Conceptes bàsics de xarxes

Es denomina canal de comunicacions el recorregut físic que cal establir usant un o diversos mitjans de comunicació (coure, fibra, etc.) perquè un senyal elèctric, òptic o electroòptic es pugui desplaçar entre dos punts (vegeu la figura).

Els elements que formen part d’una transmissió són:

• Un emissor, on s’origina la comunicació.
• Un receptor, on es rep la comunicació.
• Un canal de comunicació, per on circula el senyal.

La transmissió és un procés que transporta senyals d’un lloc a un altre. Els senyals poden ser lluminosos, elèctrics, magnètics, acústics, etc. Els paràmetres de transmissió són magnituds físiques: tensió, intensitat de corrent, pressió, freqüència, amplitud, etc.

Per obtenir una comunicació, necessitem una transmissió de senyals.

En qualsevol comunicació participen uns elements bàsics que són:

1. Emissor/receptor. L’emissor s’encarrega de proporcionar la informació, i el receptor és qui la rep. Hi ha comunicacions en què no es pot identificar l’emissor i el receptor, ja que durant la comunicació actuen d’emissor i receptor indistintament. Per exemple, en una transmissió telefònica.

En tota comunicació hi ha com a mínim un emissor i un receptor, però podem tenir casos amb les característiques següents:

• Diversos emissors i un receptor: per exemple, una agència de notícies té diversos emissors i un sol receptor.
• Un emissor i diversos receptors: per exemple, la televisió té un emissor i diversos receptors.

• Diversos emissors i diversos receptors: per exemple, una xarxa d’ordinadors.

2. Transductors. Un transductor és un element capaç de transformar la naturalesa del senyal. El senyal físic que més s’utilitza en les telecomunicacions és el senyal elèctric, perquè és fàcil i ràpid de transportar i transformar, però cada cop guanya més pes el senyal òptic. Són exemples de transductors un micròfon, un altaveu, un telèfon o un fax.

3. Canal. El canal és l’element per on es transporta el senyal des de l’emissor fins al receptor. Cada senyal té el seu tipus de canal: els senyals òptics, la fibra; els senyals elèctrics, el coure; i els senyals sense fils, l’aire.

Un canal es defineix des del punt de vista de les telecomunicacions per les seves propietats físiques:

• Naturalesa del senyal que s’ha de transportar.
• Velocitat de transmissió.
• Capacitat de la transmissió (amplada de banda).
• Nivell de soroll que genera.
• Longitud.
• Mode d’enllaç entre l’emissor i el receptor.

4. Moduladors i codificadors. Per transmetre, no solament cal que el senyal i el mitjà siguin els apropiats, ja que de vegades el senyal no és l’adequat per aconseguir eficàcia en la transmissió.

Si volem transmetre informació entre dos ordinadors a través d’una línia RTC, necessitarem un mòdem.

L’ordinador emet senyals elèctrics –capaços de circular pel fil de coure–, però aquests senyals són digitals i la línia RTC és de transmissió analògica: cal, doncs, transformar el senyal digital en analògic. Un mòdem –modulador/desmodulador– converteix el senyal digital en analògic i quan arriba al receptor, transforma el senyal analògic en digital.

El còdec –codificador/descodificador– s’encarrega de codificar adequadament els senyals elèctrics digitals adaptant-los al mode que requereix el canal, sempre digital.

La història de les xarxes va lligada a l’evolució dels ordinadors i la necessitat d’organitzar grans quantitats d’informació.

Els primers equips informàtics eren autònoms i no compartien la informació ni estaven connectats a altres equips. Aquest sistema aviat va deixar de ser eficient i econòmic per a les empreses, i per aquest motiu va néixer la necessitat de buscar una solució per no haver de duplicar equips, programes d’aplicacions i bases de dades. Calia comunicar-se de manera eficient, per facilitar la configuració i l’administració dels equips.

Els ordinadors es van anar unint entre ells per compartir informació i van formar xarxes.

Una xarxa d’àrea local, xarxa local o LAN (de l’anglès local area network) és la interconnexió de diversos ordinadors i perifèrics. L’aplicació més estesa és la interconnexió d’ordinadors personals i estacions de treball en oficines, fàbriques, etc., per compartir recursos i intercanviar dades i aplicacions. En definitiva, permet que dues o més màquines es comuniquin.

El terme xarxa local inclou tant el maquinari com el programari necessari per a la interconnexió dels diferents dispositius i el tractament de la informació. Hi ha molts components que poden formar part d’una xarxa, per exemple ordinadors personals, servidors, dispositius de xarxa i cables.

