TELEINFORMÁTICA o telemática

TEMA 4. Arquitectura en sistemas teleinformáticos.
EL SISTEMA INTERNET
4.1. El sistema Internet.
En los 70’ aparece la red ARPANET realizada por DARPA y surgen los protocolos
TCP/IP desarrollados en un principio en UNIX, que fueron el embrión del sistema Internet.
Internet: es la interconexión de múltiples redes, con diferentes protocolos, unidas entre sí por
encaminadores.
NIVELES DEL SISTEMA INTERNET:
• Capa física y de enlace de datos: son
análogas a las del sistema OSI,
permitiendo integrar a nivel físico los
estándares RS-232, V.24, etc. y a nivel de
enlace permite todos los protocolos
existentes: pase de testigo en anillo,
CSMA/CD, X.25, SNA, etc.
Aplicación
TELNET, FTP, SMTP,…
Transporte
TCP
Nivel Internet
Física e
Interfaz
IP
Todas las arquitecturas de
enlace y físicas.
• Capa Internet: (capa de red en modelo OSI) su misión es permitir que todos los nodos
puedan inyectar paquetes en cualquier red y los hagan viajar de forma independiente a su
destino (que podrían estar en una red diferente). En esta capa se define el formato de
paquete y protocolo oficial llamado IP (Internet Protocol)
• Capa de transporte: (capa de transporte en OSI) permite que nodos origen y destino
lleven a cabo una conversación. El protocolo más importante es el TCP (transmission
control protocol), orientado a la conexión, y se encarga de que la transmisión entre origen
y destino se produzca sin errores.
• Capa de aplicación: (el modelo TCP/IP en la capa de aplicación comprende los niveles de
sesión, presentación y aplicación) Contiene todos los protocolos de alto nivel, para poder
utilizar los servicios de Internet, como el correo electrónico, la transferencia de archivos,
backbone America
backbone Europa
Red regional
LAN Ethernet
LAN token ring
etc.
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TEMA 4. Arquitectura en sistemas teleinformáticos.
4.1. El sistema Internet.
NIVEL INTERNET
Internet puede verse como un conjunto de subredes, o sistemas autónomos,
interconectados. No hay una estructura bien definida pero si una serie de esqueletos
principales (backbones), con líneas de alto ancho de banda y enrutadores rápidos. A estas
conexiones principales hay enganchadas las redes regionales hasta llegar a las LAN
particulares y universitarias.
El protocolo común de esta capa de red es el protocolo Internet IP. La capa de
transporte divide los mensajes en datagramas de esta 64 Kb. Se transmite a través de Internet
fragmentándose en unidades más pequeñas y reensamblándose en la máquina destino.
Cada host y enrutador de Internet tiene una dirección IP única que codifica su número
de red y su número de host. En los enrutadores se mantienen todos los números IP de todos
los servidores de Internet, pero dentro de su propia subred.
Un datagrama del protocolo IP lleva 20 bytes de cabecera y una parte de longitud
variable de texto. En la cabecera aparece la dirección de origen y destino, identificación del
mensaje, número de datagrama, versión del protocolo, control de errores, opciones de
seguridad, etc.
Las direcciones IP son únicas para cada máquina, tanto para máquinas finales como
para enrutadores. Son de 32 bits de longitud. Si una máquina pertenece a dos redes diferentes
tendrá dos IP diferentes.
Direcciones IP:
Una dirección IP codifica un número de red y un número de ordenador. Existen
formatos de IP que permiten 126 redes con 16 M de ordenador cada una y otros con 16000
redes con 256 ordenadores cada una. Se identifican con 4 números separados por punto (ej.:
158.49.151.69.). Serían 4 octetos separados por punto.
Clases de redes:
• Clase A: empiezan por 0. Grandes redes. Desde la 0 a 127. Primer octeto para
identificar la red. 127 redes con 16 M de ordenadores cada una.
• Clase B: empiezan por 10. Desde la 128 a 191. Dos primeros octetos para
identificar la red. 16.000 redes con 65.000 ordenadores cada una.
• Clase C: empiezan por 110. Desde la 192 a la 223. Tres primeros octetos para
identificar la red. 2 M de redes con 256 ordenadores.
