Redes - Universidad de Murcia
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(07BJ) (05BR) Redes Redes de Computadores Tema 1 Introducción a las redes de computadores Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores Índice 1. Introducción 1.1 Aplicaciones de las redes 1.2 Esquema general de comunicación 2. Conceptos básicos ([FOR07] C1) 2.1 Configuración del enlace 2.2 Modos de comunicación 2.3 Topologías 2.4 Escala de la red: LAN, MAN y WAN 3. Arquitectura de red ([STA04] C2.2 o [TAN03] C1.3) 4. Modelos de referencia 4.1 El modelo de referencia OSI ([STA04] C2.3) 4.2 El modelo de referencia TCP/IP ([STA04] C2.4) 2 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores Índice 1. Introducción 1.1 Aplicaciones de las redes 1.2 Esquema general de comunicación 2. Conceptos básicos ([FOR07] C1) 2.1 Configuración del enlace 2.2 Modos de comunicación 2.3 Topologías 2.4 Escala de la red: LAN, MAN y WAN 3. Arquitectura de red ([STA04] C2.2 o [TAN03] C1.3) 4. Modelos de referencia 4.1 El modelo de referencia OSI ([STA04] C2.3) 4.2 El modelo de referencia TCP/IP ([STA04] C2.4) 3 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 1.1 Aplicaciones de las redes En entornos empresariales: • Compartición de recursos físicos o lógicos con independencia de su ubicación • Servidor de impresión, servidor de ficheros, etc. • Ejemplo típico del modelo cliente/servidor • Medio de comunicación eficiente • email, videoconferencia, herramientas de trabajo cooperativo • e-Business • e-Commerce • Procesamiento distribuido • Mayor escalabilidad (facilidad para adecuarse a las necesidades futuras de la empresa), mejor relación coste/rendimiento, y mayor tolerancia a fallos que los supercomputadores 4 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 1.1 Aplicaciones de las redes En entornos domésticos: • Compartición de recursos físicos o lógicos locales • Acceso a información remota • Periódicos, revistas y bibliotecas digitales • Medio de comunicación entre personas • Chat, IM, VoIP, etc. • Ejemplo típico del modelo peer-to-peer • Entretenimiento interactivo • e-Commerce • e-Learning 5 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 1.1 Aplicaciones de las redes Consideraciones sociales: • Derecho de los empleados/empleadores • Protección de datos de carácter personal • Libertad de expresión • Privacidad • Virus • Spam • Phishing •… 6 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 1.2 Esquema general de comunicación Redes de comunicación de datos • Necesidad de transmisión de información • Componentes físicos: • Hosts (+ interfaz de red) • Red: conjunto de dispositivos autónomos (nodos) con capacidad de interconexión • Canal de comunicación: línea o enlace de transmisión eléctrica u óptica, o radio • Componentes lógicos: • Información: datos/instrucciones codificados que tanto el host origen como el host destino pueden manipular • Software: manipula/transforma la información a transmitir • Comunicación de datos: movimiento de información codificada entre el host origen y el destino por la red 7 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 1.2 Esquema general de comunicación Comunicación de datos: • Entre usuarios • Entre ordenadores • Entre el ordenador y la red 8 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores Índice 1. Introducción 1.1 Aplicaciones de las redes 1.2 Esquema general de comunicación 2. Conceptos básicos ([FOR07] C1) 2.1 Configuración del enlace 2.2 Modos de comunicación 2.3 Topologías 2.4 Escala de la red: LAN, MAN y WAN 3. Arquitectura de red ([STA04] C2.2 o [TAN03] C1.3) 4. Modelos de referencia 4.1 El modelo de referencia OSI ([STA04] C2.3) 4.2 El modelo de referencia TCP/IP ([STA04] C2.4) 9 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 2.1 Configuración del enlace Punto a punto • Canales de comunicación individuales entre pares 10 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 2.1 Configuración del enlace Multipunto o difusión • Canal de comunicación compartido • Campo de dirección (difusión y multidifusión) • Asignación del canal (estática o dinámica) • Arbitraje (centralizado o distribuido) 11 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 2.2 Modos de comunicación Símplex • Unidireccional Semi-dúplex • Bidireccional no simultánea Full-dúplex o dúplex • Bidireccional simultánea 12 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 2.3 Topologías Star Malla Bus Ring 13 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 2.4 Escala de la red Redes de área local (LAN) • Redes privadas (pocos kilómetros) • Difusión (10/100/1000 Mbps) • Topología en árbol, bus, anillo o estrella • Su tamaño restringido permite usar diseños específicos 14 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 2.4 Escala de la red Redes de área metropolitana (MAN) • • Redes privadas o públicas de ámbito metropolitano Interconexión de varias LAN / Red de TV por cable 15 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 2.4 Escala de