UNIDAD I. Redes de Telecomunicación. - unizar.es · • Direccionamiento del destino y...

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UNIDAD I. Redes de Telecomunicación. Introducción. Principios Básicos (11hT + 3hP) La primera unidad introduce los conceptos fundamentales de las redes de telecomunicación describiendo la problemática del modelo de comunicación y sus principales conceptos relacionados: clasificaciones, encaminamiento, multiplexación, conmutación, etc. así como los servicios y aplicaciones sobre dichas redes. T bié it d l di ñ d d l i d i t d di iti i T ambién se introduce el diseño de red: cualquier proceso de comunicacn entre dos dispositivos sigue un conjunto de reglas (protocolo) que regulan su comportamiento. Se presenta su arquitectura, características y funciones básicas, así como los dos principales modelos: OSI y TCP/IP. Estos establecen las directrices de dicho diseño basado en la división de tareas del proceso de comunicación, agrupadas por capas o i l E b d ib l ii i d d i l f di niveles. En ambos casos se describen los servicios proporcionados por cadanivel y se profundiza en TCP/IP, el más habitual, detallando sus características y modelo de direccionamiento. Además del material de clase (transparencias, apuntes) es recomendable leer estos mismos contenidos en los Caps 1 y 2 del libro W .Stallings Comunicaciones y Redes de Computadores6ª ed MacMillan 2000 Tema 1. MODELO DE COMUNICACIÓN. PROBLEMÁTICA. Tema 2. REDES. CONCEPTOS RELACIONADOS. los Caps.1 y 2 del libro W .Stallings Comunicaciones y Redes de Computadores , 6 ed., MacMillan, 2000. Clasificación (según el tráfico mayoritario, la topología, la tecnología de transmisión, la cobertura). Encaminamiento. Multiplexación (FDM, TDM, CDM). Conmutación (circuitos, mensajes, paquetes [datagrama/circuito virtual]). Servicios y aplicaciones. Tema 3. ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. MODELOS. Protocolos: arquitectura, características y funciones. Modelo OSI Referencia para la normalización Niveles OSI Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.1 Modelo OSI. Referencia para la normalización. Niveles OSI Modelo TCP/IP. Niveles. Protocolos. Direccionamiento IP. Servicios en TCP/IP.

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UNIDAD I. Redes de Telecomunicación. Introducción. Principios Básicos (11hT + 3hP)La primera unidad introduce los conceptos fundamentales de las redes de telecomunicación describiendola problemática del modelo de comunicación y sus principales conceptos relacionados: clasificaciones,encaminamiento, multiplexación, conmutación, etc. así como los servicios y aplicaciones sobre dichas redes.T bié i t d l di ñ d d l i d i ió t d di iti iTambién se introduce el diseño de red: cualquier proceso de comunicación entre dos dispositivos sigue unconjunto de reglas (protocolo) que regulan su comportamiento. Se presenta su arquitectura, característicasy funciones básicas, así como los dos principales modelos: OSI y TCP/IP. Estos establecen las directricesde dicho diseño basado en la división de tareas del proceso de comunicación, agrupadas por capas o

i l E b d ib l i i i d d i l f diniveles. En ambos casos se describen los servicios proporcionados por cada nivel y se profundiza enTCP/IP, el más habitual, detallando sus características y modelo de direccionamiento.

Además del material de clase (transparencias, apuntes) es recomendable leer estos mismos contenidos enlos Caps 1 y 2 del libro W.Stallings “Comunicaciones y Redes de Computadores” 6ª ed MacMillan 2000

Tema 1. MODELO DE COMUNICACIÓN. PROBLEMÁTICA.

Tema 2. REDES. CONCEPTOS RELACIONADOS.

los Caps.1 y 2 del libro W.Stallings Comunicaciones y Redes de Computadores , 6 ed., MacMillan, 2000.

Clasificación (según el tráfico mayoritario, la topología, la tecnología de transmisión, la cobertura).Encaminamiento. Multiplexación (FDM, TDM, CDM). Conmutación (circuitos, mensajes, paquetes [datagrama/circuito virtual]). ( j p q [ g ])Servicios y aplicaciones.

Tema 3. ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. MODELOS.Protocolos: arquitectura, características y funciones. Modelo OSI Referencia para la normalización Niveles OSI

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.1

Modelo OSI. Referencia para la normalización. Niveles OSIModelo TCP/IP. Niveles. Protocolos. Direccionamiento IP. Servicios en TCP/IP.

I.1 MODELO DE COMUNICACIÓN. ProblemáticaModelo simple de comunicación

Telemática: convergencia entre telecomunicación e informática “informática a distancia”.informática a distancia .

