Post on 12-Nov-2014
description
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Arquitectures de xarxa
Arquitectures de comunicacionsArquitectures de comunicacions
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Protocol de comunicacions
Els protocols sovint són públics i són normatives o recomanacions de les associacions d'estàndards
Un protocol (en societat o política) també és un conjunt de regles que cal observar pel que fa a l’etiqueta, les presidències, etc., en les cerimònies i en les relacions oficials
Exemples: Protocols IP, HTTP, TCP, FTP (la P és sempre de protocol)
És el conjunt de regles perfectament organitzades i convingudes per mutu acord que especifiquen l'intercanvi de dades o ordres durant la comunicació entre els nodes que formen part d'una xarxa
Atenció: En la vida real els protocols no són obligatoris però en les comunicacions són IMPRESCINDIBLES
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Exemple de protocol. Telèfon
Passos d'una trucadaPassos d'una trucadaDespenjar el telèfon a l'emissorEsperar to. Si no hi ha to tornar a penjar/despenjarMarcar el número de telèfon del receptorSi el receptor esta ocupat sona el to de comunicant. Si el receptor no comunica, sonen els tons de trucada a l'emissor i el timbre al receptor.El receptor despenja el telèfon (accepta la comunicació)L'emissor i el receptor es comuniquen (comunicació full-duplex)L'emissor o el receptor finalitzen la comunicació penjant el telèfon
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Punts clau del disseny d'arquitectures de xarxaEncaminamentEncaminament
Quant hi ha més d'una ruta possible entre l'origen i el destí, s'ha d'escollir una. Normalment, serà la més curta o la que estigui menys saturada
AdreçamentAdreçamentCal un mecanisme per saber quin procés (programa) dels molts que
pot tenir en marxa una mateixa màquina és l'emissor o el receptor del missatge
Accés al mediAccés al mediEn les xarxes amb mitjà de transmissió compartit, cal establir un
sistema per controlar l'ordre a fi d'evitar col·lisions (com quan dos usuaris de walkie-talkie parlen alhora).
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Punts clau del disseny d'arquitectures de xarxaSaturació del receptorSaturació del receptor
Si el receptor és més lent que l'emissor o ha de processar les dades , es pot saturar i que es perdin dades. Una possible solució és que el receptor avisi quan està disposat a rebre més dades
Manteniment de l'ordreManteniment de l'ordreAlgunes xarxes canvien la seqüència dels missatges, que després cal
reconstruir. Es soluciona amb la numeració dels fragments.Control d'errorsControl d'errors
La taxa d'error mai és nul·la, de manera que cal posar-se d'acord sobre com es detectaran i corregiran els errors.
MultiplexacióMultiplexacióCal evitar les interferències en mitjans compartits per multiplexació.
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Model arquitectònic de xarxa
Capa o nivellCapa o nivellEn el disseny de xarxes s'utilitza sovint el concepte de capa o nivell com una
forma d'estructurar les funcions i serveis que les xarxes proveeixen.Màxima: “divideix i guanyaràs”. Per resoldre problemes grans sovint cal
dividir el problema en parts petites.
InterfícieInterfície
La interfície és el conjunt de serveis i operacions que una capa inferior ofereix a una capa superior.
Molts d'aquests conceptes també són aplicables en altres àrees de la informàtica (programació – programació modular-, GUI, programació orientada a objectes, encapsulament)
Són les normes de comunicació entre dues capes consecutives
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Models basats en nivells o capes
AvantatgesAvantatgesPermet que diferents tipus de maquinari i programari (de diferents
empreses i desenvolupadors) es comuniquin entre si.Augmenta la interoperabilitat dels sistemes.Impedeix que els canvis en una capa afectin a la resta de capes
(encapsulament, caixa negra)Facilita la normalització i estandardització dels components de
xarxaDivideix la complexitat d'una comunicació a través d'una xarxa en
parts més petites.És fàcil incorporar millores i nous serveis per què no afecten a totes
les capes.
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Funcions d'un protocol
Associacions que determinen els protocolsAssociacions que determinen els protocolsIEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineering)ANSI (American National Standards Institute)TIA (Telecommunications Industry Association)EIA (Electronic Industries Alliance)ITU (International Communications Union)
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Sistemes oberts
El concepte de sistema obert va ser proposat inicialment per la ISO (International Organization for Standardization
La ISO ha proposat el model arquitectònic OSI (Open Systems Interconnection) que s'encarrega de definir un model genèric per a la interconnexió de Sistemes Oberts
El contrari a un sistema obert seria un sistema patentat i tancat.
