tensión eléctrica, ondas radioeléctricas, microondas o infrarrojos.

     2. Conceptos sobre la transmisión de datos:

     Transmisión de datos, transmisión digital o comunicaciones digitales:

     Es La transferencia física de datos (un flujo digital de bits) por un canal de comunicación punto a punto o punto a multipunto. Ejemplos de estos canales son cables de par trenzado, fibra óptica, los canales de comunicación inalámbrica y medios de almacenamiento. Los datos se representan como una señal electromagnética, una señal de tensión eléctrica, ondas radioeléctricas, microondas o infrarrojos.

Concepto básico de la transmisión de datos mediante comunicación y de la telecomunicación:

La comunicación: es la actividad asociada con el intercambio o distribución de información. Puede ser unidireccional (por ejemplo, alguien habla, pero no podemos contestarle) o bidireccional (una conversación entre dos o más personas: todas pueden hablar).

La telecomunicación: es la acción de comunicarse a distancia. Proviene del griego tele y del latín communicare. Aunque las cartas y los periódicos son formas de telecomunicación, en nuestro contexto nos referimos a telecomunicación cuando es una comunicación por teléfono, fax, radio, televisión.

Tipos de transmisión:

Transmisión analógica: estas señales se caracterizan por el continuo cambio de amplitud de la señal. En ingeniería de control de procesos la señal oscila entre 4 y 20mA, y es transmitida en forma puramente analógica. En una señal analógica el contenido de información es muy restringido; tan solo el valor de la corriente y la presencia o no de esta puede ser determinado.

Transmisión digital: estas señales no cambian continuamente, sino que es transmitida en paquetes discretos. No es tampoco inmediatamente interpretada, sino que debe ser primero decodificada por el receptor. El método de transmisión también es otro: como pulsos eléctricos que varían entre dos niveles distintos de voltaje. En lo que respecta a la ingeniería de procesos, no existe limitación en cuanto al contenido de la señal y cualquier información adicional.

3. Diseño de sistema de comunicación de datos:

4. Administración de redes de Comunicación de datos:

¿Qué es la administración de redes y comunicaciones?

Es un conjunto de técnicas tendientes a mantener una red operativa, eficiente, segura, constantemente monitorizada y con una planeación adecuada, siempre manteniendo todo documentado de manera correcta.

Los administradores de red son las personas que se encargan de administrar y mantener las redes tanto en software como en hardware, algo así como el administrador de sistemas, pero en redes.

Los administradores, analistas y especialistas de red, concentran la mayoría de sus esfuerzos en diseñar y mantener segura la red, buscando siempre la depuración de elementos que puedan dañar la red y resolviendo problemas relacionados que se presenten en ella. 

Funciones de un administrador de Red:

Derivando de estas características principales, también se dan las funciones de:

 - Dar servicio de soporte a todos los usuarios de la red, cuando estos lo necesiten.

 -  Instalación  y configuración de redes y sus respectivos equipos.

 - Crear y administrar todas las cuentas de usuarios que hacen uso de la red.

 - Encargado del buen funcionamiento de todos los recursos de la red.

 - Asegurar el uso eficiente y oportuno de la red. 

 - Documentar y administrar los programas instalados.

 - Hacer seguridad preventiva y correctiva.

 - Asegurar el alcance de los objetivos de calidad y servicio. 

 - Efectuar auditorias y análisis constantes de la red. 

Elementos involucrados en la administración de red:

Objetos: son los elementos de bajo nivel e incluyen los aparatos administrados.

Agentes: Puede ser un solo programa o un conjunto de programas que recopilan información de todo lo que sucede en la red en un solo nodo central. El agente se encarga de entregar información al administrador sobre: notificaciones de problemas, datos de diagnóstico, características e identificadoras del nodo.

Administrador del sistema: Es un conjunto de softwares ubicados en un punto central, que monitorizan las redes cuando es necesaria una acción o cuando el administrador solicita alguna información.

Operaciones de la administración de redes:

• Seguridad: Los mecanismos de red apropiados, por la estructura administrativa son:

• Confidencialidad: En la administración de redes se usa la criptografía tanto simétrica como asimétrica, para asegurar los datos sensibles que se envíen por la red.

• Permitir solo a personal autorizado el uso de los recursos de la red.

• Identificación y autenticación del usuario, con clave y contraseña de cada uno.

• Administración de fallas: maneja las condiciones de error en todos los componentes de la red, en las siguientes fases:

1. Detección de fallas.

2. Diagnóstico del problema.

3. Darle la vuelta al problema y recuperación.

4. Resolución.

5. Seguimiento y control.

•  Servicios de contabilidad: Esta operación concierne a proveer datos concernientes al cargo por uso de la red; entre los datos proporcionados tenemos: tiempo de conexión y terminación, número de mensajes transmitidos y recibidos, nombre del punto de acceso al servicio, razón por la que terminó la conexión.