Aquests components es poden agrupar en quatre categories principals:

• Hosts.
• Perifèrics compartits.
• Dispositius de xarxa.
• Medis de xarxa.
• Protocols i regles.

En la figura mostrem alguns dels dispositius més comuns, utilitzats per encaminar i administrar els missatges en la xarxa, i també altres símbols comuns d’interconnexió de xarxes. Els símbols genèrics són els següents:

• Switch: el dispositiu més utilitzat per interconnectar xarxes d’àrea local.
• Firewall: proporciona seguretat a les xarxes.
• Router: ajuda a dirigir els missatges que viatgen per la xarxa.
• Router sense fil: un tipus específic de router que generalment es troba en xarxes domèstiques.
• Núvol: s’utilitza per resumir un grup de dispositius de xarxa.
• Enllaç serial: una forma d’interconnexió WAN (xarxa d’àrea estesa), representada per la línia en forma de raig.

Els hosts envien i reben tràfic dels usuaris. Host és un nom genèric per la majoria dels dispositius d’usuari final. Un host ha de tenir una adreça IP de xarxa. Els ordinadors personals i les impressores connectades a la xarxa són alguns exemples de hosts.

Els dispositius perifèrics compartits no es comuniquen directament a través de la xarxa. Els perifèrics utilitzen al host al que estan connectats per realitzar totes les operacions de xarxa. Alguns exemples de perifèrics compartits poden ser les càmeres, els escàners i les impressores connectades localment.

Els dispositius de xarxa es connecten a altres dispositius, principalment hosts. Aquests dispositius mouen o controlen el tràfic de la xarxa. Els hubs, switches o routers són alguns exemples de dispositius de xarxa.

A més a més dels dispositius finals amb els quals la gent està familiaritzada, les xarxes depenen de dispositius intermedis per proporcionar connectivitat i per garantir que les dades flueixin a través de la xarxa. Aquest dispositius connecten els hosts individuals a la xarxa i poden connectar varies xarxes individuals per formar una xarxa de xarxes. Els següents són exemples de dispositius de xarxa intermediaris:

• Dispositius d’accés a la xarxa (hubs, switches i punts d’accés sense fil).
• Dispositius d’internetworking (routers).
• Servidors de comunicació i mòdems, i dispositius de seguretat (firewalls).

L’administració de dades mentre flueixen a través de la xarxa també és una funció dels dispositius intermediaris. Aquest dispositius utilitza l’adreça host de destinació, conjuntament amb informació sobre les interconnexions de la xarxa, per determinar la ruta que han de prendre els missatges a través de la xarxa.

Els processos que s’executen als dispositius de xarxa intermediaris poden realitzar, depenent del dispositiu, les següents funcions:

• Regenerar i retransmetre senyals de dades.
• Mantenir la informació sobre quines rutes existeixen a través de la xarxa i de la internetwork.
• Notificar a altres dispositius els errors i les errades de comunicació.
• Encaminar dades per rutes alternatives quan existeixen errades en un enllaç.
• Classificar i encaminar missatges segons les prioritats de QoS (qualitat del servei).
• Permetre o denegar el flux de dades en base a configuracions de seguretat.

La comunicació a través d’una xarxa és transportada per un medi. El medi proporciona el canal pels qual viatja el missatge des de l’origen fins a la destinació.

Les xarxes modernes utilitzen principalment tres tipus de medis per interconnectar els dispositius i proporcionar la ruta pel qual poden transmetre’s les dades. Aquests medis són:

• Fills metàl·lics dintre dels cables.
• Fibres de vidre o plàstiques (cable de fibra òptica).
• Transmissió sense fil.

La codificació del senyal que s’ha de realitzar per que el missatge sigui transmès és diferent per cada tipus de medi. Als fils metàl·lics, les dades es codifiquen dintre d’impulsos elèctrics que coincideixen amb patrons especifiquis. Les transmissions per fibra òptica depenen de polses de llum, dintre d’intervals de llum visible o infraroja. En les transmissions sense fil, els patrons d’ones electromagnètiques mostren els diferents valores de bits.

Els diferents tipus de medis de xarxa tenen diferents característiques i beneficis (figura). No tots els medis de xarxa tenen les mateixes característiques ni són adequats per al mateix fi. Els criteris per escollir un medi de xarxa són:

• La distància en la qual el medi pot transportar exitosament un senyal.
• L’ambient en el qual s’instal·larà el medi
• la quantitat de dades
• la velocitat a la que es deu transmetre
• el cost del medi i de la instal·lació

Les persones generalment busquen enviar i rebre diferents tipus de missatges a través d’aplicacions informàtiques; aquestes aplicacions necessiten serveis per funcionar en la xarxa. Alguns d’aquests serveis engloben World Wide Web, correu electrònic, missatgeria instantània i telefonia IP. Els dispositius interconnectats a través de medis per proporcionar serveis han de estar governats per regles o protocols. En la taula s’enumeren alguns serveis i un protocol vinculat de manera més directa amb aquests serveis.