Son aquells sistemes capaços d'interconnectar-se amb altres sistemes d'acord amb unes normes preestablertes
Països membres de la ISO
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Model arquitectònic de xarxa
Sentitde la
comunicació
Sentitde la
comunicació
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Comunicació entre capes (interfícies)
La comunicació entre capes es fa a través de la interfícieLa comunicació entre capes es fa a través de la interfícieAls serveis d'una capa si accedeix a través dels SAPs (Service
Acces Point). Són les portes d'accés que utilitzades per les entitats per accedir al serveis.
Les interfícies estan perfectament definides mitjançant un sistema un sistema de crides i respostes anomenades PRIMITIVES
El nom de cada primitiva es compon es compon de dos partsNom del servei o funció en majúsculesNom de la primitiva fonamental OSIExemple: CONNECT.request
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Comunicació entre capes (serveis)
Primitives OSI d'un serveiPrimitives OSI d'un serveiSol·licitud (.request): Una entitat sol·licita un serveiIndicació (.indication): Un entitat és informada que ha succeït un
esdevenimentResposta (.response): Un entitat respon a un esdeveniment Confirmació (.confirm): Una entitat és informada sobre una sol·licitud
efectuada anteriormentNo tots els serveis necessiten de totes les primitivesNo tots els serveis necessiten de totes les primitives
Serveis orientats a connexió o no orientats a connexióServeis confirmats o no confirmats
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Exemple de protocol. Telèfon
Protocol de connexió telefònicaProtocol de connexió telefònica
CONNECT.confirm
Entitat Persona (Capa n+1)
Entitat Telèfon (Capa n)
Entitat Telèfon (Capa n)
Entitat Persona (Capa n+1)
CONNECT.indication
CONNECT.response
De la comunicació entretelèfons s'encarreguen lescapes inferiors (centrals telefòniques, cables, etc.)
CONNEXIÓ
CONNECT.request
Marcar número de telèfon
Timbre del telèfon
DespenjarDeixen de sonar els tons
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Exemple de protocol telèfon
ComentarisComentarisEl servei que hem vist és el servei de connexió (CONNECT) i utilitza
totes les primitives fonamentals OSI per què és un servei orientat a connexió i confirmat.
Fixeu-vos que les entitats (persones i telèfons) és comuniquen amb entitats iguals utilitzant protocols.
Les persones (capa n+1) només necessitem saber com funcionen els telèfons (capa n). No ens cal conèixer la resta de capes
El telèfons realment no es comuniquen directament entre si, si no que ho fan a través de les centrals telefòniques, cables, etc.
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Exemple de protocol. TelèfonIntercanvi de missatges telefònics i desconnexióIntercanvi de missatges telefònics i desconnexió
DATA.request
Entitat Persona (Capa n+1)
Entitat Telèfon (Capa n)
Entitat Telèfon (Capa n)
Entitat Persona (Capa n+1)
DATA.indicationDe la comunicació entretelèfons s'encarreguen lescapes inferiors (centrals telefòniques, cables, etc.)
Comunicació de missatges
Parla
ParlaSent parlar
DATA.requestDATA.indication
Comunicació FULL DUPLEX
Sent parlar
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Exemple de protocol. TelèfonDesconnexió telefònicaDesconnexió telefònica
Servei no confirmat
DISCONNECT.request
Entitat Persona (Capa n+1)
Entitat Telèfon (Capa n)
Entitat Telèfon (Capa n)
Entitat Persona (Capa n+1)
DATA.indicationDe la comunicació entretelèfons s'encarreguen lescapes inferiors (centrals telefòniques, cables, etc.)
Desconnexió
Penja
Escolta el to de desconnexió
DISCONNECT.indication
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Exemple de protocol. DHCPFuncionament del protocolFuncionament del protocol
Servidor DHCP
Client DHCP DHCP-ACKNOWLEDGE
DHCP-RELEASE
DHCP-DISCOVER
Ús de la comunicació ..............
