Presentación de la asignatura: Temario y evaluación Introducción

Sistemas de Transportes de Datos (STD)
Presentación de la asignatura:
Temario y evaluación
3. Protocols UDP i TCP
3.1 El protocol UDP
1. Introducció
3.2 Funcionalitats de TCP
1.1 Model de referencia OSI
3.2.1 Control d'errors
1.2 Arquitectura TCP/IP
3.2.2 Control de fluxe
1.3 Ethernet i PPP
3.2.3 Control de la congestió
1.4 loopback interface i MTU
3.3 Els estats de TCP
2. Protocol IP
3.3.1 Establiment de la conexió (3WHS)
2.1 Funcions d'IP
3.3.2 Finalització de la conexió
2.2 Adreces IP
3.4 Sockets
2.3 Funcionalitat dels routers
3.5 RPCs
2.4 Encaminament (RIP, OSPF)
4. Aplicacions bàsiques
2.5 ICMP
4.1 DNS
2.6 IPv6
4.2 HTTP bàsic
4.3 Firewalls i servidors proxy
La nota final Nf serà
si Ne >= 4 Nf = 0,85 Ne + 0,15 Nl sino Nf = MIN(4, 0.85 Ne + 0.15 Nl)
on: Ne: Nota examen final. Nl: Nota pràctiques de laboratori (obligatòries).
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Arquitectura
Computadores
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Tema I: Introducción (Entrega 1)
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Grupo de Aplicaciones Telemáticas
UPC
Introducción: Interconexión de
redes
• Objetivo: permitir intercambiar información a
aplicaciones que se ejecutan en máquinas
distintas.
• Contexto:
– En las máquinas puede haber varias aplicaciones
ejecutándose simultáneamente.
– Las máquinas pueden estar conectadas a redes
locales distintas y de tecnologías diferentes.
– Muchas de las aplicaciones (ftp, telnet, etc) se
basan en el mantenimiento de un “diálogo” entre
programas que se ejecutan en las máquinas (pe
aplicaciones del tipo cliente/servidor).
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Computadores
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Grupo de Aplicaciones Telemáticas
UPC
Introducción: Interconexión de
redes
• Necesidades genéricas:
– Gestionar el diálogo entre los programas (nivel de
TCP).
– Hacer llegar la información de una máquina a otra
(nivel de IP).
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• Necesidad de dispositivos físicos específicos
y de software de comunicaciones que
implementen protocolos de comunicación
(TCP/IP), estructurado en niveles que se
dividan el trabajo necesario para satisfacer
las necesidades antes mencionadas.
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Grupo de Aplicaciones Telemáticas
UPC
Juan Carlos Cruellas Ibarz. Curso 2000/2001. Q1
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Sistemas de Transportes de Datos (STD)
Tema I: Introducción (Entrega 1)
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Visión de IP
1. Situación de partida:
Aplicación A Aplicación A (cliente)
dialoga con ap. B
(servidor).
FDDI
2. Las máquinas que las
ejecutan están en redes
diferentes.
3. Se necesita un camino
que vaya de una red a
otra: deben deben interRouter
conectarse a otras .
4. La interconexión de
redes necesita:
a. Dispositivos físicos
de interconexión
(Routers)
b. Conjunto de protocolos (TCP/IP) .
Token Ring
Aplicación B
WAN
LAN
FDDI
Departamento
Arquitectura
Computadores
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Grupo de Aplicaciones Telemáticas
UPC
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Visión de IP
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Aplicación A
Aplicación B
@IPA
@IPB
FDDI
LAN
1. Cada máquina debe
tener un identificador
único en este entorno
de redes interconectadas
(Internet): DIRECCIÓN IP
WAN
2
Router
FDDI
Token Ring
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Arquitectura
Computadores
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2. La máquina A enviará
información a:
i. Otra máquina de la
misma red local o…
ii. A una máquina de otra
red. En tal caso, el primer destinatario será
el Router.
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3. En ambos casos, la
información debe circular
en la red local (Ethernet,
pe), siguiendo las
normas de ésta.
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UPC
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Visión de IP
Aplicación A 4. El router debe encami@IPA
nar la información hacia
la máquina destinataria B.
FDDI
La información irá de
router en router hasta llegar a la red destinataria y
allí le es entregada a B
Aplicación B
@IPB
LAN
WAN
FDDI
Router
ISP local
RTC
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Arquitectura
Computadores
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Modem
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5. La interconexión de
redes también debe permitir acceso a usuarios
individuales a los que un
proveedor de acceso les
suministra servicio a
través de la red telefónica
conmutada (PPP y LCP)
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Token Ring
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Sistemas de Transportes de Datos (STD)
Tema I: Introducción (Entrega 1)
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Visión de TCP
– Cliente y servidor mantienen un “diálogo” entre sí haciendo
uso de los servicios del software TCP.