Actualment l’estàndard de la industria en xarxes és TCP/IP (protocol de control de transmissió/protocol d’Internet). TCP/IP s’utilitza en xarxes comercials i domèstiques, i també és el protocol primari d’Internet. Són els protocols TCP/IP els que especifiquen els mecanismes de formateig, d’encaminament que garantissin que els nostres missatges siguin entregats als destinataris correctes.

Els elements de xarxa, dispositius, medis i serveis estan connectats mitjançant regles per enviar un missatge. Les persones generalment imaginen les xarxes en el sentit abstracte. Creem i enviem un missatge de text i de manera quasi immediata es mostra en el dispositiu de destinació. Encara que sabem que entre el dispositiu d’emissió i el dispositiu de recepció hi ha una xarxa a través de la qual viatgen els nostres missatges, rarament pensem en totes les parts i peces que formen aquesta infraestructura.

1. Missatges. Tal com es pot veure en la figura, en la primera etapa del viatge des de l’ordinador a la destinació el missatge instantani es converteix en un format que es pot transmetre a la xarxa. Tots els tipus de missatges s’han de convertir a bits, senyals digitals codificats en binari, abans de ser enviats a les destinacions. Això és així independentment del format del missatge original: text, vídeo, veu o dades informàtiques. Una vegada que el missatge instantani es converteix en bits, està llest per ser enviat a la xarxa per emetre’l.

2. Dispositius. Per començar a entendre la solidesa i complexitat de les xarxes interconnectades que formen Internet, és necessari començar pel més bàsic. Agafem l’exemple de l’enviament de missatges de text amb un programa de missatgeria instantània en un ordinador. Quan pensem a utilitzar serveis de xarxa, generalment pensem a utilitzar una computadora per accedir-hi. Però un ordinador és només un tipus de dispositiu que pot enviar i rebre missatges per una xarxa. Molts altres tipus de dispositius es poden connectar a la xarxa per participar en serveis de xarxa. Entre aquests dispositius es troben telèfons, càmeres, sistemes de música, impressores, consoles de jocs, etc.

A més de l’ordinador, com apareix en la figura, hi ha molts components que fan possible que els nostres missatges instantanis siguin encaminats a través de quilòmetres de cables, cables subterranis, ones aèries i estacions de satèl·lit que hi pot haver entre els dispositius d’origen i de destinació. Un dels components crítics en una xarxa de qualsevol mida és l’encaminador. Un encaminador uneix dues o més xarxes, como una xarxa domèstica i Internet, i passa informació d’una xarxa a l’altra. Els encaminadors en una xarxa funcionen per assegurar que el missatge arribi a la destinació de la manera més ràpida i eficaç.

3. Medi. Per enviar el missatge instantani a la destinació, l’ordinador ha d’estar connectat a una xarxa local sense fil o amb cables. Les xarxes locals, normalment, a part de compartir informació, tenen una connexió comuna a Internet i es comuniquen entre si a través d’un router com podeu veure en la figura.

Les xarxes sense fil permeten l’ús de dispositius amb xarxes en qualsevol part, en una oficina, en una casa i fins i tot a l’aire lliure. Fora de la casa o l’oficina, la xarxa sense fil està disponible en zones actives públiques como cafès, empreses, habitacions d’hotels, aeroports, etc.

Moltes de les xarxes instal·lades utilitzen cables per proporcionar connectivitat. Ethernet és la tecnologia de xarxa amb cable més comuna avui dia. Els fils connecten les computadores a altres dispositius que formen les xarxes. Les xarxes amb cables són millors per transmetre grans quantitats de dades a alta velocitat i són necessàries per donar suport a multimèdia de qualitat professional.

4. Serveis. Els serveis de xarxa són programes de computació que recolzen la xarxa humana. Distribuïts per tota la xarxa, aquests serveis faciliten les eines de comunicació en línia com el correu electrònic, els fòrums de discussió i els butlletins, les sales de xat i la missatgeria instantània. Per exemple, en la figura es pot veure el cas d’un servei de missatgeria instantània proporcionat per dispositius en el núvol que ha de ser accessible tant per a l’emissor com per al receptor.