Assignació IP: ●Adreça MAC●Dinàmic
Oferta de configuració. Si l'accepta ho ha de notificar! DHCP-OFFER
DHCP-REQUEST
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Exemples
Que representa el següent diagrama?Que representa el següent diagrama?
Una connexió no acceptada per l'usuari remot (denegar trucada dels mòbils, comunicar...)
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Exemples
Que representa el següent diagrama?Que representa el següent diagrama?
Un servei qualsevol NO CONFIRMATQue representa el següent diagrama?Que representa el següent diagrama?
Desconnexió iniciada per l'emissor
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Exemples
Que representa el següent diagrama?Que representa el següent diagrama?
Desconnexió iniciada per emissor i receptorQue representa el següent diagrama?Que representa el següent diagrama?
Desconnexió iniciada pel proveïdor
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Exemples
Que representa el següent diagrama?Que representa el següent diagrama?
Transferència de dades no confirmades
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Encapsulament
CapesCapesCada capa té dades + informació de control
Model de Caixa Negra. Cada capa és una caixa negraModel de Caixa Negra. Cada capa és una caixa negraPer què és bo no saber com resol els problemes (dona serveis) una
capa inferior? Per què així no podem fer suposicions al nivell superior que després no es compleixen si canviem la caixa negra.
Vist d'un altre manera, si ens canvien la caixa negra per un altre que és diferent per dins però igual per fora, ens adonaríem?
La resposta és NO i això es precisament el que volem. Si canvia la targeta de xarxa l'ordinador hauria de funcionar igualment no? O si canviem un Switch per un altre la xarxa ha de continuar funcionant.
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Definicions
Entitats. Entitats. Són els elements actius que hi ha a cadascuna de les
capes. Hi ha entitats de programari (com els processos) o entitats de maquinari (com els xips encarregats de fer la E/S de dades). Les entitats d'una mateixa capa però localitzades en màquines diferents són anomenades entitats parells.
Punt d’accés al servei (SAP). Punt d’accés al servei (SAP). Els SAP són els punts d'entrada (“portes”) en els que una
capa pot trobar disponibles els serveis de la capa immediatament inferior. Cada SAP té una adreça que l’identifica.
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Serveis OSI
Servei orientat a connexióServei orientat a connexióAbans d'intercanviar dades es necessita establir una connexió (Exemples:
telèfon, accés a una pàgina web, protocol TCP)
Servei no orientat a connexióServei no orientat a connexióLes dades s'envien directament sense establir cap connexió prèvia (enviar
una carta, enviar un email, protocol UDP)
Servei confirmat o no confirmatServei confirmat o no confirmatServei confirmat: Tots els serveis orientats a connexió són confirmats. Pot
haver serveis no orientats a connexió però confirmats, com ara una carta certificada o un mail amb petició de confirmació.
Servei no confirmat: Una carta, un streaming de vídeo o àudio, un SMS... són serveis no confirmats: s'envien i no s'espera cap confirmació per part del destinatari conforme s'han rebut correctament.
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Serveis orientats a connexió
PropietatsPropietatsRequereixen el establiment inicial de una connexió i la ruptura o
alliberament final de la mateixa.Entre la connexió i l’alliberament es produeix l’intercanvi de dades
d’usuari. Els blocs de dades es reben en el destí en el mateix ordre en que
s’emeten a l’origen. Tots els paquets segueixen la mateixa ruta, aconseguida en
l’establiment de la connexióCom que la ruta es coneguda, els paquets de dades no precisen
indicar l’adreça de destinació.Exemple: Trucada telefònica
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Serveis orientats a connexió
Tenen dues variants:Tenen dues variants:Seqüència de missatges. S’estableixen fronteres que
defineixen i determinen cada missatge (és equivalent a la sincronització).
Seqüència de bytes. En aquests serveis no hi ha contorns entre els missatges. Cada missatge és una seqüència de caràcters, deixant al receptor la responsabilitat de la seva interpretació.
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Protocols orientats a connexió. TCP
Orientades a connexió (Connection-oriented)Orientades a connexió (Connection-oriented)Els dispositius de cada banda de la connexió (emissor i receptor)
utilitzen un protocol preliminar a l'enviament de dades per establir una connexió punta a punta.
Sovint també s'anomenen serveis de xarxa fiables (reliable) perquè es garanteix que les dades arribaren en l'ordre adequat.