la red Redes de área extensa (WAN) • Hosts (privados) • Sistema final, ES, o DTE • Subred (compañía telefónica o ISP): • Línea o enlace de transmisión • Elemento de conmutación/router/encaminador/enrutador • Sistema intermedio, IMP o DCE • Punto a punto: encaminamiento / congestión • Topología irregular (almacenamiento y reenvío) 16 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 2.4 Escala de la red Red Académica Española (RedIris) • Universidades y centros de I+D españoles 17 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 2.4 Escala de la red Red Académica Española (RedIris) 18 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 2.4 Escala de la red GÉANT • 3,500 research/education institutions in 33 countries 19 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 2.4 Escala de la red 20 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores Problemas Problema 1. Un paquete es enviado por un ordenador de la Universidad de Murcia hacia un servidor del Diario Clarín (www.clarin.com) que se encuentra en Argentina? • ¿Cuántos routers crees que atravesaría y qué ruta • seguiría un paquete? Sol.: Visual Route 2008 (www.visualroute.com) 21 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores Índice 1. Introducción 1.1 Aplicaciones de las redes 1.2 Esquema general de comunicación 2. Conceptos básicos ([FOR07] C1) 2.1 Configuración del enlace 2.2 Modos de comunicación 2.3 Topologías 2.4 Escala de la red: LAN, MAN y WAN 3. Arquitectura de red ([STA04] C2.2 o [TAN03] C1.3) 4. Modelos de referencia 4.1 El modelo de referencia OSI ([STA04] C2.3) 4.2 El modelo de referencia TCP/IP ([STA04] C2.4) 22 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 3. Arquitectura de red División jerárquica en capas o niveles Cada capa realiza un conjunto de tareas relacionadas Cada capa proporciona servicios a la capa superior (ocultando todos los detalles de implementación) usando únicamente servicios de la capa inferior Las entidades en la misma capa pero en distintos hosts reciben el nombre de procesos pares Los procesos pares dialogan mediante un protocolo Al conjunto de capas (conjuntos de servicios) y protocolos usados en cada capa se le denomina arquitectura de red (pila de protocolos) 23 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 3. Arquitectura de red Ejemplo: arquitectura de red de 5 capas o niveles 24 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 3. Arquitectura de red Servicios, protocolos e interfaces • Servicio: especificación funcional de las tareas realizadas por cada capa o nivel • Cada proceso par se identifica mediante un SAP (Service Access Point) o punto de acceso al servicio • Protocolo: reglas y convenciones que determinan la • sintaxis, la semántica y la temporización de la comunicación entre procesos pares Interfaz: conjunto de primitivas que proporcionan un servicio 25 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 3. Arquitectura de red Tipos de servicios • Servicio Orientado a Conexión • Establecimiento, transmisión de datos, liberación • Entrega en orden de la secuencia de bytes transmitida • Servicio No Orientado a Conexión • Cada mensaje lleva la dirección del destinatario • No garantiza la entrega en orden • Servicio Confirmado • Con acuse de recibo • Servicio No Confirmado • Sin acuse de recibo Servicio de datagramas: servicio no orientado a conexión no confirmado 26 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 3. Arquitectura de red Flujo de información entre capas • Comunicación vertical-horizontal-vertical 27 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 3. Arquitectura de red Arquitectura de red = Capas (servicios) + Protocolos 28 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores Problemas Problema 2. Cada PDU de la capa N se puede encapsular en varias PDU de la capa (N-1) (fragmentación), y varias PDU de la capa N se pueden agrupar en una única PDU de la capa (N-1) (agrupamiento). • En la segmentación, ¿es necesario que cada segmento • del nivel (N-1) contenga una copia de la cabecera del nivel N? En el agrupamiento, ¿es necesario que cada una de las PDU de la capa N conserve su cabecera o basta una única cabecera de la capa N? 29 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores Índice 1. Introducción 1.1 Aplicaciones de las redes 1.2 Esquema general de comunicación 2. Conceptos básicos ([FOR07] C1) 2.1 Configuración del enlace 2.2 Modos de comunicación 2.3 Topologías 2.4 Escala de la red: LAN, MAN y WAN 3. Arquitectura de red ([STA04] C2.2 o [TAN03] C1.3) 4. Modelos de referencia 4.1 El modelo de referencia OSI ([STA04] C2.3) 4.2 El modelo de referencia TCP/IP ([STA04] C2.4) 30 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 4.1 El modelo de referencia OSI Modelo de referencia OSI (Interconexión de Sistemas Abiertos) Propuesto por la ISO (Organización Internacional de Estandarización) Criterios para definir las capas • Agrupar funciones similares en la misma capa • Cada capa debe realizar