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Sistemas Distribuidos

César Enrique Lendo López #119123

Materia: Sistemas Distribuidos I 

Mtra: Mariela Rubí Navarro Valdez

Cd. Obregón, Sonora a 3 de Diciembre de 2014

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Avances Tecnologicos

El Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha publicado su informe anual TR10 en el se muestran los diez avances tecnológicos que despuntarán en 2014. Según el MIT, estos inventos dejarán huella a partir de este año, ya que resuelven problemas actuales, o crean nuevas formas de utilizar la tecnología.

1. Drones agricultores

Según el MIT los drones para la agricultura son una tecnología rompedora que permite aumentar la producción de las cosechas sin provocar daños, hacer un seguimiento del cultivo, mejorar el consumo de agua y gestionar las plagas gracias a las cámaras incorporadas.

2. Smartphones ultraprivados

También están entre los elegidos los smartphones ultraprivados. Estos teléfonos móviles revelan la mínima cantidad de información de sus usuarios para que gobiernos y anunciantes no consigan sus datos.

3. Mapeo cerebral

Los científicos están consiguiendo niveles de detalle en el mapa en 3D del cerebro de 20 micrómetros de resolución. El Proyecto Europeo del Cerebro Humano ha conseguido superar en 50 veces la precisión anterior, si sigue así proporcionará a los neurocientíficos una guía de la complejidad del cerebro.

4. Chips neuromórficos

Estos microprocesadores actúan como cerebros para mejorar la inteligencia artificial de los dispositivos digitales, posiblemente sustituirán a los chips tradicionales.

5. Impresión 3-D a microescala

Esta tecnología se basa en un tipo de proceso como la impresión 3-D y utiliza múltiples materiales para crear objetos tales como tejidos biológico para reparar los vasos sanguíneos. Lo que podría derivar en la fabricación de órganos artificiales.

6. Edición del genoma

Esta herramienta permite modificar el genoma para crear primates con mutaciones específicas y estudiar de otra manera los desórdenes cerebrales y otras enfermedades humanas.

7. Colaboración móvil

Se trata de que los smartphones y las tabletas tengan un software útil para realizar tareas en equipo. Como por ejemplo, servicios para poder editar documentos en conversación con otros usuarios, sin necesidad de recurrir al correo electrónico.

8. Oculus Rift

Unos dispositivos de realidad virtual de gran calidad que ya son lo suficientemente baratos para el mercado de consumo. Unas "gafas" que darán lugar a nuevas formas de entretenimiento y comunicaciones.

9. Robots ágiles

Unos autómatas con la capacidad de caminar y correr en terrenos desiguales, a los que otras máquinas con ruedas no pueden llegar. Unas características que le permitirán adentrarse a lugares dónde la vida humana estaría expuesta y en riesgo.

10. Energías eólica y solar inteligentes

De la combinación del big data y la inteligencia artificial se está consiguiendo obtener predicciones meteorológicas cada vez más fiables, lo que provocará un mejor uso de las energías renovables, como la solar y eólica.

Rendimiento en una Topologia

El diseño de una topología afecta al rendimiento de la misma. Es conveniente tener en cuenta una lista de factores que pueden aclarar ideas sobre la topología más adecuada a la necesidad de la red.

Factores a tener en cuenta:

•  Aplicación: el tipo de instalación en la que es más apropiado determinada topología

•  Complejidad: la complejidad técnica de la topología. Este factor afecta a la instalación y mantenimiento de todo el cableado.

•  Respuesta Tráfico: capacidad de respuesta al tráfico que puede soportar el sistema

•  Vulnerabilidad: lo suceptible que es la topología a fallos y/o averías

• Capacidad de Expansión: la posibilidad de ampliar la red cuando sea necesario hacerlo, así como la facilidad que hay para añadir los dispositivos necesarios para cubrir distancias más grandes. Coste El coste que se quiere dedicar al mantenimiento y actualización de la red local.

Tarjetas de interfase

Una tarjeta de red , tarjeta de interfaz de red o adaptador de red es un periférico que permite la comunicación con aparatos conectados entre sí y también permite compartir recursos entre dos o más computadoras (discos duros, CD-ROM, impresoras, etc). A las tarjetas de red también se les llama NIC (por network interface card; en español "tarjeta de interfaz de red" o TIR). Hay diversos tipos de adaptadores en función del tipo de cableado o arquitectura que se utilice en la red (coaxial fino, coaxial grueso, Token Ring, etc.), pero actualmente el más común es del tipo Ethernet utilizando una interfaz o conector RJ-45.