La comunicació pot estar en diferents estatsLa comunicació es duu a terme en tres fases:La comunicació es duu a terme en tres fases:
Fase 1: Establiment de la connexió (handshake)Fase 2: Transmissió de dadesFase 3: Tancament de la connexió
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Protocols orientats a connexió. TCP
Encaixada de mans TCP (Handshake)Encaixada de mans TCP (Handshake)
Acabament de la connexióAcabament de la connexió
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Estats de la connexióEstatsEstats
En els protocols orientats a connexió, la connexió passa per diferents estats.Pràctica: Pràctica: Comanda netstat. Comanda netstat.
NETSTAT [-a] [-e] [-n] [-s] [-p protocol] [-r] [interval] -b En els sistemes operatius més recents, visualitza el binari (executable)
del programa que ha creat la connexió. -e Estadístiques Ethernet de les visualitzacions, com ara el nombre de
paquets enviats i rebuts. Es pot combinar amb l'opció -s.-p Mostra les connexions pel protocol especificat (TCP o UDP).
Interval: Torna a mostra la informació cada interval (expressat en segons). Si es pressiona CTRL+C es deté la visualització
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Serveis sense connexió
PropietatsPropietatsOfereixen la capacitat de comunicació sense necessitat de realitzar
una connexió amb el destinatari.L’emissor envia paquets de dades al receptor confiant en que la xarxa
tindrà prou intel·ligència com per a conduir les dades per rutes adequades.
Els paquets poden seguir rutes diferents durant la comunicació.Els blocs de dades es poden rebre desordenats.Cada paquet ha de portar l’adreça de destinació i, en alguns casos, el
receptor ha d’enviar un acusament de rebuda per confirmar l’èxit de la comunicació.
Exemple: Correu postal
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Serveis sense connexió
TipologiesTipologiesServei de datagrama sense confirmació.
L’emissor no necessita confirmació per part del receptor de que els paquets de dades li arriben correctament (protocol IP)
Servei de datagrama amb confirmació. El receptor envia confirmacions a l’emissor. (correu electrònic)
Servei de petició i resposta. És un servei propi de gestió interactiva basat en que a cada
petició li segueix una resposta. (peticions a bases de dades).Datagrama: El seu origen prové de la paraula telegrama
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Nivells o capes orientats a xarxa
Nivells o capes orientats a xarxa
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Nivell 1. Nivell Físic
És la capa de més baix nivell i s’ocupa de la transmissió dels És la capa de més baix nivell i s’ocupa de la transmissió dels bits.bits.
S'ocupa de definir:S'ocupa de definir:Característiques mecàniques (connectors, nombre de pins, tipus de
cables...)Característiques elèctriques/electromàgnetiques (senyals elèctriques a
utilitzar, duració i voltatge de les senyals...)Característiques funcionals (interfícies de connexió al medi i funcions) i de
procediment (fases i estats)...per a poder establir i destruir connexions entre dos equips de la xarxa. En parlarem amb més detall d'aquest nivellEstàndards i protocols: RS-232, xarxes Ethernet, etc.
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Nivell 2. Nivell d'enllaç
Controla l'intercanvi de dades entre dues màquines Controla l'intercanvi de dades entre dues màquines connectades directament per un medi físic (enllaç)connectades directament per un medi físic (enllaç)Encarregat d’establir una línia de comunicació lliure d’errors que pugui ser
utilitzada per la capa immediatament superior (capa de xarxa).No treballa amb bits directament. Treballa amb blocs de dades de nivell 2
(2-PDU) anomenats trames. Els missatges es formes per una o més trames.
Les trames s'envien seqüèncialment per la línia de transmissió utilitzant els serveis de la capa capa física.
La gestió de les trames (tractament d’errors, eliminar errors, retransmetre, descartar trames duplicades, etc.) és l'objectiu d'aquest nivell.
En parlarem amb més detall
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Nivell 2. Nivell d'enllaç
FuncionsFuncionsSincronització de les trames (identificar inici i final de trames)Control de flux: estableix el ritme de transmissió de dades per evitar
sobrecàrregues.Control d'errors: permet comprovar que les dades que arriben al
receptor són idèntiques a les que ha enviat l'emissor.Adreçament: En medis de difusió (que no són punt a punt) és
necessari identificar els components.Gestió de l'enllaç: per controlar la transmissió cal enviar dades
“pures” i dades de control de l'enllaç.