Objetivo de un sistema de comunicación:intercambiar información entre dos sistemas (origen y destino)

EMISOR RECEPTOR Ordenador

C OOrdenador

MEDIO

• Receptor: Transforma el mensaje enviado en una señal comprensible para el receptor

C

• Medio: Medio físico por el cual se transmite la señal electromagnética generada

• Emisor:Transforma el mensaje original en una señal (electromagnética) para transmitirla eficientemente – Compensa la atenuación

– Minimiza el ruido– Hilos o cables metálicos– Guías de onda– La atmósfera

Fib ó ti

transmitirla eficientemente– Adecúa– Codifica– Amplifica

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.2

– Fibras ópticasp– Etc.

I.1 MODELO DE COMUNICACIÓN. ProblemáticaMarco de referencia. Concepto de interfaz

Ejemplo:Líneas

Telefónicas

módem módem

Terminal Remoto Computadora Central

DTE DTEDCE DCEM diInterfazInterfaz

DTE DTEDCE DCEMedio

Circuito de DatosCircuito de DatosEnlace de Datos

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.3

DTE: Data Terminal Equipment DCE: Data Circuit terminating Equipment

ProblemáticaI.1 MODELO DE COMUNICACIÓN. Problemática

Necesidad de comunicarse para compartir información y recursos de manera sencilla y eficiente.• ¿Qué medio de transmisión utilizar? Cable, fibra óptica, radio.

Q é ti d ñ l d l ió ? A ló i (AM FM PM) di it l (M h t bi l NRZ)• ¿Qué tipo de señal y modulación? Analógica (AM, FM, PM), digital (Manchester, bipolar NRZ).• ¿Cómo es la transmisión? Simplex, half duplex, full duplex.• ¿Cómo enviar gran cantidad de datos de forma eficiente? Mensajes, paquetes, tramas.

Q ié ti f i t iti ? M t l t d l i• ¿Quién tiene preferencia para transmitir? Master-slave, todos la misma.• ¿Qué sucede si un equipo transmite a distinta velocidad que otro? Sincronización.• ¿Se producirán errores? Ruido, interferencia, perdidas.• ¿Cómo detectar los errores? CRC, bits de paridad.• ¿Cómo tratar los errores? Corregirlos en recepción, pedir retransmisión, cerrar comunicación.• ¿Cómo ampliar el sistema a más participantes? ¿Qué topología utilizar? Redes LAN.• ¿Cómo acceder a un medio compartido? Testigo, FDMA, TDMA, CSMA, etc.• ¿Cómo indicar a quien van dirigidos los datos? Direcciones físicas, lógicas.• ¿Cómo unir redes LAN para crear redes más grandes? Redes WAN.• ¿Cómo viajan los datos de red en red? Nodos que almacenan, reenvían, encaminan.• ¿Qué sucede si un nodo se satura o se cae? Evitar bloqueo de red e integridad de datos.• ¿Cómo proporcionar calidad y seguridad a los servicios de comunicación? Métodos QoS.

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• ¿Qué aplicaciones o servicios proporcionan las redes? Mail, acceso a BBDD, etc.

I.1 MODELO DE COMUNICACIÓN. ProblemáticaTareas en los sistemas de comunicación

• Utilización del sistema de transmisión de la manera más eficiente posible.• Implementación de la interfaz entre el dispositivo de comunicaciones y el

sistema de transmisión.• Sincronización entre el transmisor y el receptor.

Gestión del intercambio (ejemplo: establecimiento y terminación de una• Gestión del intercambio (ejemplo: establecimiento y terminación de una llamada telefónica).

• Detección, corrección de errores y control del flujo.• Direccionamiento del destino y encaminamiento a través de la red.• Recuperación para reanudar la actividad en el punto de interrupción o

restablecer el sistema al estado anterior al comienzo del intercambiorestablecer el sistema al estado anterior al comienzo del intercambio.• Formato de mensajes, de forma que ambos sistemas empleen la misma

codificación binaria.• Calidad y seguridad en las comunicaciones.• Gestión de red (configuración del sistema, supervisión de su estado,

reacción frente a fallos)

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.5

reacción frente a fallos).

Justificación del uso de redesI.2 REDES. Conceptos relacionados

La forma más simple de comunicación entredos terminales o dispositivos es estableceruna conexión directa a través de un medio N nodosuna conexión directa a través de un mediode transmisión punto a punto. Normalmenteno es viable la conexión mediante un enlacepunto a punto si los dispositivos están muy

N nodos

N·(N-1)/2 enlacespunto a punto si los dispositivos están muyalejados o si el número de ellos es elevado

Solución: interconectar cada dispositivo a una red de comunicacionesSolución: interconectar cada dispositivo a una red de comunicaciones

Conjunto de equipos de datos autónomos interconectados:

Estaciones (PCs, FAX, etc)

- autónomos: no necesitan de ningún otro equipo para operar.