• Control de fallas: Esta operación tiene que ver con dar de alta, baja o reconfigurar toda la red si es necesario, para garantizar la continuidad del servicio.

• Administración del comportamiento: Uno de los principales objetivos es mantener la red operativa al 100%, lo que incluye que puede establecer reglas sobre la cantidad de paquetes que se transmiten por segundo, tiempo de respuestas y disponibilidad.

Según el modelo OSI, se definen 5 funciones básicas al momento de administrar una red:

Seguridad: el administrador provee mecanismos para asegurar el control de accesos, manejo de

claves y confidencialidad de las mismas.

Comportamiento: en encarga de balancear la red a niveles aceptables para su uso.

Contabilidad: la cual permite el establecimiento de usuarios por uso de recursos de la red.

Fallas: se basa en la detección, aislamiento y corrección de fallas. 

Configuración: se basa en las funciones de monitoreo y mantenimiento.

5. concepto de sistema de procesamiento Distribuido:

La computación distribuida o informática en malla (grid) es un modelo para resolver problemas de computación masiva utilizando un gran número de ordenadores organizados en clústeres incrustados en una infraestructura de telecomunicaciones distribuida.

Sistemas distribuidos:

Un sistema distribuido se define como una colección de computadoras separadas físicamente y conectadas entre sí por una red de comunicaciones; cada máquina posee sus componentes de hardware y software que el programador percibe como un solo sistema (no necesita saber qué cosas están en qué máquinas). El programador accede a los componentes de software (objetos) remotos, de la misma manera en que accedería a componentes locales, en un grupo de computadoras que usan un middleware entre los que destacan (RPC) y SOAP para conseguir un objetivo.

Los sistemas distribuidos deben ser muy confiables, ya que si un componente del sistema se descompone, otro componente debe ser capaz de reemplazarlo. Esto se denomina tolerancia a fallos.

El tamaño de un sistema distribuido puede ser muy variado, ya sean decenas de hosts (red de área local), centenas de hosts (red de área metropolitana), o miles, o millones de hosts (Internet); esto se denomina escalabilidad.

Características:

1. Para cada uno de los usuarios debe ser similar al trabajo en el Sistema Centralizado.

2. Seguridad interna en el sistema distribuido.

3. Se ejecuta en múltiples computadoras.

4. Tiene varias copias del mismo sistema operativo o de diferentes sistemas operativos que proveen los mismos servicios.

5. Entorno de trabajo cómodo.

6. Dependiente de redes (LAN, MAN, WAN, etc.).

7. Compatibilidad entre los dispositivos conectados.

8. Transparencia (el uso de múltiples procesadores y el acceso remoto debe ser invisible).

9. Interacción entre los equipos.

10. Diseño de software compatible con varios usuarios y sistemas operativos.

Objetivo:

La computación distribuida ha sido diseñada para resolver problemas demasiado grandes para cualquier supercomputadora y mainframe, mientras se mantiene la flexibilidad de trabajar en múltiples problemas más pequeños. Por lo tanto, la computación en malla (grid) es naturalmente un entorno multiusuario; por ello, las técnicas de autorización segura son esenciales antes de permitir que los recursos informáticos sean controlados por usuarios remotos.

Grid:

La computación en grid o en malla es un nuevo paradigma de computación distribuida en el cual todos los recursos de un número indeterminado de computadoras son englobados para ser tratados como un único superordenador de manera transparente.

Estas computadoras englobadas no están conectadas o enlazadas firmemente, es decir no tienen por qué estar en el mismo lugar geográfico. Se puede tomar como ejemplo el proyecto SETI@Home, en el cual trabajan computadoras alrededor de todo el planeta para buscar vida extraterrestre.

Seguridad:

El punto de la seguridad es delicado en este tipo de computación distribuida pues las conexiones se hacen de forma remota y no local, entonces suelen surgir problemas para controlar el acceso a los otros nodos. Esto puede aprovecharse para un ataque de DoS, aunque la red no va a dejar de funcionar porque uno falle. Esa es una ventaja de este sistema grid.

6. Avance tecnológico:

Un avance tecnológico es un proceso evolutivo de creación de herramientas que modelan y controlan el entorno. Es un conjunto de las diferentes técnicas de producción que se pueden aplicar en una actividad de una determinada producción.

Constituye un conjunto de conocimientos científicamente ordenados, que permiten diseñar y crear bienes o servicios que facilitan la adaptación al medio ambiente y la satisfacción de las necesidades esenciales y los deseos de la humanidad.

