Red inalámbrica

Las redes inalámbricas son redes informáticas inalámbricas que constan de distintos tipos de dispositivos electrónicos con la capacidad de compartir sus recursos con cualquier otro dispositivo de la red de manera ad hoc. Una definición de red inalámbrica puede ser la siguiente: "Redes ad hoc, distribuidas, de intercambio de recursos entre dispositivos inalámbricos heterogéneos". Las siguientes características clave aclaran aún más este concepto:

• Sin control centralizado
• Dispositivos pequeños y de bajo consumo
• Aplicaciones e interfaces heterogéneas
• Nuevos tipos de recursos como cámaras, rastreadores GPS y sensores
• Usuarios/recursos dinámicos e inestables

Las tecnologías que componen la red inalámbrica se pueden dividir en dos categorías principales: redes ad hoc y computación en red .

En las redes tradicionales, tanto cableadas como inalámbricas, los dispositivos conectados, o nodos, dependen de dispositivos dedicados ( dispositivos de borde ), como enrutadores y/o servidores, para facilitar el paso de información de un nodo a otro. Estos "nodos de enrutamiento" tienen la capacidad de determinar de dónde proviene la información y a dónde se supone que debe ir. Proporcionan nombres y direcciones ( direcciones IP ) a cada nodo conectado y regulan el tráfico entre ellos. En las redes inalámbricas, estos dispositivos de enrutamiento dedicados no están (siempre) disponibles y el ancho de banda que está permanentemente disponible para las redes tradicionales tiene que ser "tomado prestado" de una red ya existente o debe usarse un ancho de banda de acceso público ( espectro abierto ).

Un grupo que se ocupa de este problema es MANET (Mobile Ad Hoc Network).

Uno de los aspectos previstos de las redes inalámbricas es que facilitarán el uso compartido de una amplia variedad de recursos, que incluirán tanto recursos técnicos como de información. Los primeros son el ancho de banda, la calidad de servicio y los servicios web , pero también la potencia computacional y la capacidad de almacenamiento de datos. Los recursos de información pueden incluir prácticamente cualquier tipo de datos, desde bases de datos y listas de miembros hasta imágenes y directorios.

El intercambio de recursos ad hoc entre dispositivos móviles en la red inalámbrica requiere que los dispositivos acuerden protocolos de comunicación/comunicación sin la existencia de servidores dedicados.

Los sistemas de coordinación son los mecanismos reales que permiten compartir recursos entre distintos dispositivos. Para distintos recursos, los dispositivos utilizan distintos sistemas de coordinación. Algunos ejemplos de estos mecanismos son: SMB o NFS para compartir espacio en disco y el cliente distributed.net para compartir ciclos de procesador.

Antes de que los usuarios estén dispuestos a compartir cualquier recurso, exigen un cierto nivel de confianza entre ellos y los usuarios y/o sistemas con los que comparten recursos. El nivel de confianza requerido depende del tipo de información/recurso que se va a compartir. Compartir ciclos de procesador requiere un nivel de confianza menos sustancial que compartir información personal y comercial, que puede requerir un nivel de confianza completamente diferente. Existen sistemas actualmente en funcionamiento que pueden proporcionar un cierto nivel de confianza, como la infraestructura de clave pública que utiliza certificados (que ahora se utiliza a menudo en sistemas de correo electrónico basados ​​en la web) y Kerberos .

Antes de poder utilizar cualquier recurso de un dispositivo de la red, es necesario descubrir los recursos disponibles; es decir, identificar todos los dispositivos que componen la red y los recursos que poseen. Cuando un cliente entra en la red, como una PDA , tiene que poder comunicar a los demás usuarios que es una PDA y que tiene una cámara, capacidades GPS , una función de teléfono y varias aplicaciones de oficina, como un editor de texto . Protocolos como UPnP y zeroconf pueden detectar un nuevo nodo en la red cuando entra. Cuando se detecta, otros usuarios pueden enviar una consulta al nuevo dispositivo para averiguar qué tiene para ofrecer. Los proveedores de servicios comerciales pueden "publicitar" los recursos que tienen para ofrecer a través de multidifusiones IP . En las grandes redes que contienen miles de nodos, se puede utilizar una especie de mecanismo de "amigo de un amigo". Existe una gran variedad de estándares que incluyen protocolos de descripción de recursos. Estándares como zeroconf de IETF , UPnP de Microsoft , el lenguaje de descripción de recursos de red (GRDL), el lenguaje de descripción de servicios web (WSDL) para describir varios servicios web específicos y partes de QoS que describen anchos de banda ofrecen a los dispositivos una forma de describir y publicar sus recursos y necesidades específicos. También hay varios sistemas disponibles actualmente que pueden recopilar estas descripciones de recursos y estructurarlas para que otros dispositivos las utilicen. La arquitectura de servicios OpenGrid ( OGSA ) utiliza un IndexService de estilo de servicio web. La comunidad de servicios web ha definido UDDI que puede crear una base de datos de servicios que están disponibles en la red, y JXTA utiliza zeroconf para identificar recursos en una red. Sin embargo, el problema con el uso de estos en redes inalámbricas es que puede que no exista un editor estable de estas descripciones.

Para que un dispositivo pueda utilizar cualquier recurso, todos los dispositivos disponibles deben acordar una forma de identificar y describir el recurso. Si, por ejemplo, se va a compartir la capacidad de almacenamiento, primero debe quedar claro cuál es la capacidad de cada dispositivo y cuál es la necesidad de almacenamiento. Como se ha dicho, existen muchas técnicas para describir determinados recursos, pero no hay una técnica que sea capaz de proporcionar este servicio para todos los recursos. Sin embargo, las técnicas disponibles combinadas cubren la mayor parte de lo que se necesita.