• Clase D: empiezan por 1110, los bits siguientes es identificador del grupo IP
multicast. Desde 224 a 239. Direcciones para grupos IP multicast. (envío del
mismo paquete a varios ordenadores a la vez)
• Clase E: empiezan por 11110. Desde 240 a 255. Reservadas para el futuro.
La asignación de números IP compete a la IANA (Internet Assigned Numbers
Authority), en España delega en la RedIRIS.
Los números IP son divididos en subredes agrupando parte de los octetos para mejor
administración.
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TEMA 4. Arquitectura en sistemas teleinformáticos.
4.1. El sistema Internet.
El sistema de nombres del dominio. DNS (Domain Name System):
Realiza la conversión entre el número IP y un nombre asignado a un servidor. Son
bases de datos distribuidas y jerárquicas a nivel mundial.
Alcazaba.unex.es -> 158.48.151.6
Tablas de dominios DNS:
Dominio
com
edu
gov
int
mil
net
org
Tipo de Organización
Comercial
Educativa
Gubernamental
Internacional
Militar USA
Adm de redes
Organizaciones varias
Dominio
aq
ar
at
…
es
…
País
Antártida
Argentina
Austria
España
NIVEL DE TRANSPORTE
El protocolo orientado a conexiones principal de Internet es el protocolo de control
de transmisión TCP (Transmission Control Protocol), diseñado para proporcionar una
corriente de bytes fiable en una interred no confiable. Fue diseñado para adaptarse
dinámicamente a las propiedades de la red y la posibilidad de muchos tipos de fallos, ya que
comunica redes con diferentes anchos de banda, retardos, tamaños de paquete, etc.
Las entidades de transporte TCP situadas en todas las máquinas origen y destino, se
encargan en la emisión de trocear los mensajes en datagramas IP independientes de hasta 64
Kbytes (en la práctica son de unos 1500 bytes). En el destino se reconstruye la información
creando el mensaje.
La capa TCP se responsabiliza de temporalizar y retransmitir los datagramas y de
reensamblarlos en la secuencia adecuada.
Las conexiones TCP son dúplex integral y punto a punto, i.e., tráfico en ambos
sentidos a la vez y cada conexión tiene dos puntos terminales.
NIVEL DE APLICACIÓN
Contiene las aplicaciones de uso de Internet disponibles para los usuarios. Entre ellas
tenemos:
• TELNET: conexión remota a un equipo multiusuario simulando un terminal. Se trabaja
en modo texto (no gráfico). Se puede utilizar para WAN y para LAN. El equipo servidor
tiene procesos que sondean los requerimientos de conexión de forma continua para
permitir el acceso a sus recursos (en UNIX se llaman daemons). Se necesita identificar al
usuario y su palabra de paso.
• FTP (File Transfer Protocol): protocolo de transferencia de archivos de forma remota a
equipos servidores; necesita usuario y password. Se suele utilizar el ftp anonymous para
permitir el acceso libre.
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): protocolo de transferencia de correo sencillo
estándar en Internet. En UNIX el más extendido es mail.
• Protocolo HTTP (HyperText Transfer Protocol): permiten la edición de páginas escritas
para ser vistas en Internet (WorldWideWeb) que residen en direcciones URL por
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TEMA 4. Arquitectura en sistemas teleinformáticos.
4.1. El sistema Internet.
“navegadores” o aplicaciones de edición. El lenguaje estándar es HTML. Funcionan con el
direccionamiento hipertexto.
• NFS (Network File System): permite la utilización de archivos distribuidos.
• X-WINDOWS: programa para uso estaciones remotas a través de una interface de
ventanas.
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TEMA 4. Sistemas y servicios de comunicación.
SISTEMAS INTRANETS
4.2. Intranets.
Se pueden definir como redes internas de Internet o redes corporativas privadas
basadas en la tecnología y servicios propios de Internet, para su uso propio de una
organización.
Las empresas utilizan la tecnología de Internet para integrar sus sistemas de forma
interna y para ofrecer servicios al exterior (a posibles clientes).
Cuando se considera que una red es una Intranet:
♦ Debe ser una red corporativa empresarial u organizativa que contenga a una o
varias LANs.