Función de la tecnología:

La principal función de la tecnología es transformar el entorno humano, tanto natural como el social, para adaptarlo mejor a las necesidades y deseos humanos, tales como: las necesidades esenciales (alimentación, vestimenta, vivienda, protección personal, relación social, comprensión del mundo natural y social), y en la historia también para obtener placeres corporales y estéticos (deportes, música, hedonismo en todas sus formas) y como medios para satisfacer deseos (simbolización de estatus, fabricación de armas y toda la gama de medios artificiales usados para persuadir y dominar a las personas). En ese proceso se usan recursos naturales y personas que proveen la información, mano de obra y mercado para las actividades tecnológicas.

7. Funciones de aplicaciones distribuidas:

Aplicación distribuida:

Una aplicación con distintos componentes que se ejecutan en entornos separados, normalmente en diferentes plataformas conectadas a través de una red. Las típicas aplicaciones distribuidas son de dos niveles (cliente-servidor), tres niveles (cliente-middleware-servidor) y multinivel.

Componentes de una aplicación distribuida:

Una aplicación distribuida que sigue el modelo cliente-servidor tiene los siguientes componentes:

• Lado servidor: Programa que se ejecuta en un computador que está conectado a una red. Está a la escucha en un puerto, esperando las peticiones de los clientes; por ejemplo, un servidor Web escucha en el puerto 80. Un computador que ejecuta un servidor de aplicación necesita estar conectado a la red para responder a las peticiones de los clientes.

• Lado cliente: Programa que ejecuta el usuario de la aplicación. El cliente hace sus peticiones al servidor a través de la red. Por ejemplo, un navegador Web.

• Protocolo de aplicación para la comunicación entre el cliente y el servidor. El protocolo define el tipo de mensajes intercambiados; por ejemplo, el protocolo de la capa de aplicación de la Web, HTTP, define el formato y la secuencia de los mensajes transmitidos entre el navegador y el servidor Web.

• Formato de los mensajes que se intercambian, algunas veces forma parte del servicio; por ejemplo, en el correo electrónico se define el formato de los mensajes electrónicos.

Estos componentes son independientes de la arquitectura de red que se utiliza.

Algunas de las aplicaciones distribuidas más conocidas son correo electrónico, navegación Web, streaming. 

Middleware: 

Es el software que proporciona un enlace entre aplicaciones de software independientes. Middleware a veces se llama a la vía que conecta dos aplicaciones y pasa los datos entre ellas. Los middleware permiten que los datos contenidos en una base de datos puedan ser accedidos a través de otra, ahorrando tiempo a los programadores.

Funciona como una capa de abstracción de software distribuida, que se sitúa entre las capas de aplicaciones y las capas inferiores (sistema operativo y red). El middleware abstrae de la complejidad y heterogeneidad de las redes de comunicaciones subyacentes, así como de los sistemas operativos y lenguajes de programación, proporcionando una API para la fácil programación y manejo de aplicaciones distribuidas. Dependiendo del problema a resolver y de las funciones necesarias, serán útiles diferentes tipos de servicios de middleware. Por lo general el middleware del lado cliente está implementado por el Sistema Operativo, el cual posee las bibliotecas que ejecutan todas las funcionalidades para la comunicación a través de la red.

8. Evolución de los sistemas de procesamiento de datos distribuidos:

Procesamiento central (Host).- Refiere a uno de los primeros modelos de computadoras interconectadas, llamados centralizados, donde todo el procesamiento de la organización se llevaba a cabo en una sola computadora, normalmente un Mainframe, y los usuarios empleaban sencillas computadoras personales.

Algunos problemas de este modelo son:

• Cuando la carga de procesamiento aumentaba se tenía que cambiar el hardware del Mainframe, lo cual es más costoso que añadir más computadoras personales clientes o servidores que aumentan las capacidades.

• El otro problema que surgió son las modernas interfaces gráficas de usuario, las cuales podían conllevar a un gran aumento de tráfico en los medios de comunicación y por consiguiente podían colapsar a los sistemas.

Grupo de servidores.- Otro modelo que entró a competir con el anterior, también un tanto centralizado, son un grupo de computadoras actuando como servidores, normalmente de archivos o de impresión, poco inteligentes para un numero de minicomputadoras que hacen el procesamiento conectados a una red de área local.

Algunos problemas de este modelo son: 

• Podía generarse una saturación de los medios de comunicación entre los servidores poco inteligentes y los minicomputadores, por ejemplo cuando se solicitan archivos grandes por varios clientes a la vez, podían disminuir en gran medida la velocidad de transmisión de información.

La Computación Cliente Servidor.- Este modelo que predomina en la actualidad permite descentralizar el procesamiento y recursos, sobre todo de cada uno de los servicios y de la visualización de la Interfaz Gráfica de Usuario. Esto hace que ciertos servidores estén dedicados sólo a una aplicación determinada y por lo tanto ejecutarla en forma eficiente.

Definición de Mainframe: Un mainframe es un gran ordenador capaz de realizar el procesamiento de datos complejos. Mainframes se utilizan como sistemas centrales de las grandes organizaciones (empresas, instituciones, etc.).