5. Les regles. Les regles o protocols especifiquen la manera com s’envien els missatges, com s’encaminen a través de la xarxa i com s’interpreten en els dispositius de destinació. Per exemple: en el cas de la missatgeria instantània Jabber, els protocols XMPP, TCP i IP són conjunts importants de regles que permeten que es faci la comunicació entre el emissor i el receptor, tal com es mostra en la figura.

Les xarxes es creen per administrar les necessitats informàtiques de les persones i de les organitzacions. Existeixen diferents tipus de xarxes depenen del criteri que s’utilitzi per diferenciar-les. El criteri principal per diferenciar les xarxes informàtiques es basa en la classificació per l’extensió geogràfica. També es poden diferenciar per altres criteris no menys importants però si no tan popular.

Criteris de classificació de les xarxes:

• Extensió geogràfica.
• La titularitat de la xarxa.
• Client-servidor o d’igual a igual.
• La topologia de la xarxa.

La localització geogràfica de la xarxa és un factor important a l’hora de dissenyar i de instal·lar-la correctament la xarxa d’ordinadors. La localització geogràfica té en compte la distancia que hi ha entre els ordinadors o hosts que intercanviaran informació. Depenen de la extensió geogràfica podem trobar-nos diferents tipus de xarxes.

Les xarxes d’àrea local o LAN van néixer per solucionar els problemes de connexió d’equips amb diferents tecnologies o especificacions. Van permetre connectar totes les estacions de treball, perifèrics, terminal i altre dispositius ubicats dins d’un mateix edifici, facilitant que les empreses utilitzessin la tecnologia informàtica per compartir de manera eficient diferents recursos.

Les LAN estan dissenyades per al següent:

• Operar en una àrea geogràfica limitada (un edifici).
• Permetre als seus usuaris accedir a serveis de banda ampla.
• Proporcionar connectivitat amb els serveis locals.
• Connectar dispositius adjacents.

Dins d’una LAN hi pot haver xarxes més petites i especialitzades. Aquestes xarxes s’utilitzen per accedir a sistemes d’emmagatzemament, dispositius i sistemes amb tecnologia de centres de dades, intranets o extranets i VPN.

1. Xarxes d’emmagatzemament o SAN. Una xarxa d’àrea d’emmagatzemament (SAN) és una xarxa d’alt rendiment dedicada a tasques molt concretes, com moure dades entre servidors i oferir recursos d’emmagatzemament. Aquest tipus de xarxes SAN s’instal·len fora de la LAN per evitar el trànsit que ocasionen les connexions entre clients i servidors.

La tecnologia SAN permet connectivitat d’alta velocitat entre els ordinadors servidor i d’emmagatzemament, entre dos ordinadors d’emmagatzemament o entre dos servidors, com es pot veure en la figura.

Les SAN tenen les característiques següents:

• Alt rendiment: les SAN permeten l’accés concurrent de matrius de disc o cinta per dos o més servidors a alta velocitat, proporcionant un millor rendiment del sistema.
• Disponibilitat: les SAN tenen una tolerància incorporada als desastres, ja que es pot fer una còpia exacta de les dades mitjançant una SAN fins a una distància de10 km o 6,2 milles.
• Escalabilitat: igual que una XAL/WAN, pot usar una gamma àmplia de tecnologies. Això permet una reubicació fàcil de dades de còpia de seguretat, operacions, migració d’arxius, i duplicació de dades entre sistemes.

2. Xarxes privades virtuals. Les xarxes privades virtuals (VPN o virtual private networking en anglès) com es pot veure en la figura, es creen dins de la infraestructura d’una xarxa pública però no són xarxes físiques, sinó una organització d’una xarxa física, amb la finalitat de donar accés a determinats usuaris, grups de treball, etc. per la seguretat de les dades.

Hi ha diferents tipus de VPN, com es detalla en la taula. Amb una VPN una persona pot accedir a la xarxa de l’empresa a través d’Internet, fent una tunelització segura entre el seu ordinador personal i un encaminador VPN situat a la seu de l’empresa; l’ordinador personal pot estar ubicat en qualsevol lloc amb connexió a Internet, com per exemple l’oficina de treball, la residència habitual, la segona residència, un hotel, etc.

Va arribar un moment en què empreses amb diverses seus en una mateixa ciutat tenien la necessitat de compartir informació de manera segura i ràpida.

Les xarxes d’àrea estesa WAN normalment utilitzen línies de transmissió publiques, propietat en molts casos de companyies telefòniques. Aquestes línies són compartides per molts usuaris, per això hi ha unes especificacions legals, polítiques, econòmiques, etc.

