Ejercicios: Cómo viaja la información

¿Qué es una dirección IP? Explícalo con tus 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 ves un video en una plataforma en línea hay dos actores: tu celular (el cliente) y la computadora de la plataforma (el servidor). Explica qué hace cada uno en ese momento, quién pide y quién responde.

La figura muestra el viaje de un mensaje desde tu 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 «?»? Ordena y describe las etapas del viaje del mensaje desde el celular hasta el servidor, y explica por qué el mensaje viaja dividido en varios paquetes en lugar de ir entero.

Indica quién hace de cliente y quién de servidor en cada situación: (a) pides la página del clima desde el navegador; (b) subes una foto a tu nube; (c) ves un video en una plataforma. Explica en cada caso quién pide y quién responde.

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

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

Al visitar un sitio web aparece el mensaje «error 404: página no encontrada». ¿Quién envía ese mensaje, tu navegador o el servidor? Explica qué ocurrió en el viaje de tu solicitud para que llegue esa respuesta.

Ordena los pasos de una visita a una página web y explica cada uno: (a) el servidor envía la página; (b) escribes la dirección en el navegador; (c) el navegador muestra la página en la pantalla; (d) tu petición viaja por internet hasta el servidor.

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

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

Envías un mensaje desde tu celular al celular de un amigo que vive en otra ciudad. Escribe la cadena completa de elementos por los que pasa el mensaje (tu celular, tu router, internet, el servidor de la aplicación, el router o la antena de tu amigo, su celular) y señala 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.

Explica cómo logra el servidor reconstruir el mensaje en el orden correcto fijándote en los números de los paquetes, y razona qué crees que ocurre si el paquete 1 tarda mucho más que los demás en llegar.

Una película ocupa $1\,400\ \text{MB}$ y tu conexión descarga a $40\ \text{MB}$ por segundo. Calcula el tiempo teórico de descarga con la división $\frac{1\,400\ \text{MB}}{40\ \text{MB/s}}$. Después razona si con una conexión la mitad de rápida podrías 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, $0.25\ \text{s}$. Explica 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 salón de clases, todo va lento. Explica qué recurso comparten todas esas computadoras (el ancho de banda de la conexión de la escuela) y propón dos soluciones que podría usar el maestro 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. Explica por qué la foto tarda más aunque siga «el mismo camino», y calcula cuántos paquetes de $1\ \text{MB}$ harían falta para enviarla, comparándolo con el mensaje de texto, que cabe en uno solo.

En tu casa tienes una consola con IP privada 192.168.1.15 y una computadora con IP 192.168.1.20, ambas conectadas al router. Tu amigo intenta invitarte 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) Explica a tu amigo por qué esa dirección jamás le va a permitir llegar a tu consola desde fuera de tu casa.
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? Justifica tu respuesta explicando la función de intermediario que realiza el router.

En el salón de tecnología están transmitiendo un partido en vivo por video y, al mismo tiempo, descargando una actualización de software de 1.5 GB. La red de la escuela sufre interferencias momentáneas y se pierde un 2 % de los paquetes de datos transmitidos.

1. a) Predice qué ocurrirá en cada caso si la aplicación decide continuar sin reclamar los paquetes perdidos: ¿afectará igual al video que al archivo de instalación? Justifica el efecto en cada uno.
2. b) Justifica 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.

Envías 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 tu compañero recibe antes los datos de la segunda nota que los de la primera.

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

Observa el siguiente esquema de conexiones entre routers de internet para enviar un archivo desde tu escuela (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. Justifica si tu 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». Rebate su afirmación aportando dos inconvenientes técnicos de diseñar la red de esa manera.

Durante una videollamada con una escuela 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) Predice el comportamiento de ambos servicios: ¿cuál de los dos seguirá funcionando con normalidad y cuál fallará? Justifica tu predicción comparando el volumen de datos que requiere cada uno.
2. b) Para evitar que la llamada se corte, la app baja automáticamente la resolución del video a 240p. Justifica 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 Houston. 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) Propón una solución técnica basada en distribuir réplicas de la web (servidores espejo) en distintos continentes y justifica por qué un usuario de Tokio verá la página mucho más rápido con este sistema.
2. b) Predice qué ocurrirá con los usuarios franceses si el servidor réplica de París sufre un apagón total. ¿Se quedarán sin acceso a la web? Justifica cómo debe reaccionar la red ante ese fallo.

Una tienda 'online' 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) Explica qué ocurrió con el servidor y qué significa que se haya producido un «cuello de botella» en este caso.
2. b) Diseña 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) Diseña el experimento definiendo: la variable que van a modificar deliberadamente (variable independiente), la variable que van a medir (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, predice razonadamente qué ocurrirá con el tiempo de descarga si los 25 estudiantes de la clase descargan ese mismo archivo exactamente a la vez. Justifica tu respuesta explicando cómo reparte el punto de acceso su capacidad.