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Nivell 3. Nivell de xarxa
Control de la xarxa/subxarxaControl de la xarxa/subxarxaTreballa amb blocs de dades de xarxa (3-PDU) anomenats paquets.
FuncionsFuncionsEncaminament: Determinar la ruta (nodes de xarxa pels quals
circular) més adequada per als paquetsIdentificació: Els nodes han de tenir una identificació única que els
permeti distingir dels altres nodes i localitzar-los a la xarxa.Control de la congestió: determina quins són els camins menys
congestionats (similar al trànsit rodat)Interconnexió de xarxesProtocol: IP (Internet Protocol)
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Nivell de transport
Nivell de transport
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Nivell 4. Nivell de transport
Capa de transició que connecta les aplicacions i/o usuaris amb Capa de transició que connecta les aplicacions i/o usuaris amb la xarxala xarxaÉs una capa de transició entre els nivells orientats a la
xarxa i els orientats a les aplicacionsTreballa amb unitats de dades 4-PDU també
anomenades TPDU o segments.S'encarrega de preparar les dades de les aplicacions per
a la xarxa i assegurar-se que arribaran correctament al nivell de transport del destinatari.
Protocols: TCP (Transport Control Protocol) i UDP (User Datagram Protocol)
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Nivell 4. Nivell de transport
FuncionsFuncionsOfereix els serveis que no ofereix el nivell de xarxa
Establiment de connexió: en serveis orientats a connexió.Reoordenació de paquets: serveis no orientats a connexió.Control d'errors: recuperació de caigudes de xarxa, reenviament de paquets,
etc.Control de flux: Implementació de buffers.QoS (Quality of Service): Garanteix la fiabilitat i la qualitat del servei.
Multiplexació de connexions: Permet tenir més d'una connexió oberta a través d'un mateix medi físic.
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Nivells orientats a aplicació/usuari
Nivells orientats a usuari/aplicació
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Nivell 5. Nivell de sessió
Permet el diàleg entre emissor i receptor establint una sessió.Permet el diàleg entre emissor i receptor establint una sessió.
Millora els serveis de la capa de transport:Transmetre un fitxer gran per una línia telefònica que té caigudes cada 15
minuts. La capa de sessió es pot encarregar de la resincronització de la transferència, de manera que a la següent connexió es transmetin dades a partir de l’últim bloc tramés sense error.
Restauració d'un estat anterior (sessió).Aquest nivell sovint es dilueix dins del nivell d'aplicació
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Nivell 6. Nivell de presentació
S’ocupa de la sintaxi i de la semàntica de la S’ocupa de la sintaxi i de la semàntica de la informació que es informació que es desitja transmetre.desitja transmetre.Coordina la representació de dades entre emissor i receptor
Per exemple, un emissor que utilitza el codi ASCII i un receptor que utilitza UNICODE. Necessitem un servei de conversió i interpretació de dades que normalment proveeix la cap de presentació.
Sovint es tracta més de llenguatges (XML, HTML) o protocols d'interpretació de dades o formats (MIME)
Altres serveis:Compressió de dadesXifratge de dades (Protocol SSL)
També és una capa que normalment es dilueix dins la capa d'aplicació
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Nivell 7. Nivell d'aplicació
És la capa superior de la jerarquia OSI i on es defineixen els És la capa superior de la jerarquia OSI i on es defineixen els protocols que utilitzaran les aplicacions i processos dels usuaris. protocols que utilitzaran les aplicacions i processos dels usuaris.
Quan dos processos es volen comunicar i resideixen en el mateix ordinador, utilitzen el Sistema Operatiu per comunicar-se (Linux utilitza dispositius especials de xarxa – loopback – per comunicar processos)
Si resideixen en ordinadors diferents, la capa d’aplicació dispararà els mecanismes adequats per produir la connexió entre els processos, servint-se dels serveis de les capes inferiors.
Exemples: DNS, FTP, HTTP, IMAP, IRC, NFS, NNTP, NTP, POP3, SMB/CIFS, SMTP, SNMP, SSH, Telnet, SIP...
