Tema 3. Lógica de redes - BUCOMSEC
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Arquitecturas de Redes Tema 3. Lógica de redes Andrés Navarro Guillén Índice 1. 2. 3. 4. 5. Introducción Diseño de redes de comunicaciones Pilas de protocolos Interfaces, servicios y protocolos Tipos de servicio 5.1 Orientados a conexión 5.2 No orientados a conexión 5.3 Calidad de servicio 6. Primitivas de servicio Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Andrés Navarro Guillén 1 Introducción Lógica de red distintas formas de abordar la solución de problemas en el diseño de las redes de comunicaciones En los años 60 la idea principal era el HW, el SW dependía de éste (código dependiente del dispositivo) Estructuración del SW reducción de la complejidad del diseño de redes Organización en capas o niveles: agrupar operaciones similares que se llevan a cabo para transferir datos entre programas de distintos ordenadores (objetivo último) Cada una construida sobre la inferior Número de capas, nombre y función, difiere según red OBJETIVO: ofrecer servicios a las capas superiores ocultando detalles de cómo se realizan y a su vez utilizando servicios de las capas inferiores Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Diseño de redes de comunicaciones Capa o nivel n: engloba conjunto de operaciones bien definidas orientadas a resolver un problema determinado, que se oculta a la capa superior Servicio: conjunto de operaciones (primitivas) que una capa proporciona a la superior Entidades: elementos activos (HW o SW) de una capa que dialogan Entidades pares: entidades de la misma capa de dos máquinas diferentes que dialogan usando el protocolo Comunicación: Horizontal - VIRTUAL: se lleva a cabo entre las capas n de los ordenadores empleando el protocolo Vertical - REAL: cada capa pasa datos e información de control a la inmediatamente inferior. El medio físico se encarga de la comunicación física Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Andrés Navarro Guillén 2 Diseño de redes de comunicaciones Interfaz: define qué operaciones y servicios ofrece la capa inferior a la superior Deben ser claras y estar bien definidas Deben permitir el reemplazo de la implementación de una capa, manteniendo el mismo conjunto de servicios Protocolo de capa n: conjunto de reglas y convenciones empleadas en la comunicación entre capas n de los ordenadores Elementos: Sintaxis. Formato de datos, codificación y niveles de señal Semántica. Información de control para coordinación y gestión de errores Temporización. Coordinación en velocidad y orden secuencial Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Diseño de redes de comunicaciones Funciones: Segmentación y ensamblado Encapsulado Control de conexión Envío ordenado Control de flujo Control de errores Direccionamiento Multiplexación Servicios de transmisión Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Andrés Navarro Guillén 3 Diseño de redes de comunicaciones Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Pilas de protocolos Arquitectura de red: conjunto de capas y protocolos No incluye detalles de implementación ni la especificación de los interfaces (que pueden ser distintas en diferentes máquinas) Contiene información suficiente para los desarrolladores HW o SW Pila de protocolos: lista de protocolos empleados por cierto sistema, uno por capa Cada protocolo es independiente del resto Cada proceso puede añadir información a su par, no transmitida a la capa de arriba cabecera Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Andrés Navarro Guillén 4 Pilas de protocolos Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Pilas de protocolos Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Andrés Navarro Guillén 5 Interfaces, servicios y protocolos Entidades de capa n implementan servicio que usa la capa n+1 Proveedor del servicio capa n Usuario del servicio capa n+1 Capa n puede usar servicios de capa n-1 para proporcionar su propio servicio SAP (Punto de Acceso al Servicio): lugar de la capa n en el que la capa n+1 puede acceder a los servicios ofrecidos Tiene dirección que lo identifica de forma única IDU (Unidad de Datos de Interfaz): estructura de intercambio de información entre capas, a través del SAP SDU (Unidad de Datos de Servicio): unidad de datos que se debe transmitir a la entidad par. Su estructura permanece inalterada y su contenido no es interpretado por la entidad n que presta el servicio ICI (Información de Control del Interfaz): información