Ejercicios: Cómo viaja la información

¿Qué es una dirección IP? Explíquelo con sus palabras usando el símil de la dirección postal de una casa: qué papel juega cada una y por qué hacen falta para que los datos lleguen a su destino.

Cuando usted ve un video en una plataforma en línea hay dos actores: su celular (el cliente) y la computadora de la plataforma (el servidor). Explique qué hace cada uno en ese momento, quién pide y quién responde.

La figura muestra el viaje de un mensaje desde su celular hasta un servidor, con una nube intermedia tapada por un signo de interrogación, como se muestra en el esquema.

¿Qué representa la nube marcada con «?»? Ordene y describa las etapas del viaje del mensaje desde el celular hasta el servidor, y explique por qué el mensaje viaja dividido en varios paquetes en lugar de ir entero.

Indique quién hace de cliente y quién de servidor en cada situación: (a) pide la página del tiempo desde el navegador; (b) sube una foto a su nube; (c) ve un video en una plataforma. Explique en cada caso quién pide y quién responde.

La dirección IP 192.168.1.35 tiene cuatro números separados por puntos. Compárela con una dirección postal («Avenida Central, número 12, apartamento 3A») y explique a grandes rasgos qué papel juega cada parte para que los datos encuentren el aparato correcto.

Explique con sus palabras qué es un servidor y razone por qué los servidores de las grandes plataformas están encendidos las veinticuatro horas en salas con aire acondicionado y respaldo eléctrico.

Al visitar una web aparece el mensaje «error 404: página no encontrada». ¿Quién envía ese mensaje, su navegador o el servidor? Explique qué ocurrió en el viaje de su petición para que llegue esa respuesta.

Ordene los pasos de una visita a una página web y explique cada uno: (a) el servidor envía la página; (b) usted escribe la dirección en el navegador; (c) el navegador muestra la página en pantalla; (d) su petición viaja por internet hasta el servidor.

Una foto se envía troceada en paquetes numerados que pueden llegar al destino desordenados. Explique cómo es posible que el receptor reconstruya la foto perfectamente y qué cree que ocurre si uno de los paquetes se pierde por el camino.

Un video ocupa $700\ \text{MB}$ y su conexión descarga a $50\ \text{MB}$ por segundo. Calcule el tiempo teórico de descarga con la división $\frac{700\ \text{MB}}{50\ \text{MB/s}}$ y explique después dos razones por las que en la práctica suele tardar más del tiempo calculado.

Usted envía un mensaje desde su celular al celular de un amigo que vive en otra ciudad. Escriba la cadena completa de elementos por los que pasa el mensaje (su celular, su router, internet, el servidor de la aplicación, el router o la antena de su amigo, su celular) y señale en qué punto el mensaje cambia de red.

La figura muestra tres paquetes que salen en orden de un celular y llegan desordenados al servidor, que los reordena, como se muestra en el esquema.

Explique cómo consigue el servidor reconstruir el mensaje en el orden correcto fijándose en los números de los paquetes, y razone qué cree que ocurre si el paquete 1 tarda mucho más que los demás en llegar.

Una película ocupa $1\,400\ \text{MB}$ y su conexión descarga a $40\ \text{MB}$ por segundo. Calcule el tiempo teórico de descarga con la división $\frac{1\,400\ \text{MB}}{40\ \text{MB/s}}$. Después razone si con una conexión la mitad de rápida podría ver la película en directo sin cortes, sabiendo que el video en línea consume unos $20\ \text{MB}$ por segundo.

El «ping» mide el tiempo que tarda un mensaje en ir y volver: un servidor cercano marca $0,02\ \text{s}$ y uno en otro continente, $0,25\ \text{s}$. Explique qué significan esas cifras para un juego en línea, en el que cada milésima cuenta, y por qué elegir bien el servidor mejora la partida.

Cuando treinta estudiantes descargan el mismo archivo a la vez en el aula, todo va lento. Explique qué recurso comparten todas esas computadoras (el ancho de banda de la conexión del colegio) y proponga dos soluciones que podría usar el profesor para que la descarga no colapse la clase.

Un mensaje de diez palabras y una foto de $3\ \text{MB}$ viajan por la misma red hasta el mismo celular. Explique por qué la foto tarda más aunque siga «el mismo camino», y calcule cuántos paquetes de $1\ \text{MB}$ harían falta para enviarla, comparándolo con el mensaje de texto, que cabe en uno solo.

En su casa usted tiene una consola con IP privada 192.168.1.15 y una computadora con IP 192.168.1.20, ambas conectadas al router. Su amigo intenta invitarlo a una partida directa introduciendo desde su casa la IP «192.168.1.15», pero el juego le da un error de conexión no encontrada.