♦ Los protocolos deben usar los propios de Internet: TCP/IP. De esta forma se
pueden comunicarse diferentes SO y máquinas de diferentes fabricantes.
♦ Usan los servicios de Internet como ftp, e-mail, y los métodos de acceso a la red
mediante navegadores WWW.
♦ Suelen utilizar enlaces dedicados punto a punto para conectar LANs.
♦ Suele poseer enlace con Internet, para los usuarios de la Intranet y a externos a
ella. (extranet). Deben utilizarse medidas de seguridad extra.
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TEMA 4. Sistemas y servicios de comunicación.
4.2. Intranets.
Ventajas de utilizar Intranets:
♦ Permiten utilizar los recursos de los proveedores de Internet para comunicar
LANs corporativas.
♦ Se tiende a eliminar otros medios de comunicación: FAX, teléfono, papel, etc.
para el intercambio de información entre los usuarios de la empresa.
♦ Permite el acceso a la información de la empresa a posibles clientes, además con
entornos WWW.
♦ Los empleados trabajan de forma más cómoda y rápida, aumentando la
productividad; permitiendo además el teletrabajo desde casa o con empleados
desplazados.
♦ Se puede controlar tanto el acceso de usuarios no autorizados como la salida a
diferentes puntos de los empleados de la organización mediante el uso de los
cortafuegos (firewalls).
Internet
firewall
LAN
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TEMA 4. Sistemas y servicios de comunicación.
SEGURIDAD EN INTERNET E INTRANETS
4.3. Seguridad en Internet e Intranets.
Exigencias en la seguridad de la red:
 Secreto: información sólo accesible por los entes autorizados.
 Integridad: modificación de los recursos e información sólo por los entes autorizados.
 Disponibilidad: recursos disponibles a los entes autorizados.
Categorías de agresión:
 Interrupción: destrucción de la información antes de llegar al destino.
 Interceptación: agresión a la confidencialidad por acceder a un recurso no autorizado.
 Modificación: deterioro de un recurso de un ente no autorizado.
 Fabricación: de información no auténtica en el sistema.
Factores que llevan a hacer Internet inseguros:
 Los Sistemas Operativos no son todo lo seguros que debieran.
 Protocolos y medios de comunicación accesible por otros usuario.
 Confianza y negligencia de usuarios y administradores.
Fuentes de amenazas al sistema:
 Hackers (o piratas): usuarios ajenos al sistema que pueden acceder a información privada,
modificarla o eliminarla. (pueden ser activos o pasivos)
 Virus informáticos: (Caballo de Troya, gusanos y bombas de tiempo)
Soluciones a la inseguridad:
 Reforzar los Sistemas Operativos: control de acceso más activo, posibilidad de auditar
eventos de seguridad, reinicializar recursos accesibles.
 Proteger las comunicaciones:
⇒ IPv6: nuevo protocolo IP que presenta mejoras de privacidad y autentificación.
Realiza el encriptamiento de los datagramas y exige una autentificación del host.
⇒ Firewall: son métodos de protección de una red segura a otra no fiable. Realizan
el bloqueo del tráfico y la permisibilidad de éste.
 Encriptado de la información a todos los niveles.
CRIPTOGRAFÍA
Realiza una recodificación de la información para asegurar su confidencialidad y
autenticidad en una intercepción no deseada. Proporciona comunicaciones seguras en medios
que no los son.
Los mensajes a cifrar conocidos como texto normal (plain text), se transforman por
una función parametrizada por una clave. Se obtiene información llamada texto cifrado
(ciphertext), ilegibles por los intrusos. La función de transformación la realizan los llamados
algoritmos de encriptados, y no suelen ser secretos.
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TEMA 4. Sistemas y servicios de comunicación.
4.3. Seguridad en Internet e Intranets.
Encriptado convencional:
⇒ Encriptado por sustitución
Consiste en reemplazar unas letras por otras conservando el orden. (Julio César).
⇒ Encriptado por transposición
Consiste en cambiar el orden de las letras, pero sin disfrazarlas.
⇒ Relleno de una sola vez
Con el texto transformado en bits, se coge una cadena estándar transformada a bits y se hace
el XOR.