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Protocols
NIVELL DE TRANSPORTTCP, UDP, SCTP, RTP, SPX, TCAP, DCCP, ...
NIVELL DE SESSIÓRTSP, H.323, H.248, SIP, RPC,NetBT, SMB, SSL, TLS, ...
NIVELL DE PRESENTACIÓASN.1, Videotex, Unicode, MIME, HTML, XML, ...
NIVELL D'APLICACIÓDNS, TLS/SSL, TFTP, FTP, HTTP, IMAP, IRC, NNTP, POP3, SIP, SMTP, SNMP, SSH,
TELNET, BitTorrent, RTP, rlogin, ...
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Protocols
NIVELL FÍSICCodis NRZ, Codificació Manchester, Cable coaxial, Par trenat,10Base2, 10BASE5, 10BASE-T,
100BASE-TX, PDH, SDH, T-carrier, E-carrier, SONET, DSSS, FHSS, ...
NIVELL D'ENLLAÇEthernet, Token Ring, LocalTalk, FDDI, X.21, X.25, Frame Relay, BitNet, CAN, ATM, Wi-Fi,
HDLC, SDLC, CSMA/CD, CSMA/CA, ...
NIVELL DE XARXANetBEUI, OSPF, RIP, EIGRP, IP, IPX, ...
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
La família de protocols TCP-IP
Quina arquitectura és doncs la més utilitzada?Quina arquitectura és doncs la més utilitzada?
També anomenada la família de protocols d'InternetAnomenada així pels dos protocols més importants (i els que es van
definir primer): Protocol de Control de Transmissió (TCP) y Protocol d'Internet (IP)
Hi han més de 100 protocols diferents en aquesta família (HTTP, ARP, FTP, SMTP, POP, IMAP, TELNET, SSH, etc.)
El seu origen és la xarxa militar ARPANET.
El model de referència OSI és un MODEL TEÒRIC. No hi ha ninguna arquitectura de xarxa que sigui 100% OSI
L'arquitectura més utilitzada és TCP/IP o la família de protocols d'Internet, que és el conjunt de protocols de xarxa en que esta basat Internet.
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
TCP/IP vs OSI
La unió de les capes superiors en una sola capa d'aplicació té sentit des de la perspectiva de xarxa.
La separació en subcapes de la capa d'aplicació que fa OSI té més sentit per a desenvolupadors de programari.
Les capes de Transport i Internet amb els seus respectius protocols (TCP i IP) donen nom a la família.
TCP/IP redueix la complexitat a 4 capes i canvia el nom a algunes capes.
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Capes TCP/IP i encapsulament
Cada capa té un tipus de dadesCada capa té un tipus de dadesUnitats de dades
DadesSegmentsPacketsFramesBits
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Capes TCP/IP i encapsulament
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Paràmetres més importants capes TCP/IPNivell d'interfície de xarxaNivell d'interfície de xarxa
Adreça MAC (Medium Acces Control): Identifica una interfície de xarxa dins d'una xarxa de difusió (xarxa local Ethernet)
Nivell d'InternetNivell d'InternetAdreça IP: Identifica una màquina a la xarxa Internet
Nivell de transportNivell de transportPort: Una màquina pot tenir múltiples connexions establertes al
mateix temps. Cada connexió esta controlada per un port
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Altres famílies de protocols
Família SNA IBMFamília SNA IBMAntecessor i inspiració del model OSI Apareix al 1974
Família Novell NetwareFamília Novell NetwareProtocol IPX
Família AppleTalkFamília AppleTalkEmpresa Apple
Família de protocols WindowsFamília de protocols WindowsProtocol NetBeui (Samba)
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Arquitectures de xarxaSegons la relació entre els nodes components de la xarxa tenim Segons la relació entre els nodes components de la xarxa tenim
les següents arquitectures:les següents arquitectures:Arquitectura Client-ServidorArquitectura Igual a Igual (P2P, Peer To Peer) o xarxa entre igualsSistemes distribuïts
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Arquitectura Client-Servidor (C/S)
Casi sempre implementat en xarxa però també podem trobar client i servidor a la mateixa màquina.