– TCP debe soportar la gestión de dicho diálogo (solicitud de
petición de conexión, mantenimiento de la misma,
finalización).
– TCP debe asegurar una entrega de datos sin error a las
aplicaciones que dialogan (Control de errores)
– TCP debe ser capaz de atender a varias aplicaciones,
diferenciando una de otra (multiplexación).
– TCP debe evitar el desbordamiento de una aplicación “lenta”
en el consumo de información que es generada por una
aplicación remota “rápida” (Control de Flujo).
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Arquitectura
Computadores
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Grupo de Aplicaciones Telemáticas
UPC
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Visión de TCP
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– TCP no debe contribuir a agravar situaciones de congestión
en zonas de Internet enviando información sin más a la
misma cuando se detecta una situación de comienzo de
congestión (Control de congestión). En lugar de ello debe
reducir el ritmo de envío de información hasta que la
situación de congestión haya pasado.
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Grupo de Aplicaciones Telemáticas
UPC
Interconexión de redes.
Requisitos
• Suministrar enlace entre redes heterogéneas.
• Disponer del encaminamiento y entrega de los datos entre
procesos en redes distintas.
• Habilitar servicios estadísticos del uso de las redes y
mantenimiento de información de estado.
• Proveer los servicios anteriores sin exigir cambios en la
arquitectura de las redes que se conectan, acomodando
diferencias en:
–
–
–
–
–
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Los esquemas de direccionamiento.
Los tamaños máximos de los paquetes.
Los mecanismos de acceso.
Los timeouts.
El tratamiento y recuperación de los errores.
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Sistemas de Transportes de Datos (STD)
Tema I: Introducción (Entrega 1)
Interconexión de redes.
Requisitos
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– Los informes de estado, facilitando información del estado de la
interconexión de las redes.
– Las técnicas de encaminamiento.
– El control de acceso de los usuarios.
– El servicio orientado o no orientado a la conexión (circuitos
virtuales o datagrama).
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Computadores
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Grupo de Aplicaciones Telemáticas
U PC
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Interconexión de redes. Funciones
• Encapsulación. Datos de aplicaciones insertados en
secuencias estructuradas de bits, construidas por los diferentes
protocolos en las que se hallan presentes también direcciones,
códigos detectores de error e información de control.
• Segmentación y reensamblado. Las redes sobre las que viaja
la información suelen imponer limitaciones a los tamaños
máximos de las tramas, distintas a los tamaños de los datos
generados por las aplicaciones y procesos que se comunican.
• Direccionamiento. Sirve para que dos entidades lejanas se
identifiquen sin ambigüedad. Cada red posee un sistema de
direccionamiento propio (Ethernet, p.e.). Servicio de
interconexión de redes: direccionamiento único que trabaje
armoniosamente con los esquemas de las diferentes redes. En
IP, pe, una máquina tendrá una @IP (propia y permanente o
cedida por alguien mientras dure la comunicación).
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Grupo de Aplicaciones Telemáticas
UPC
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Interconexión de redes. Funciones
• Encaminamiento. Cómo hacer llegar los datos al “host” en el
que reside la aplicación que los espera.
• Control de la conexión (asociación lógica entre dos
entidades): establecimiento de conexión, transferencia de
datos, finalización de conexión.
• Control de flujo. Las máquinas que alojan las aplicaciones
pueden ser muy diferentes: hay que acomodar los flujo de
información intercambiados.
• Control de errores.
• Secuenciamiento (entrega ordenada -en servicios orientados a
conexión- y no duplicada de datos).
• Multiplexación. Una misma máquina puede albergar diferentes
aplicaciones que dialoguen con otras aplicaciones remotas. Los
datos llegados desde la red deben ser dirigidos a la aplicación
que debe procesarlos.
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Arquitectura
Computadores
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Sistemas de Transportes de Datos (STD)
Tema I: Introducción (Entrega 1)
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Interconexión de redes. Funciones
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• Servicios de transmisión: prioridad, grado de servicio,
seguridad, etc.
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Departamento
Arquitectura
Computadores
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Grupo de Aplicaciones Telemáticas
UPC
Arquitectura multinivel y
encapsulamiento
APLICACIÓN
Datos
Los protocolos se estructuran
en niveles.
Cada nivel se encarga de un
conjunto de tareas relacionadas entre sí.