Encriptado por clave secreta:
⇒ DES (Data Encrytion Standard)
Desarrollado por IBM en el 77. El texto normal se cifra en bloques de 64 bits, el algoritmo se
parametriza mediante una clave de 56 bits en 19 etapas.
Algoritmos de clave pública:
Cada usuario dispone de un par de claves, una privada y otra pública. En el origen se
encripta con la pública y se desencripta en el destino con la privada. Intentan que no sea
traumático conocer la clave pública.
⇒ RSA(Rivest, Shamir, Adleman)
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TEMA 4. Sistemas y servicios de comunicación.
REDES ATM
Asychronous Transfer Mode
4.4. Redes ATM.
Las redes ATM (1988 CCITT) se basan en la idea de transferir de forma asíncrona
toda la información en pequeños paquetes de tamaño fijo denominados células.
En la tecnología ATM, por ser de modo asíncrono, la transmisión no es gobernada por
un reloj maestro que mande una serie de caracteres para organizar la comunicación. Las
células llegan de diversas fuentes Se realiza una multiplexación de varias conexiones lógicas
en una única interfaz física.
La transmisión se realiza en paquetes de tamaño pequeño y fijo, por lo que permite
gran flexibilidad (para diferentes tipos de mensajes) y rapidez de transmisión. La secuencia de
transmisión se mantiene para las células, i.e., el orden de salida de las células coincide con el
de llegada en cada canal.
Comparativa entre STM y ATM:
Ancho de banda
Reserva ancho
de banda
Tráficos
Retardo de
conmutación
Latencia
Control de
errores
STM
< 2 Mbps
fija
ATM
< 620 Mbps
bajo demanda
voz y datos
50 – 100 ms
voz, datos y vídeo
10 ms
despreciable
enlace a enlace
significativa
extremo a extremo
El estándar en ATM es efectuar la transmisión a 155 Mbps y hasta 622 Mbps,
enfocado también para largas distancias. Para poder llegar a estas velocidades es obligatorio
utilizar fibra óptica para largas distancias, aunque para LAN se puede utilizar par trenzado o
cable coaxial.
Una célula se compone de 53 bytes de los cuales, 5 son de cabecera y el resto de información.
Encabezado
4
Información
1
48
Equipo A
Adaptador
de A
Equipo B
Adaptador
de B
Equipo C
Adaptador
de C
CONMUTADOR
Esquema de arquitectura básica de ATM
Celda
de A
Celda
de B
Celda
de A
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NODO ATM
TEMA 4. Sistemas y servicios de comunicación.
Niveles de la arquitectura ATM:
NIVEL
Físico
ATM
Adaptación (AAL)
Servicios
4.4. Redes ATM.
ACCION
Conversión a formatos ópticos o electrónicos al medio
creación de cabecera de 5 bytes, conmutación de celdas
Conversión de las estructuras a celdas ATM
Datos, voz, vídeo.
TRANSMISIÓN EN ATM
La transmisión en ATM está orientada a conexiones, es decir, opera internamente con
un elemento básico que se llama canal virtual.
El canal o circuito virtual son conexiones punto a punto entre origen y destino
unidireccionales, por lo que se alcanzan velocidades de transmisión muy grandes. Si
queremos establecer un canal dúplex de comunicación se deberán establecer dos circuitos
virtuales.
Se llaman circuitos virtuales porque cuando se realiza una conexión, no es necesario
realizar una conexión física entre origen y destino, sino que se escoge una ruta desde el origen
hacia el destino, y todos los conmutadores (enrutadores) crean un enlace en su tabla de
conexiones para esa comunicación.
Tipos de conexiones en ATM:
• circuitos virtuales permanentes: son circuitos de conexión virtual alquilados para el
establecimiento continuo de una conexión. (Por ejemplo, alquilado para varios meses).
• circuitos virtuales conmutados: las comunicaciones se establecen de forma dinámica
cuando se necesitan y se liberan inmediatamente después.
Uso de canales virtuales en ATM:
En todos los casos se preserva la integridad de la secuencia de celdas.
 Entre usuarios finales: transmisión de extremo a extremo de datos o señales de control.
 Entre un usuario final y una entidad de red: para la solicitud de establecimiento de
canal virtual, o para indicar que se va a utilizar un canal.