Tecnología de configuración jerárquica.

Las redes jerárquicas se administran y se expanden con más facilidad (escalabilidad) que otras arquitecturas. Además los problemas se resuelven con mayor rapidez. El modelo de diseño jerárquico típico se separa en tres capas con funciones específicas: capa de acceso, capa de distribución y capa núcleo.

Bus Compartido

Un bus es un medio compartido de comunicación constituido por un conjunto de líneas(conductores) que conecta las diferentes unidades de un computador. La principal función de un bus será, pues, servir de soporte para la realización de transferencias de información entre dichas unidades. La unidad que inicia y controla la transferencia se conoce como master del bus para dicha transferencia, y la unidad sobre la que se realiza la transferencia se conoce como slave. Los papeles de master y slave son dinámicos, de manera que una misma unidad puede realizar ambas funciones en transferencias diferentes. Por ejemplo, una unidad de DMA hace de slave en la inicialización que realiza el master, la CPU, para una operación de E/S. Sin embargo, cuando comienza la operación, la unidad de DMA juega el papel de master frente a la memoria, que en esta ocasión hace de slave.

Para garantizar el acceso ordenado al bus, existe un sistema de arbitraje, centralizado o distribuido, que establece las prioridades cuando dos o más unidades pretenden acceder al mismo tiempo al bus, es decir, garantiza que en cada momento sólo exista un master. Para establecer el tiempo de duración de las transferencias y que sea conocido tanto por el master como por el slave, un bus debe disponer de los medios necesarios para la ncronización master-slave.

Correo Electronico en Memoria Compartida

La entrega de correo desde una aplicación cliente a un servidor, y desde un servidor origen al servidor destino es manejada por el Protocolo simple de transferencia de correo (Simple Mail Transfer Protocol o SMTP).

SMTP

El objetivo principal del protocolo simple de transferencia de correo, SMTP, es transmitir correo entre servidores de correo. Sin embargo, es crítico para los clientes de correo también. Para poder enviar correo, el cliente envia el mensaje a un servidor de correo saliente, el cual luego contacta al servidor de correo de destino para la entrega. Por esta razón, es necesario especificar un servidor SMTP cuando se esté configurando un cliente de correo.

Protocolos de acceso a correo

Hay dos protocolos principales usados por las aplicaciones de correo cliente para recuperar correo desde los servidores de correo: el Post Office Protocol (POP) y el Internet Message Access Protocol (IMAP).

A diferencia de SMTP, estos protocolos requieren autenticación de los clientes usando un nombre de usuario y una contraseña. Por defecto, las contraseñas para ambos protocolos son pasadas a través de la red sin encriptar.

POP

El servidor por defecto POP bajo Red Hat Enterprise Linux es /usr/sbin/ipop3d y es proporcionado por el paquete imap. Cuando se utiliza POP, los mensajes de correo son descargados a través de las aplicaciones de correo cliente. Por defecto, la mayoría de los clientes de correo POP son configurados para borrar automáticamente el mensaje en el servidor de correo después que éste ha sido transferido exitósamente, sin embargo esta configuración se puede cambiar.

IMAP

El servidor por defecto IMAP bajo Red Hat Enterprise Linux es /usr/sbin/imapd y es proporcionado por el paquete imap. Cuando utilice un servidor de correo IMAP, los mensajes de correo se mantienen en el servidor donde los usuarios pueden leerlos o borrarlos.

IMAP también permite a las aplicaciones cliente crear, renombrar o borrar directorios en el servidor para organizar y almacenar correo.

Tecnologias de Interconexion

Cuando se diseña una red de datos se desea sacar el máximo rendimiento de sus capacidades. Para conseguir esto, la red debe estar preparada para efectuar conexiones a través de otras redes, sin importar qué características posean.
El objetivo de la Interconexión de Redes (internetworking) es dar un servicio de comunicación de datos que involucre diversas redes con diferentes tecnologías de forma transparente para el usuario. Este concepto hace que las cuestiones técnicas particulares de cada red puedan ser ignoradas al diseñar las aplicaciones que utilizarán los usuarios de los servicios.
Los dispositivos de interconexión de redes sirven para superar las limitaciones físicas de los elementos básicos de una red, extendiendo las topologías de esta.
Algunas de las ventajas que plantea la interconexión de redes de datos, son:
Compartición de recursos dispersos.
Coordinación de tareas de diversos grupos de trabajo.
Reducción de costos, al utilizar recursos de otras redes.
Aumento de la cobertura geográfica.