Exemples de xarxes de transmissió públiques son:

• XDSI –xarxa digital de serveis integrats–: és una xarxa de dades totalment digital d’extrem a extrem. Permet connexions de fins a 2 Mbps. Les característiques principals d’aquesta tecnologia són la qualitat, la flexibilitat, i la velocitat de comunicació.
• Xarxes FDDI –fiber distributed data interface–: interfície de dades distribuïda per fibra òptica. Aquesta tecnologia es basa en una estructura de xarxa de doble anell de fibra òptica, que permet alta velocitat, i grans distàncies. Quan la fibra òptica se substitueix per cables de parells trenats es parla d’IPDDI (twisted pair distributed data interface).
• Xarxes Frame Relay: és un xarxa de commutació de paquets que es considera l’evolució de l’X25. Es caracteritza per transmetre dades a alta velocitat, la transparència en els protocols de comunicació, i la integració de veu i dades. Els usuaris la contracten mitjançant una tarifa plana de baix cost.
• Xarxes ATM –asynchronous transfer mode (mode de transferència asíncrona)–: les característiques principals són que integra veu, dades i imatge, sense restricció d’espais, és transparent als protocols, integra molt bé LAN i WAN, té una amplada de banda gran, fins a 2 Gbps, i té suport internacional.
• Una tecnologia lligada a l’ATM és l’xDSL (digital subscriber line), que dóna accés a Internet de banda ampla utilitzant les línies analògiques de les companyies telefòniques.
• Xarxes de satèl·lits: són satèl·lits artificials de comunicacions, que resolen problemes de distribució massiva de dades. El senyal electromagnètic va fins al satèl·lit i baixa de nou a la Terra.

Segons les propietats de la xarxa, podem classificar les xarxes en:

• Xarxes dedicades o privades. Les línies de comunicacions de les xarxes dedicades són dissenyades i instal·lades per l’usuari o administrador del sistema, o bé llogades a les companyies de comunicacions que es dediquen a oferir aquests serveis.
• Xarxes compartides o públiques. En aquestes xarxes les línies de comunicació suporten informació de diferents usuaris. Es tracta de xarxes de servei públic ofertes per companyies de telecomunicacions, per les quals s’ha de pagar una quota depenent de la utilització que se’n fa. Un exemple és la xarxa de telefonia fixa, la xarxa de telefonia mòbil, XDSI, ADSL, xarxes de fibra òptica, etc.

En una xarxa simple, composta per només algunes computadores, és senzill visualitzar cóm es connecten els diferents components. A mesura que les xarxes creixen, és més difícil recordar la ubicació de cada component i com està connectat a la xarxa. Quan s’instal·la una xarxa, es crea un mapa de la topologia física per enregistrar on està ubicat cada ordinador i com està connectat a la xarxa. El mapa de la topologia física també mostra per on passen els cables i les ubicacions dels dispositius de la xarxa que connecten els ordinadors. En aquests mapes, s’utilitzen icones per representar els dispositius físics reals. És molt important mantenir i actualitzar els mapes de la topologia física per facilitar futures tasques d’instal·lacions i resolucions de problemes.

A més del mapa de la topologia física, a vegades és necessari tenir també una representació lògica de la topologia de xarxa.

Un mapa de la topologia lògica agrupa els ordinadors segons l’ús que fan de la xarxa, independentment de la ubicació física que tinguin. Al mapa de la topologia lògica es poden registrar els noms dels ordinadors, les adreces, la informació dels grups i les aplicacions.

La figura i la figura mostren la diferència entre una topologia lògica i física:

Les distàncies entre nodes, les interconnexions físiques, les velocitats de transmissió o els tipus de senyals no tenen importància a l’hora de definir la topologia. Si una xarxa utilitza diferents tipus de topologies s’anomena mixta. Cada topologia té avantatges i inconvenients que es detallen a la taula.

1. Xarxa en anell: És una topologia de xarxa en què cada node té una única connexió d’entrada i una altra de sortida. Cada node es connecta amb el següent fins a l’últim, que s’ha de connectar amb el primer. Un exemple de topologia en anell és la xarxa en anell de testimoni (token ring).

El dispositiu encarregat de fer la connexió física a l’anell s’anomena MAU (multistation access unit).

2. Xarxa en bus: És una topologia de xarxa en què els nodes estan connectats a un medi de comunicació comú, el bus. Ethernet amb cable coaxial és un exemple d’aquesta topologia.