para ayudar a la capa inferior a realizar su trabajo. NO se transmite Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Interfaces, servicios y protocolos A la SDU se le puede añadir cabecera de control (PCI, Información de Control de Protocolo) para que se entiendan las entidades pares: Contiene información sobre protocolo de comunicación PDU (Unidad de Datos de Protocolo) PCI + SDU PDU es la unidad de datos del protocolo que se debe transmitir a la entidad par Hay PDU’s de DATOS y de CONTROL El servicio no impone necesariamente límites al tamaño de la SDU La especificación del protocolo puede poner límites al tamaño de la PDU operaciones sobre unidades de datos Distinguir entre servicios y protocolos Servicio: conjunto de (operaciones) primitivas que ofrece una capa a la que está por encima Protocolo: conjunto de reglas que determinan el formato y significado de las estructuras que se intercambian las entidades pares Las entidades usan los protocolos para proporcionar servicios Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Andrés Navarro Guillén 6 Interfaces, servicios y protocolos DATOS ICIn+1 Cn+1 DATOS Intercambio con la capa N+1 con la otra máquina n+1 PDU IDU n+1 SDU n+1 ICIn+1 Cn+1 DATOS NIVEL n+1 nSAP INTERFACE NIVEL n ICIn+1 SDUn Intercambio con la capa N con la otra máquina Cn .. nSAPe SDUn nSAPr n PDU .. ICIn ICIn Cn SDUn n IDU Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Interfaces, servicios y protocolos Operaciones sobre las unidades de datos B) Segmentación – Reensamblaje Fragmentación de la SDU para formar las PDU’s correspondientes Limitación del tamaño de PDU C) Bloqueo – Desbloqueo Unión de varias SDU’s para formar la PDU correspondiente Aprovechamiento de transmisión de información D) Concatenación – Separación Unión de varias PDU’s para formar la SDU del nivel inferior Acuse de recibo (ACK’s) La recepción (correcta/incorrecta) de cada PDU en el receptor es notificada al emisor Aumento de la fiabilidad Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Andrés Navarro Guillén 7 Operaciones sobre las unidades de datos Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Tipos de servicios Servicio orientado a conexión (SOC): Fases: establecimiento de la conexión, uso, liberación Se mantiene el orden de envío en la recepción Ej: sistema telefónico Servicio no orientado a conexión (SNOC): Cada mensaje lleva la dirección completa del destino y se encamina de forma independiente en el sistema Los mensajes pueden llegar en orden distinto al de envío Ej: sistema postal Calidad de servicio: Determina el grado de fiabilidad en la transmisión de datos Generalmente mediante el asentimiento de cada recepción A B (Envío) / A B (Asentimiento) Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Andrés Navarro Guillén 8 Calidad de servicio Servicio orientado a conexión: Fiable: se garantiza que no se pierden datos Flujo de mensajes (message stream): se mantienen los límites del mensaje en la transmisión Flujo de bytes (byte stream): no existe frontera entre los mensajes No fiable: no se asiente cada recepción Ej: voz digitalizada Servicio no orientado a conexión: Fiable: servicio de datagramas con asentimiento No fiable: servicio de datagramas (sin asentimiento) Petición/Respuesta: datagramapetición, respuestacontestación Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Primitivas de servicio El servicio se especifica formalmente con un conjunto de (operaciones) primitivas, que emplean las entidades para acceder al mismo Clases: Petición (Request), se requiere que el servicio haga un trabajo Indicación (Indication), se informa a una entidad de un suceso Respuesta (Response), una entidad responde a un suceso Confirmación (Confirm), llega la respuesta a una petición anterior req req ind ind res com SERVICIO CONFIRMADO SERVICIO NO CONFIRMADO Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Andrés Navarro Guillén 9 Primitivas de servicio Ejemplo1: Servicio orientado a conexión A 1.. 2.. 3.. 4.. N-CONNECT.request (…) N-CONNECT.indication (…) N-CONNECT.response (...) N-CONNECT.confirm (...) B 5.. N-DATA.request (...) 6.. N-DATA.indication (...) 7.. N-DISCONNECT.request (...) 8.. N-DISCONNECT.indication (...) Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Primitivas de servicio Ejemplo2: Invitar a Tía Graciela a tomar el té Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Tema 3. Lógica de redes Arquitecturas de Redes Andrés Navarro Guillén Andrés Navarro Guillén 10