Tipos de Interconexión de redes
Se pueden distinguir dos tipos de interconexión de redes, dependiendo del ámbito de aplicación:
Interconexión de Área Local (RAL con RAL)

Una interconexión de Área Local conecta redes que están geográficamente cerca, como puede ser la interconexión de redes de un mismo edificio o entre edificios, creando una Red de Área Metropolitana (MAN)
Interconexión de Área Extensa (RAL con MAN y RAL con WAN)

La interconexión de Área Extensa conecta redes geográficamente dispersas, por ejemplo, redes situadas en diferentes ciudades o países creando una Red de Área Extensa (WAN)

Necesidades de los Sistemas Distribuidos

-Compartición de recursos
-Apertura (openness)
-Concurrencia 
-Escalabilidad 
-Tolerancia a fallos
-Transparencia.

Interconexion y sus variaciones

¿Qué es la memoria compartida?

Es aquel tipo de memoria que puede ser accedida por múltiples programas, ya sea para comunicarse entre ellos o para evitar copias redundantes. La memoria compartida es un modo eficaz de pasar datos entre aplicaciones. Dependiendo del contexto, los programas pueden ejecutarse en un mismo procesador o en procesadores separados.

Memoria compartida en los procesos de cómputo

Intercambiando datos entre programas que se ejecutan al mismo tiempo, crea espacios en la memoria RAM, los procesos deben de ejecutarse en la misma máquina. Crea un vínculo entre la memoria local del proceso interesado y el segmento compartido.

¿Qué es un bus común?

Conjunto de conexiones físicas (cables, placa de circuito impreso, etc.) que pueden compartirse con múltiples componentes de hardware para que se comuniquen entre sí. El propósito de los buses es reducir el número de rutas necesarias para la comunicación entre los distintos componentes, al realizar las comunicaciones a través de un solo canal de datos. Ésta es la razón por la que, a veces, se utiliza la metáfora "autopista de datos".

Bus en los procesos de cómputo

Para aceptar órdenes del usuario, acceder a los datos y presentar los resultados, la CPU se comunica a través de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus. El bus conecta la CPU a los dispositivos de almacenamiento (por ejemplo, un disco duro), los dispositivos de entrada (por ejemplo, un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida (por ejemplo, un monitor o una impresora).

Sistemas Distribuidos en Bancos

Es sistema bancario de internet utiliza una arquitectura cliente-servidor de tres capas.

La base de datos de clientes del banco (usualmente ubicada sobre una computadora mainframe) proporciona servicios de gestión de datos; un servidor web proporciona los servicios de aplicación tales como facilidades para transferir efectivo, generar estados de cuenta, pagar facturas, y así sucesivamente. La propia computadora del usuario con un navegador de Internet es el cliente.

El sistema es escalable, porque es relativamente fácil añadir nuevos servidores web, a medida que el número de clientes crece. El uso de una arquitectura de tres capas permite optimizar la transferencia de información entre el servidor web y el servidor de la base de datos. Las comunicaciones entre estos sistemas pueden usar protocolos de comunicación de bajo nivel muy rápidos. Para recuperar información de la base de datos se utiliza un middleware eficiente que soporte consultas a la base de datos en SQL (Structured Query Language).

La información de la base de datos esta almacenada físicamente en diferentes sitios de la red. En cada sitio de la red, la parte de la información, se constituye como una base de datos en sí misma. Las bases de datos locales tienen sus propios usuarios locales, sus propios DBMS y programas para la administración de transacciones, y su propio administrador local de comunicación de datos. Estas base de datos locales deben de tener una extensión, que gestione las funciones de sociedad necesarias; la combinación de estos componentes con los sistemas de administración de base de datos locales, es lo que se conoce como Sistema Administrador de Base de Datos Distribuidas. Este gestor global permite que usuarios puedan acceder a los datos desde cualquier punto de la red, como si lo hicieran con los datos de su base de datos local, es decir, para el usuario, no debe existir diferencia en trabajar con datos locales o datos de otros sitios de la red.

La topología y los atributos físicos de la red están ocultados por los protocolos de red, mientras que la arquitectura de cada máquina está ocultada por el sistema operativo. Como los componentes de un sistema distribuido pueden ser heterogéneos, se requiere una capa de software (a menudo llamado middleware) para proporcionar la visión de sistema único.