El conjunto de protocolos
se instalan en una máquina
Nivel 4
Cab. N4 Datos
Nivel 3
Cab. N3 Cab. N4 Datos
Nivel 2
Cab. N2 Cab. N3 Cab. N4 Datos
Nivel 1 Cab. N1 Cab. N2 Cab. N3 Cab. N4 Datos
Redes Interconectadas
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Arquitectura
Computadores
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La aplicación (que intercambia
información con la que está
instalada y ejecutándose en
otra máquina) genera
información
Se pasa esa información
al nivel superior de la torre de
protocolos, que le añade una cabecera (encapsulamiento) con información necesaria para la comunicación.
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Cada nivel pasa lo obtenido
al inferior, que le añade una
cabecera (identificadores de
máquinas, de procesos, núm.
de secuenca, etc.), hasta que
se envíaa la línea física una
secuencia de bits con una
estructura determinada
y reconocible (trama).
Grupo de Aplicaciones Telemáticas
UPC
Arquitectura multinivel y
encapsulamiento
A la máquina destinataria
llega una trama cuyo origen
es otra máquina que puede
estar en otra red.
Datos
APLICACIÓN
Cab. N4 Datos
Nivel 4
Cab. N3 Cab. N4 Datos
Nivel 3
Cab. N2 Cab. N3 Cab. N4 Datos
Nivel 2
Cab. N1 Cab. N2 Cab. N3 Cab. N4 Datos
Nivel 1
Esa trama se pasa al nivel
inferior de la torre de
protocolos, que le quita la
cabecera y pasa el resto
al nivel inmediatamente
superior.
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Cada nivel pasa lo obtenido
al superior, quien quita una
cabecera, hasta que al final
quedan solamente los datos
que se ceden a la aplicación.
Redes Interconectadas
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Sistemas de Transportes de Datos (STD)
Tema I: Introducción (Entrega 1)
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Arquitectura TCP/IP
• Determinada en gran medida por tres clases de agentes:
– Procesos: agentes que se comunican intercambiando datos.
– Ordenadores en los que se ejecutan los procesos (normalmente
varios de forma simultánea).
– Redes que conectan los ordenadores.
• Transferir datos de un proceso a otro consiste en:
– Hacer que los datos lleguen desde el ordenador en el que reside el
proceso que los generó al ordenador donde reside el proceso
destinatario (un nivel: IP).
– Hacer que el ordenador transfiera esos datos al proceso
destinatario (otro nivel: TCP) de forma fiable y ordenada.
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• Los niveles identificados son pues:
– Acceso a la red
– Interconexión de redes (internet: IP)
– Control de transporte (Transport Control Protocol: TCP)
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Arquitectura TCP/IP
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– Procesos
• Acceso a la red: Se ocupa del intercambio de datos entre el “host” y la
red a la cual está conectado. Evita al resto de niveles de tener que
preocuparse de la tecnología de red.
– Encapsulado de información en trama de la red en cuestión.
– Determinación de la dirección (en ESA red) a la que enviar la trama (un
“host” si en él reside el proceso destinatario o un router si dicho proceso
reside en un “host” conectado a otra red). En definitiva, el nivel de
interconexión de redes (IP) conoce la dirección IP del “host” donde reside el
proceso destinatario, que es diferente.
– Habrá tantos interfaces como redes distintas a las que los “hosts” pueden
ser conectados.
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• Internet Protocol (IP): Se ocupa de intentar hacer llegar los datos de
un “host” conectado a una red a otro “host” conectado a cualquier red.
– Debe definirse un sistema de identificación no ambiguo de los “hosts”
involucrados: sistema de direccionamiento.
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Arquitectura TCP/IP
– Debe definir una estructura propia con cabeceras de información propia del
nivel: datagrama.
– Debe ajustar el tamaño de las secuencias de bits que pasa al nivel de
acceso a la red al admitido por ésta (fragmentación y reensamblado).
– Debe resolver el problema del encaminamiento (determinación y gestión
de la ruta que cada datagrama seguirá).
– Debe gestionar la solicitud (mapeado) de potenciales servicios adicionales
que algunas redes pueden suministrar (prioridades, etc).
– En realidad la entrega de los datagramas NO está garantizada. Si hay un
error, se intenta informar al remitente, pero tal notificación NO está
garantizada.
– Con ayuda del ICMP puede hacer uso de rudimentos de control de flujo.
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• Transport Control Protocol (TCP): Se ocupa de hacer llegar los datos
de forma ordenada y fiable al proceso destinatario.
– Implanta una comunicación orientada a la conexión (circuito virtual), por lo
que debe encargarse del control de la conexión entre los procesos.