La computación en red surgió como una forma de compartir grandes cargas computacionales entre múltiples computadoras para poder resolver problemas matemáticos muy complejos (un buen ejemplo del mundo real es el proyecto SETI@Home ). Sin embargo, se desarrolló rápidamente hasta convertirse en una forma de compartir prácticamente cualquier recurso disponible en cualquier máquina de la red. Las redes cableadas se utilizan ahora para compartir no sólo potencia de procesamiento, sino también espacio en el disco duro , datos y aplicaciones. La topología de la red es muy flexible y fácilmente escalable, lo que permite a los usuarios unirse y abandonar la red sin la molestia de los procedimientos de identificación que consumen tiempo y recursos, tener que ajustar sus dispositivos o instalar software adicional en ellos. El objetivo de la computación en red se describe como "proporcionar un intercambio de recursos flexible, seguro y coordinado entre conjuntos dinámicos de personas, instituciones y recursos" (McKnight, Howison, 2004).
Se pretende que sea una red dinámica sin límites geográficos, políticos o culturales que ofrezca acceso en tiempo real a recursos heterogéneos y que aún ofrezca las mismas características de las redes distribuidas tradicionales que se utilizan en todas partes en nuestras casas y oficinas. Estas características son la estabilidad, la escalabilidad y la flexibilidad, las más importantes. Ian Foster ofrece una lista de verificación para reconocer una red.

Una cuadrícula permite:

• Coordinación de recursos que no están sujetos a un control centralizado
• Uso de protocolos e interfaces estándar, abiertos y de propósito general.
• Entrega de cualidades no triviales del servicio

Una de las mayores limitaciones de la red cableada es que los usuarios se ven obligados a estar en una ubicación fija, ya que los dispositivos que utilizan deben estar conectados a la red en todo momento. Esto también tiene una influencia negativa en la flexibilidad y escalabilidad de la red; los dispositivos solo pueden unirse a la red en lugares donde existe la posibilidad de conectar físicamente el dispositivo a la red (es decir, es necesario un concentrador o un conmutador para enchufarlo).

Una descripción de la red inalámbrica es "una ampliación de una red cableada que facilita el intercambio de información y la interacción entre dispositivos inalámbricos heterogéneos" (Argawal, Norman y Gupta, 2004).

Argawal, Norman y Gupta (2004) identifican tres fuerzas que impulsan el desarrollo de la red inalámbrica:

Nuevas modalidades de interacción del usuario y formatos
Las aplicaciones que existen en las redes cableadas actuales deben adaptarse para que se ajusten a los dispositivos utilizados en las redes inalámbricas. Estos dispositivos suelen ser portátiles y, por lo tanto, los dispositivos de interfaz de usuario (pantallas, teclados (si los hay)) son significativamente más pequeños y la disponibilidad de dispositivos de entrada adicionales, como un mouse, es limitada. Esto significa que las interfaces gráficas tradicionales que se encuentran en las PC no son adecuadas.

Recursos informáticos limitados
Los dispositivos inalámbricos no poseen la potencia informática ni la capacidad de almacenamiento de dispositivos de tamaño normal como una PC o una computadora portátil. Por lo tanto, las aplicaciones inalámbricas necesitan tener acceso a recursos informáticos adicionales para poder ofrecer la misma funcionalidad que las redes cableadas.

Elementos adicionales de infraestructura de apoyo
En caso de un evento imprevisto, será necesario disponer de grandes cantidades de ancho de banda computacional y de comunicaciones. Una catástrofe urbana, por ejemplo, requeriría una red inalámbrica dinámica y adaptable para alertar a la población, así como a los miembros de los diversos servicios de coordinación y ayuda, como la policía, el ejército, los servicios médicos y el gobierno. Es necesario abordar aplicaciones para proporcionar estos anchos de banda y redes "instantáneas".

La infraestructura de la red inalámbrica consta de tres niveles básicos:

• Las tecnologías y políticas de la capa física . La capa física contiene el espectro en el que los dispositivos inalámbricos pueden operar y comunicarse.
• Infraestructura de red
• Middleware para proporcionar comunicaciones entre dispositivos heterogéneos

• Bluetooth
• IEEE802.11
• Red de malla
• Ley de Metcalfe
• Red superpuesta
• P2P
• JABÓN
• Wifi
• Bucle local inalámbrico
• X.509

• Comisión Federal de Comunicaciones (FCC)
• Federación Internacional de Fútbol Americano (IETF)

• Jürgen Falkner, Instituto Fraunhofer de Ingeniería Industrial; JNF/842, 2004), La red de recursos Fraunhofer: cómo hacer que las redes sean utilizables
• Lee W. McKnight, James Howison (2004). Redes inalámbricas: uso compartido distribuido de recursos mediante dispositivos móviles, nómadas y fijos.
• Agarwal, Norman y Gupta (2004). Redes inalámbricas: enfoques, arquitecturas y desafíos técnicos.
• Lee McKnight y Howison (2003). Hacia un protocolo de compartición para redes inalámbricas
• Sridhar Iyer (2000). Enrutamiento en redes móviles ad hoc
• Hwang y Aravamudham. Servicios de middleware basados ​​en proxy para computación entre pares en redes inalámbricas en clúster virtual
• Wijngaert, vd, Bouwman, Moerbeek y Kwiatkowska. ¿Podría compartir su opinión? Predicción del uso potencial de una nueva tecnología mediante análisis de regresión lineal multinivel
• Uzunner y Davis. Huellas digitales para el seguimiento de volumen distribuido: protección de la propiedad intelectual en redes inalámbricas