A les entitats les anomenen també nodes.Normalment un servidor és utilitzat per múltiples clientsEn l'actualitat és el model de desenvolupament d'aplicacions
més utilitzat:Clients: aplicacions gràfiques (GUI)Servidors: Processament i emmagatzemament de dades (base de dades)
També anomenat paradigma Client-Servidor
Relació establerta entre dues entitats, el servidor que ofereix un recurs de qualsevol tipus (físic, de programació, de dades, etc.) i el client,
entitat que en treu un profit o avantatge.
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Arquitectura Client-Servidor
ExemplesExemplesNavegació per Internet
Client: Navegador o Browser (Mozilla Firefox)Server: Servidor Web (Apache Server)
Aplicacions amb bases de dades remotesClient: Aplicació GUI (formularis d'introducció i consulta
de dades)Servidor: Processament i emmagatzemament de les
dadesLa majoria de serveis de xarxa
Servidor de fitxers, servidor d'impressores, Servidor DNS
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Arquitectura Peer to Peer
Tots els nodes són elements actius de la xarxa.Diversitat en els nodes (configuració, velocitat, capacitat d'emmagatzematge...)En una xarxa P2P pura no existeix diferenciació entre clients i servidors.Comunicació horitzontal
Aquests tipus de sistemes permeten la distribució de continguts d'una forma molt senzilla i econòmica, trencant el tradicional sistema vertical on sols les grans empreses amb suficient potencial econòmic podien permetre's el luxe de fer arribar continguts a tanta gent.
Arquitectura que defineix un sistema de comunicació que no té clients ni servidors fixes. Els nodes es comporten alhora com clients i com servidors dels altres nodes de la xarxa.
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Sistemes MixtesCorreu electrònicCorreu electrònic
SMTP: xarxa Peer To Peer de enrutadors de correu.POP3 i IMAP: Protocols client-servidors per consultar el correu electrònic.
UseNet NewsUseNet NewsLa propagació de les notícies la fan els nodes per les notícies en si
s'obtenen de servidors concrets.Emule, Kazaa o similarsEmule, Kazaa o similars
La transmissió de fitxers es fa entre iguals (Peers)Els servidors emmagatzemen un index dels fitxers existents als Peers o
iguals, així com altres dades importants per establir la connexió.El sistema de Torrents també necessita de cercadors en pàgines web per
indexar els fitxers que es comparteixen.
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Arquitectura C/S vs P2P
Avantatges de l'arquitectura C/SAvantatges de l'arquitectura C/SLa principal avantatge és la centralitzacióLes dades s'emmagatzemen als servidors on generalment esta més
segures que als clientsEl control d'accés als recursos i a les dades és més fàcil al poder
centralitzar-se en el servidor.L'actualització de dades és més sencilla al estar centralitzada. Només
cal modificar el servidor i no pas tots els clients.Existeixen moltes solucions client-servidor madures.
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Arquitectura C/S vs P2P
Inconvenients de l'arquitectura C/SInconvenients de l'arquitectura C/SCongestió del tràfic. A mesura que augmenten el nombre de clients
que accedeixen a un servidor les possibilitats de tenir una sobrecàrrega a la xarxa augmenten. En canvi, a les xarxes P2P, quan més nodes hi ha, millor és l'ample de banda.
Pot ser una solució menys robusta. Les debilitats del servidor són debilitats de tota a xarxa. A les xarxes P2P els recursos estan distribuïts pels nodes.
UF 1_
NF2:
Arq
uite
ctur
es d
e xar
xaUF
1_NF
2: A
rqui
tect
ures
de x
arxa
Mòdul 5: Xarxes locals
Sistemes distribuïts
La computació distribuïda és un nou model informàtic que permet fer grans càlculs utilitzant múltiples ordinadors.
Els costos econòmics d'un sistema distribuït són menors que els de un superordinador. De fet la majoria de supercomputadors moderns són sistemes distribuïts (múltiples CPUs treballant en paral·lel). Mare Nostrum
Exemples
Utilitzat en grans sistemes. P.e. Buscador Google.SETI@home: Cerca signes de vida extraterrestre intel·ligent.
Universitat de Califòrnia, BerkeleyWorld Community Grid o Folding@home (Biomedecina,
investigació de malalties), Einstein@home (Astronomia, cerca ones gravitacionals), etc.
Sistema de programari construït sobre una xarxa amb la finalitat que una sèrie de recursos heterogenis d'aquesta xarxa apareguin a l'usuari final com un sistema funcional únic i homogeni.