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Sistemas de Transportes de Datos (STD)
Tema I: Introducción (Entrega 1)
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Arquitectura TCP/IP
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– Debe poner en pie un sistema de transporte de datos fiable que incluye, etre
otras cosas:
• Un sistema de control de errores.
• Un control de flujo.
• Entrega ordenada de los datos.
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– Debe gestionar la multiplexación (entregar los datos llegados al proceso
destinatario de entre todos los que se están ejecutando).
– Debe ser capaz de informar de errores en el entorno de interconexión de
redes de los cuales no es posible recuperarse.
– Debe proveer con mecanismos para “marcar” de forma especial
determinados datos (para hacer que el TCP destinatario los pase a la
aplicación tan pronto como le lleguen, por ejemplo).
Departamento
Arquitectura
Computadores
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Grupo de Aplicaciones Telemáticas
UPC
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Arquitectura TCP/IP
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apl.
apl.
apl.
Traceroute
Nivel de
Proceso
FTP
Nivel de
Proceso
SMTP
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Puerto
TCP
UDP
ICMP
Nivel de
Transporte
IP
ARP
Nivel de
Transporte
Nivel de Red
Nivel de Red
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Nivel de Red
RARP
Interfaz Red
Interfaz Red
Driver
Interfaz Red
Red Física
Departamento
Arquitectura
Computadores
Red Física
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UPC
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Encapsulamiento en TCP/IP
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Usuario
Datos Usuario
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Aplicación (FTP)
Cab. FTP Datos Usuario
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Cab. TCP/UDP Cab. FTP Datos Usuario
Sistema
TCP/UDP
Operativo
IP
Driver
Cab. IP Cab. TCP/UDP Cab. FTP Datos Usuario
Cab. Eth. Cab. IP Cab. TCP/UDP Cab. FTP Datos Usuario
Departamento
Arquitectura
Computadores
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Grupo de Aplicaciones Telemáticas
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Sistemas de Transportes de Datos (STD)
Tema I: Introducción (Entrega 1)
Open Systems Interconnection
(OSI)
•
•
•
•
•
•
•
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Físico
Red
Enlace
Físico
Físico: Especificaciones que permiten la transmisión de bits como señales eléctricas a través de las líneas.
Enlace:Define estructura (trama) que permite reconocer información dentro de un flujo de bits. Define también
servicios de control de flujo de información, detección de errores, y control de acceso en redes con medio
compartido.
Red: Define un sistema de direccionamiento global, gestión del encaminamiento, orientado a conexión o no
conexión y control de congestión.
Transporte: Asegura el envío fiable de información y control de flujo y errores extremo a extremo.
Sesión: Establece y gestiona una sesión entre entidades del nivel superior (presentación) (puntos de
sincronización en transferencias muy largas para no tener que volver a empezarlas si hay problemas).
Presentación: Servicios de representación y codificación de la información.
Aplicación: Protocolos de aplicaciones que utilizan la red (correo electrónico, intercambio de ficheros, terminal
remoto, etc.).
Departamento
Arquitectura
Computadores
 J.C. Cruellas
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Grupo de Aplicaciones Telemáticas
U PC
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Gestación de TCP/IP
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•
•
•
•
En 1960 se crea DARPA
(Defense Advanced
Research Projects
Agency) dentro del DOD
(Dpto. de Defensa).
Se investiga las redes de
conmutación de paquetes y surge ARPANET
Con el tiempo, se
diversificó la
interconexión (lineas
punto a punto, satélites,
etc.): ello fuerza al inicio
de los estudios en la
interconexión de redes
heterogéneas.
Se añaden grupos de
investigación. En 1979 se
funda el ICCB (Internet
Control and Configuration
Board) para coordinar y
Departamento
Arquitectura
Computadores
•
•
•
•
guiar el diseño de la
arquitectura y protocolos.
En los 80 los protocolos
básicos ya están listos
(RFCs de TCP e IP en
1981).
1983: ARPANET dividida
en 2: ARPANET
(investigación) y MILNET
(uso militar).
Se conectan cada vez
más redes: Internet.
Se sigue política de bajo
coste financiando a:
–
–
Bolt Beranek and
Newman Inc. Para
implementar TCP/IP y
Universidad de
California para integrarlo
en sus máquinas UNIX
(Berkley soft. Distrib.)
 J.C. Cruellas
•
Berkley incorporó además
–
–
•
Utilidades para servicios
de red que recuerdan a
comandos UNIX
Una abstracción que
permite a las
aplicaciones acceder a
los servicios ofrecidos
por TCP/IP, conocidos
como sockets.
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En 1986 aparece la
NFSNET (por iniciativa de
la National Science
Foundation), que se
incorporó a ARPANET y
financió la incorporación
de redes regionales.
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U PC
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