una función bien definida • La función de cada capa debe facilitar la definición de • • protocolos estandarizados internacionalmente Minimizar el flujo de información a través de las interfaces entre capas adyacentes Equilibrar funcionalidad y número de capas 31 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 4.1 El modelo de referencia OSI Esbozo de las 7 capas o niveles del modelo OSI • • • • • • • Físico. Especificaciones mecánicas y eléctricas del interfaz y del medio de transmisión, tipo del medio de transmisión, codificación, sincronización de bit, configuración del enlace, modo de comunicación, topología física, velocidad de transmisión, etc. Enlace. Tramas, direccionamiento físico, sincronización de trama, control de flujo, control de errores, control de acceso, etc. Red. Paquetes, direccionamiento lógico, encaminamiento, control de la congestión, interconexión de redes heterogéneas, etc. Transporte. Comunicación de extremo a extremo, segmentación y reensamblaje, identificación (puntos de servicio), multiplexión, control de flujo y errores de extremo a extremo, etc. Sesión. Control del diálogo, puntos de verificación (checkpoints) Presentación. Sintaxis y semántica de la información, es decir, representación, compresión y seguridad Aplicación. Transferencia de archivos, correo electrónico, mensajería instantánea, conexión remota, etc. 32 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 4.1 El modelo de referencia OSI Esquema de las capas del modelo OSI 33 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 4.2 El modelo de referencia TCP/IP Modelo de referencia TCP/IP • Anterior al modelo OSI propuesto por la ISO • Origen en la red experimental ARPANET de ARPA • • (Advanced Research Projects Agency) para interconexión de diferentes redes Toma su nombre de sus dos protocolos principales Capa de red • Protocolo IP (Internet Protocol) • Entrega de datagramas desde host origen hasta host destino • (protocolo no orientado a conexión no confirmado) Encaminamiento y control de la congestión 34 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 4.2 El modelo de referencia TCP/IP Modelo de referencia TCP/IP • Capa de transporte (extremo a extremo) • TCP (Transmission Control Protocol): • Entrega en orden y garantizada de la secuencia de bytes transmitida (protocolo orientado a conexión confirmado) • UDP (User Datagram Protocol): • Entrega no garantizada de mensajes que pueden llegar fuera de orden (protocolo no orientado a conexión no confirmado) TCP / UDP IP 35 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 4.2 El modelo de referencia TCP/IP Esquema de las capas del modelo TCP/IP 36 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 4.2 El modelo de referencia TCP/IP Flujo de información en el modelo TCP/IP. Ejemplo 1: • Puntos de acceso al servicio (puertos) 37 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 4.2 El modelo de referencia TCP/IP Flujo de información en el modelo TCP/IP. Ejemplo 2: • Direccionamiento lógico vs. direccionamiento físico 38 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 4.2 El modelo de referencia TCP/IP Internet hoy en día… 39 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores 4.2 El modelo de referencia TCP/IP Comparación entre el modelo OSI y TCP/IP • TCP/IP no distingue claramente entre servicio, • • protocolo e interfaz como hace OSI TCP/IP se ajusta mejor a la realidad puesto que se definió a partir de protocolos ya existentes TCP/IP no sirve para redes que no los usen 40 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores Problemas Problema 3. Un proceso desea enviar un mensaje de L bytes a su proceso par utilizando una conexión TCP existente. El segmento TCP consta de un mensaje más una cabecera de 20 bytes. El segmento es encapsulado en un paquete IP que tiene 20 bytes adicionales de cabecera. A su vez, el paquete IP es incluido en una trama Ethernet que tiene 18 bytes de cabecera y de cola. • ¿Qué porcentaje de los bytes transmitidos en la capa física corresponden al mensaje emitido si L es igual a 100 bytes, 500 bytes ó 1000 bytes? 41 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores Resumen Enlaces punto a punto y multipunto Transmisión símplex, semi-dúplex y full-dúplex Topología de la red: malla, estrella, bus y anillo Escala de la red: LAN, MAN y WAN Concepto de arquitectura de red • Jerarquía de capas o niveles • Diferencia entre interfaz, servicio y protocolo Modelos de referencia: • OSI (teórico) • TCP/IP (práctico) 42 Tema 1 Introducción a las Redes de Computadores RedIRIS: http://www.rediris.es/ GÉANT: http://www.geant.net/ Protocolos: http://www.protocols.com/ RFCs: http://www.ietf.org/rfc.html • RFC 2500: Internet Official Protocol Standards Referencia • WIKIPEDIA: http://www.wikipedia.org/ • Acrónimos: http://www.acronymfinder.com • TechFest: http://www.techfest.com/networking/ • TechWeb: http://www.techweb.com/encyclopedia/ • Webopedia: http://www.webopedia.com/networks/ 43