3. Xarxa jeràrquica: És una extensió de la topologia d’extrella, en què cada node pot estar connectat a un node superior i del qual poden penjar diversos nodes inferiors que formen un arbre.

4. Xarxa en estrella: és una topologia de xarxa en què els nodes estan connectats a un node central o commutador que actua d’encaminador per transmetre els missatges entre nodes.

5. Xarxa en malla: És una topologia de xarxa en què cada node està interconnectat amb un o més nodes. D’aquesta manera, quan s’ha d’enviar un missatge entre dos nodes es buscarà la ruta més adient. Aquesta ruta pot dependre dels costos econòmics, la càrrega de les altres rutes, la velocitat o qualsevol altre paràmetre.

Es tracta de establir una sèrie de regles que regeixen com els dispositius que comparteixen medi, poden enviar o rebre dades.

Els dos mètodes bàsics de control d’accés al medi per a medis compartits són:

• Transmissió de testimoni o controlat: Cada node té el seu temps propi per utilitzar el medi.
• Difusió o basat en la contenció: Tots els nodes competeixen per l’ús del medi.

A continuació farem una explicació més detallada de cada mètode:

1. Transmissió de testimoni o controlat. En utilitzar aquest mètode els dispositius de xarxa agafen torns, en seqüència, per accedir al medi. Aquest mètode també s’anomena determinista. Si un dispositiu no necessita accedir al medi, l’oportunitat d’utilitzar el medi passa al dispositiu en línia següent. Quan un dispositiu col·loca una trama en els medis, cap altre dispositiu no ho pot fer fins que la trama no hagi arribat a la destinació i hagi estat processada per la destinació. Aquest mètode es representa en la figura.

Encara que l’accés controlat està ben ordenat, els mètodes deterministes poden ser ineficients perquè un dispositiu ha d’esperar el seu torn abans de poder utilitzar el medi, com podem veure en la figura.

2. Transmissió per difusió o basada en la contenció. Aquest mètode per difusió o no determinista permet que qualsevol dispositiu intenti accedir al medi sempre que hi hagi dades per enviar. Per evitar el caos complet en els medis, aquest mètodes usen un procés d’accés múltiple per detecció de portador (CSMA) per detectar primer si els medis estan transportant un senyal. Si es detecta un senyal portador al medi des d’un altre node, vol dir que un altre dispositiu està transmetent. Quan un dispositiu està intentant transmetre i nota que el medi està ocupat, esperarà i ho intentarà després d’un període de temps curt. Si no es detecta un senyal portador, el dispositiu transmet les seves dades. Les xarxes Ethernet i sense fil utilitzen control d’accés al medi per contenció. És possible que el procés CSMA falli si dos dispositius transmeten al mateix temps. Això s’anomena col·lisió de dades. Si ocorre, les dades enviades per tots dos dispositius es faran malbé i s’haurien d’enviar novament.

El mètodes de control d’accés al medi per difusió no tenen la sobrecàrrega dels mètodes d’accés controlat. No es requereix un mecanisme per analitzar qui posseeix el torn per accedir al medi, tal com es detalla en la figura. Però a mesura que l’ús i el nombre de nodes augmenta, la probabilitat d’accedir als medis amb èxit sense col·lisió disminueix.

CSMA és generalment implementat juntament amb un mètode per resoldre la contenció del medi. Els dos mètodes més comuns utilitzats són:

• CSMA/detecció de col·lisió. En CSMA/detecció de col·lisió (CSMA/CD), el dispositiu monitora els medis per detectar la presència d’un senyal de dades. Si no hi ha un senyal de dades, cosa que indica que el medi està lliure, el dispositiu transmet les dades. Si després es detecten senyals que mostren que un altre dispositiu estava transmetent al mateix temps, tots els dispositius deixen d’enviar i ho intenten després. Les formes tradicionals d’Ethernet usen aquest mètode.

• CSMA/prevenció de col·lisions. En CSMA/prevenció de col·lisions (CSMA/CA), el dispositiu examina els medis per detectar la presencia d’un senyal de dades. Si el medi està lliure, el dispositiu envia una notificació, a través del medi, sobre la seva intenció d’utilitzar-lo. El dispositiu després envia les dades. Aquest mètode és utilitzat per tecnologies de xarxes sense fil 802.11.

Quan la gent intenta accedir a informació en els seus dispositius, ja siguin un ordinador personal o portàtil, una PDA, un telèfon o qualsevol altre dispositiu connectat a la Xarxa, les dades poden estar o no emmagatzemades físicament als seus dispositius, i depenent d’això trobem xarxes client-servidor o xarxes d’igual a igual.