1. a) Explíquele a su amigo por qué esa dirección jamás le va a permitir llegar a su consola desde fuera de su vivienda.
2. b) Si desde la computadora y desde la consola entran a la vez en la página web «cualesmiip.com», ¿verán la misma dirección o direcciones distintas? Justifique su respuesta explicando la función de intermediario que realiza el router.

En el aula de Tecnología ustedes están retransmitiendo un partido en directo por video y, al mismo tiempo, descargando una actualización de software de 1,5 GB. La red del colegio sufre interferencias momentáneas y se pierde un 2 % de los paquetes de datos transmitidos.

1. a) Prediga qué ocurrirá en cada caso si la aplicación decide continuar sin reclamar los paquetes perdidos: ¿afectará igual al video que al archivo de instalación? Justifique el efecto en cada uno.
2. b) Justifique por qué el servicio de video prefiere perder paquetes definitivamente antes que pedir su reenvío, mientras que en la descarga del archivo eso sería inaceptable.

Usted envía a un compañero dos notas de voz consecutivas por una aplicación de mensajería: la primera dice «Nos vemos en la biblioteca» y la segunda «A las cinco». Sin embargo, la aplicación de su compañero recibe antes los datos de la segunda nota que los de la primera.

1. a) Explique qué ocurrió en los routers y cables intermedios de internet para que el segundo mensaje adelante al primero durante el viaje.
2. b) Diseñe una solución técnica: ¿qué dato imprescindible debe incluir el emisor en el encabezado de cada paquete para que el celular receptor los organice y reproduzca siempre en el orden en que fueron grabados?

Observe el siguiente esquema de conexiones entre routers de internet para enviar un archivo desde su colegio (A) hasta un servidor (F):

A ── B ── D ── F

│ │ │ │

└─── C ── E ───┘

1. a) Durante la transferencia, una avería corta la línea entre B y D. Justifique si su envío se cancelará por completo o si podrá completarse, indicando la ruta alternativa que seguirán los paquetes.
2. b) Un compañero afirma: «Sería más rápido y seguro tirar un único cable directo de A hasta F sin pasar por otros nodos intermedios». Rebata su afirmación aportando dos inconvenientes técnicos de diseñar la red de esa manera.

Durante una videollamada con un colegio en Japón, la velocidad de descarga de su conexión cae bruscamente de 100 Mbps a 0,5 Mbps. En ese instante están usando a la vez el chat de texto y la cámara en directo.

1. a) Prediga el comportamiento de ambos servicios: ¿cuál de los dos seguirá funcionando con normalidad y cuál fallará? Justifique su predicción comparando el volumen de datos que requiere cada uno.
2. b) Para evitar que la llamada se corte, la aplicación baja automáticamente la resolución del video a 240p. Justifique cómo esta medida permite que la comunicación continúe de forma fluida a pesar de la lentitud de la red.

Un museo de ciencia organiza una transmisión astronómica mundial con su servidor principal en San José. A la hora del evento, 300.000 usuarios de América, Asia y Europa se conectan a la vez y la página web deja de responder por saturación.

1. a) Proponga una solución técnica basada en distribuir réplicas de la web (servidores espejo) en distintos continentes y justifique por qué un usuario de Tokio verá la página mucho más rápido con este sistema.
2. b) Prediga qué ocurrirá con los usuarios franceses si el servidor réplica de París sufre un corte eléctrico total. ¿Se quedarán sin acceso a la web? Justifique cómo debe reaccionar la red ante ese fallo.

Una tienda en línea anuncia entradas con descuento a partir de las 10:00. A las 10:01, el servidor recibe 95.000 peticiones por segundo; la página deja de cargar y muestra un error de conexión a la mayoría de los usuarios.

1. a) Explique qué ha sucedido con el servidor y qué significa que se haya producido un «cuello de botella» en este caso.
2. b) Diseñe dos medidas técnicas complementarias que la tienda debería aplicar para la próxima venta (una orientada a reforzar su capacidad de servidores y otra a organizar el acceso de los compradores sin colapsar el sistema).

Ustedes van a realizar un experimento en clase para comprobar empíricamente cómo influye la saturación de la red Wi-Fi en el tiempo de descarga de datos.

1. a) Diseñen el experimento definiendo: la variable que van a modificar deliberadamente (variable independiente), la variable que medirán (variable dependiente) y dos condiciones que deben mantener estrictamente constantes en todas las pruebas para que los datos sean fiables.
2. b) Si con 1 computadora conectada un archivo de 250 MB tarda 5 segundos en descargarse, predigan razonadamente qué ocurrirá con el tiempo de descarga si los 25 estudiantes de la clase descargan ese mismo archivo exactamente a la vez. Justifiquen su respuesta explicando cómo reparte el punto de acceso su capacidad.