 Entre dos entidades de red: para regular el tráfico de red, y para la construcción de los
canales virtuales.
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TEMA 4. Sistemas y servicios de comunicación.
4.3. Servicios RDSI.
SERVICIOS RDSI Red Digital de Servicios Integrados
(ISDN: Integrated Services Digital Network)
Surge para suplantar a la red telefónica básica conmutada. Este tipo de red ofrece una
serie de servicios de comunicaciones a gran velocidad y fiabilidad.
Sus características principales son:
• Es una red para largas distancias de comunicación digital.
• Las conexiones se producen de extremo a extremo.
• Es un estándar bien definido y se impone como universal. (a través del CCITT e
ISO)
• Proporciona servicios de comunicaciones de alta calidad: voz, datos, televisión,
vídeo,…
• Dispone de múltiples canales de comunicación duplicados (de extremo a extremo),
realizando la multiplexión en el tiempo.
• No está limitada en alcance (se suele llamar EuroRDSI).
• Es conmutada y orientada a conexión, i.e., se realiza (si no utilizamos contratos
permanentes) un enlace para comunicación iniciada.
1995
1996
1998
14.000 líneas contratadas
todas las ciudades de > 50.000 habitantes
todas las poblaciones > 4.000 habitantes
RDSI de BANDA ESTRECHA
N-ISDN
La idea es mejorar las comunicaciones básicas en la red telefónica conmutada
existente, mediante canales de comunicación de alta velocidad y empleando tecnología
digital. La velocidad de transmisión básica es a 64 kbps (llega hasta los 2 Mbps). Se suele
emplear también para acceso a Internet a alta velocidad (144 kbps).
Arquitectura de N-ISDN:
Todas las transmisiones de datos se tratan como un flujo de información por la
línea (tanto voz, datos, imágenes, …)
Existen dos dispositivos terminales de red donde se enganchan todos los equipos con
comunicaciones digitales. Cuando tenemos pocos equipos conectados basta con los NT1.
Para empresas con varias conexiones digitales es necesario agregar un central ramal
privado NT2.
CENTRAL
RDSI
CENTRAL
RDSI
NT1
NT2
NT1
Otros
Servicios
Otros
Servicios
LAN
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TEMA 4. Sistemas y servicios de comunicación.
4.3. Servicios RDSI.
RDSI de BANDA ANCHA B-ISDN
Permite velocidades de hasta 2 Mbps (y llegará a los 600 Mbps) y se basa enteramente
en la tecnología ATM, por lo que sigue los estándares de comunicación mediante
circuitos virtuales.
Requiere medios de comunicación muy rápidos; serán usados para televisión por cable, y
transmisión de datos a alta velocidad. Como en ATM, se emplean circuitos virtuales
permanentes y conmutados.
Funcionamiento:
Cuando llega un paquete, el conmutador inspecciona el encabezado del paquete para
averiguar al circuito virtual al que pertenece; busca el circuito virtual en sus tablas, si no
existe el canal virtual se crea en las tablas y se envía por ese circuito la celda.
En los circuitos virtuales permanentes, el canal de comunicación está asignado en las
tablas de forma estática.
-
o–
NOTA: Se recuerda que este texto NO son los apuntes de la asignatura, sólo
corresponde a las transparencias guía expuestas en clase; pueden
existir erratas que deberán ser contrastadas con los libros de texto o
serán discutidas en clase. La materia requerida en la asignatura será la
desarrollada en clase y la que aparece en la bibliografía del temario.
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TEMA 4. Sistemas y servicios de comunicación.
INTERNET 2
4.4. Internet 2.
Actualmente en Internet, hay 60 millones de páginas Web y circulan diariamente 100.000
mensajes e-mail.
Internet 2 (1996) surge como el campo de pruebas para protocolos y otras tecnologías
que se llevarán a Internet.






Ámbito académico y científico.
Mayor velocidad, con reservas del ancho de banda según necesidades (de 25 a 100
Mbps).
Protocolo IPv6.
Cuna de las versiones 3, 4, …
Busca la arquitectura de sistemas distribuidos (no cliente-servidor).
Aplicaciones novedosas: servicios de videoenseñanza, telecirugía, bibliotecas
digitales, mundos virtuales, etc.
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