Una xarxa client-servidor és aquella on tots els clients estan connectats a un servidor on es centralitzen els diferents recursos. Aquests recursos estan a disposició dels clients cada cop que els sol·liciten. Això fa que totes les gestions que es realitzen es concentren en el servidor, que disposa dels requeriments dels clients amb prioritat, els arxius que són d’ús públic i els restringits, els arxius de només lectura, els que poden ser modificats, etc. Aquest procés es detalla en la figura i en la figura.

En el model client/servidor, el dispositiu que sol·licita informació es denomina client i el dispositiu que respon la sol·licitud es denomina servidor. Els processos de client i servidor es consideren una part de la capa d’aplicació. El client comença l’intercanvi sol·licitant les dades al servidor, que respon enviant un o més blocs de dades al client. Els protocols de capa d’aplicació descriuen el format de les sol·licituds i respostes entre clients i servidor. A més de la transferència real de dades, aquest intercanvi pot requerir informació addicional, com l’autentificació de l’usuari i la identificació d’un arxiu de dades per transferir.

Un exemple d’una xarxa client/servidor és un entorn corporatiu en què els empleats utilitzen un servidor de correu electrònic de l’empresa per enviar, rebre i emmagatzemar correu. El client de correu electrònic en l’ordinador d’un empleat emet una sol·licitud al servidor de correu per un missatge no llegit. El servidor respon enviant el correu sol·licitat al client.

Encara que les dades generalment es descriuen com un flux del servidor al client, algunes dades sempre flueixen del client al servidor. El flux de dades pot ser el mateix en les dues direccions o fins i tot ser major en la direcció que va del client al servidor. Per exemple, un client pot transferir un arxiu al servidor amb finalitats d’emmagatzemament. La transferència de dades d’un client a un servidor es coneix com a pujada i la de les dades d’un servidor a un client, baixada.

En una xarxa entre iguals, dos o més ordinadors estan connectats per mitjà d’una xarxa i poden compartir recursos (per exemple, impressora i arxius) sense tenir un servidor dedicat. Cada dispositiu final connectat (conegut com a punt) pot funcionar com un servidor o com un client. Un ordinador pot assumir el paper de servidor per a una transacció mentre funciona de manera simultània com a client per a una altra transacció. Els papers del client i del servidor es configuren segons les sol·licituds.

Un exemple d’una xarxa entre iguals és una simple xarxa domèstica amb dos ordinadors connectats que comparteixen una impressora. Cada persona pot configurar el seu ordinador per compartir arxius, habilitar jocs en xarxa o compartir una connexió d’Internet. Un altre exemple sobre la funcionalitat de la xarxa punt a punt són dos ordinadors connectats a una gran xarxa que utilitzen aplicacions de programari per compartir recursos a través de la Xarxa.

A diferència del model client/servidor, que utilitza servidors dedicats, les xarxes punt a punt descentralitzen els recursos en una xarxa com es detalla en la figura. En lloc d’ubicar informació per compartir en els servidors dedicats, la informació es pot col·locar en qualsevol part d’un dispositiu connectat. La majoria dels sistemes operatius actuals admeten compartir arxius i impressores sense requerir programari addicional del servidor. Ja que les xarxes punt a punt generalment no utilitzen comptes d’usuaris centralitzats, permisos ni monitors, és difícil implementar les polítiques d’accés i seguretat en les xarxes que contenen més quantitat d’ordinadors. Cal establir comptes d’usuari i drets d’accés de manera individual per a cada dispositiu.

Les primeres xarxes que es van construir van utilitzar les seves pròpies normes de disseny i funcionament. Fins i tot, l’empresa IBM va arribar a utilitzar normes de comunicacions diferents per als seus productes.

Quan les empreses volien interconnectar sucursals o edificis, es trobaven amb incompatibilitats i l’única solució passava per desfer-se de les xarxes actuals i crear-ne una de nova que fos capaç d’enllaçar les sucursals o edificis. A partir d’aquí, neix la necessitat de definir un conjunt de normes que estandarditzin tot aquest món. Aquests estàndards van possibilitat la comunicació entre ordinadors, elements de xarxa, i cables.

Les normes es divideixen en dues categories:

• Estàndards de facto (de fet). Són estàndards que s’imposen en el mercat perquè s’utilitzen àmpliament. Un exemple el tenim en l’ordinador PC d’IBM, a partir del qual van néixer els clònics, ja que altres marques van canviar les normes de fabricació per ser compatibles amb el PC d’IBM. el camp del programari va passar el mateix amb Unix, que es va convertir en un estàndard en ser copiat per Linux i altres fabricants.
• Estàndards de lliure (per llei). Són els estàndards formals i legals, acordats per algun organisme internacional d’estàndards autoritzat. Aquests organismes són de dos tipus: els creats entre diversos països i les organitzacions voluntàries.