Sistemas Distribuidos en Redes de Area Local

Origen: 

En los 50’s había ordenadores caros y que no se aprovechaban bien,En los 60’s, 70’s se tenían grandes ordenadores centralizados.En los años 80 con el ordenador personal era difícil disponer de recursos como impresoras, scanners, etc.Nacen los sistemas de red con las redes de área local.

Importancia:

Permiten la interconexión entre múltiples ordenadores para colaborar en la realización de tareas, al comunicarse y sincronizarse entre ellos. Se logra tener un estado compartido.

En las redes de área local no resulta difícil escalar un sistema porque estos sistemas están basados en una comunicación síncrona. 

Desventajas

-Costo

-Fiabilidad

-Saturación

-Seguridad, comunicaciones inseguras

-Software obsoleto.

Sistemas Distribuidos en Desarrollos Cientificos

El Colisionador de Hadrones es un acelerador y colisionador de particulas, fue un experimento para congelar atomos, examinar la validez y limites del modelo estandar, el cual no pudo haberse logrado de no ser por estos elementos: 

Clúster: computadoras distribuidos que se comportan como una sola computadora, no solo en base a redes, tambien es a hardware. Y con HW y SW se forma una super computadora para hacer operaciones mas rapidas y en conjunto, por ejemplo la NASA, Disney, Pixar.

Grid: tecnologia que permite utilizar todo tipos de recursos. Es de forma cuadriculada o matriz, se utiliza mucho en las universidades para facilitar sistemas.

Señales Analoga y Digital

*SEÑAL ANALOGA:

Es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético y que es representable por una función matemática continua en la que es variable su amplitud y periodo (representando un dato de información) en función del tiempo. Algunas magnitudes físicas comúnmente portadoras de una señal de este tipo son eléctricas como la intensidad, la tensión y la potencia, pero también pueden ser hidráulicas como la presión, térmicas como la temperatura, mecánicas, etc.

Ventajas

1.    La principal ventaja es la correcta y ajustada definición de la señal analógica que tiene el potencial para una cantidad infinita de resolución de la señal.

2.    En comparación con las señales digitales, las señales analógicas son de mayor densidad.

3.    Su tratamiento se puede lograr más sencillo que con el equivalente digital. Una señal analógica puede ser procesada directamente por los componentes analógicos, aunque algunos procesos no están disponibles, excepto en forma digital.

Desventajas

1.    La principal desventaja de la señalización analógica es que cualquier sistema de ruido, es decir, al azar hace una variación no deseada.

2.    Como la señal se copia y se vuelve a copiar, o es transmitida a través de largas distancias, estas variaciones al azar, aparentemente a son dominantes.

3.    Eléctricamente, estas pérdidas pueden verse disminuidas por la protección, bien comunicado, y el cable de varios tipos, tales como coaxial o par trenzado. 

  *SEÑAL DIGITAL:

Es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético en que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado en término de algunas magnitudes que representan valores discretos, en lugar de valores dentro de un cierto rango. Por ejemplo, el interruptor de la luz sólo puede tomar dos valores o estados: abierto o cerrado, o la misma lámpara: encendida o apagada (véase circuito de conmutación). Esto no significa que la señal físicamente sea discreta ya que los campos electromagnéticos suelen ser continuos, sino que en general existe una forma de discretizarla unívocamente.

Ventajas

1.    Ante la atenuación, puede ser amplificada y reconstruida al mismo tiempo, gracias a los sistemas de regeneración de señales.

2.    Cuenta con sistemas de detección y corrección de errores, en la recepción.

3.    Facilidad para el procesamiento de la señal. Cualquier operación es fácilmente realizable a través de cualquier software de edición o procesamiento de señal.

4.    Permite la generación infinita con perdidas mínimas en la calidad. Esta ventaja sólo es aplicable a los formatos de disco óptico; la cinta magnética digital, aunque en menor medida que la analógica (que sólo soporta como mucho 4 o 5 generaciones), también va perdiendo información con la multigeneración.

5.    Las señales digitales se ven menos afectadas a causa del ruido ambiental en comparación con las señales analógicas y permite que haya menos interferencia sea una señal fluida o continua.

Desventajas

1.    Necesita una conversión analógica-digital previa y una decodificación posterior en el momento de la recepción.

2.    Requiere una sincronización precisa entre los tiempos del reloj del transmisor con respecto a los del receptor.

3.    Pérdida de calidad cada vez mayor en el muestreo respecto de la señal original.