Hi ha diverses organitzacions dedicades a tasques de normalització i estandardització com les que apareixen en la figura. La norma europea CEN/CENELEC EN50173 està traduïda a l’espanyol com a norma UNE per Aenor, tant la primera edició com l’esmena, amb les denominacions UNE-EN 50173 i UNE-EN 50173/A1. Una decisió de la Unió Europea és d’aplicació directa, obliga al seu compliment i té prioritat en la seva aplicació, sobre les normatives nacionals. Complir totes les normes en una xarxa facilita el manteniment i posteriors ampliacions de la xarxa.

Les normes i els estàndards referents al cablatge estructurat són els següents:

• Internacionals - Estàndard EIA/TIA-568
• Europees - Norma Europea CEN/CENELEC
• Espanyoles - Estàndard UNE-EN 50173

1. Internacionals - Estàndard EIA/TIA-568

L’estàndard TIA/EIA568 es va desenvolupar gràcies a la contribució de més de 60 organitzacions, incloent-hi fabricants, usuaris finals i consultores. TIA/EIA-568 intenta definir estàndards que permeten el disseny i la implementació de sistemes de cablejat estructurat per edificis comercials i entre edificis en entorns de campus. Dintre dels organismes internacionals troben el següents:

• BiCSi: és una entitat que compila i dóna cos a diversos estàndards de telecomunicacions, com TDMM i TCIM.
• TDMM: estableix guies detallades que s’han de considerar per al disseny correcte d’un sistema de cablatge estructurat.
• TCIM: estableix les guies tècniques, d’acord amb estàndards, per a la instal·lació física d’un sistema de cablatge estructurat.

Els estàndards principals d’ANSI, TIA i EIA que regulen el cablatge de telecomunicacions en edificis són:

• Estàndard ANSI/TIA/EIA-568A, i 568B.
• Estàndard ANSI/TIA/EIA-569-A.
• Estàndard ANSI/TIA/EIA-598-A.
• Estàndard ANSI/TIA/EIA-606.
• Estàndard ANSI/TIA/EIA-607.
• Estàndard ANSI/TIA/EIA-758.
• Butlletí de Sistemes Tècnics ANSI/TIA/EIA TSB-68.
• Butlletí ANSI/TIA/EIA TSB-72.
• Butlletí ANSI/TIA/EIA TSB-75.
• ANSI/TIA/EIA TSB-95.
• El NEC 1996 (NEC), ANSI/NFPA-70, publicat per l’NFPA, proporciona els estàndards de seguretat elèctrica que protegeixen les persones i les propietats del foc i els riscos elèctrics.

El 1994 l’ISO (International Organizatio for Standarizatio) i la IEC (International Electrotechnical Commission), utilitzant com a punt de partida l’estàndard dels Estats Units l’EIA/TIA-568, van aprovar l’estàndard ISO/IEC 11801, Generic cabling for costumers premises. Un grup de treball SC25/WG3 de l’ISO va publicar l’any 2002 la segona edició de l’estàndard ISO/IEC 11801:2002.

Les normes ISO/IEC 11801 (que es detallen en la taula) i la norma ANSI/TIA/EIA 568A són molt similars, però l’ISO/IEC 11801 es diferencia en el fet que defineix diferents classes d’aplicacions per al seu ús.

2. Europees - Norma europea CEN/CENELEC

El 1995 el CENELEC va aprovar la norma europea sobre cablatge estructurat: Performance requeriments of generic cabling schemes.

Aquesta norma es va basar en l’estàndard internacional ISO/IEC 11801 i conté una sistematització més clara en allò que fa referència a la definició i classificació dels subsistemes.

Aquesta norma és d’ús obligatori per a tots els estats membres de la Unió Europea, des de l’1 de març de 1996. L’any 2000 es van publicar unes notes addicionals.

3. Espanyoles - Estàndard UNE-EN 50173

Les normes CEN/CENELEC han estat traduïdes com a norma UNE per l’AENOR.

Espanya va crear l’organisme AENOR (Associació Espanyola de Normalització i Certificació) amb la finalitat de traduir les normes europees i adaptar-les al territori espanyol.

Els estàndards d’AENOR en temes de comunicacions s’anomenen estàndard UNE-EN 50173 i són els que apareixen en la taula.