- interconectados: intercambio de información. red de i i

NodoNodo

Primeros objetivos:- Compartir recursos.- Fiabilidad.

comunicaciones

Nodo

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- Minimizar costes.Nodo

I.2 REDES. Conceptos relacionadosContenidos del capítulo Clasificación:

○ Según el tráfico mayoritario.○ Según la topología.○ Según la tecnología de transmisión.○ Según la cobertura: LAN, MAN, WAN.

Multiplexación/duplexación. Técnicas FDM, TDM, CDM. Encaminamiento Encaminamiento. Conmutación. Servicios y aplicaciones.

Cl ifi ió S ú l t áfi it i

Se habla de tráfico mayoritario puesto que, en la actualidad, la mayoría de las redes cursan todotipo de tráfico.

Clasificación: Según el tráfico mayoritario

p

• Redes de VOZ. Transportan mayoritariamente tráfico de voz (ej.: Red telefónica básica RTB,GSM). Mediante MODEMS se puede emplear para transmisión de datos.

• Redes de DATOS. Transportan mayoritariamente tráfico de datos (ej: X.25, FR, GPRS).

• Redes MIXTAS (integradoras). Fueron diseñadas en su origen para la integración de servicios y de tráfico multimedia (ej: RDSI BA UMTS)

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.7

y de tráfico multimedia (ej: RDSI-BA, UMTS).

I.2 REDES. Conceptos relacionadosClasificación: Según la topología

• Bus

• EstrellaEstrella

• Estrella extendida

Á• Árbol o jerárquica

• Malla completap

• Anillo

R d l l• Red celular

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I.2 REDES. Conceptos relacionadosClasificación: Según la topología

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I.2 REDES. Conceptos relacionadosClasificación: Según su cobertura o alcance espacialPAN (Personal Area Networks). Redes de ámbito menor a 10 m (sensores).

LAN (Local Area Networks). Proporcionan servicios de interconexión a una gran variedad de terminalesdistribuidos en un área geográfica de reducidas dimensiones. Son de alta velocidad (>10 Mbps) y grandistribuidos en un área geográfica de reducidas dimensiones. Son de alta velocidad ( 10 Mbps) y grancalidad (tasa de error muy baja). Son de ámbito privado y corporativo. Se encuentran en Universidades(un edificio o un campus universitario), hospitales, oficinas, etc.

MAN (Metropolitan Area Networks). Similar a una LAN pero en el ámbito de una ciudad.

( ) SWAN (Wide Area Networks). Su ámbito abarca uno o varios países. Pueden ser públicas o privadas.Cubren grandes distancias geográficas. Son de menor velocidad que las LAN (64 Kbps) y menor calidad(por ej.: Red Telefónica Básica RTB).

Distancia entre Procesadores ubicados EjemploDistancia entreprocesadores

Procesadores ubicadosen el mismo ...

Ejemplo

1 m Sistema PAN

10 m Habitación10 m HabitaciónLAN100 m Edificio

1 Km Campus

10 Km Ciudad MAN (o WAN)

100 Km PaísWAN1.000 Km Continente

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.10

10.000 Km Planeta

I.2 REDES. Conceptos relacionadosClasificación: Según la tecnología de transmisiónRedes conmutadasLa red está formada por un conjunto de nodos que encaminan la información de origen a destino.(por ej., Red Telefónica Básica RTB, también conocida como Red Telefónica Conmutada RTC).R d d dif ió (BROADCAST)Redes de difusión (BROADCAST)Un solo canal de comunicación compartido por todas las máquinas. Uno transmite, el resto recibe.(por ej., redes LAN). De acuerdo con la dirección, la información puede ser ignorada o admitida.

Tanto en redes de conmutación como de difusión se pueden distinguir cuatro categorías:Tanto en redes de conmutación como de difusión, se pueden distinguir cuatro categorías:• Unicast: se envía a un destinatario concreto. Es el mas habitual.• Broadcast: se envía a todos los destinatarios posibles en la red. Ejemplo: anuncio de nuevos

servicios en la red.• Multicast: se envía a un grupo de destinatarios de entre todos los que hay en la red Ejemplo:• Multicast: se envía a un grupo de destinatarios de entre todos los que hay en la red. Ejemplo:

videoconferencia.• Anycast: si se envía a uno cualquiera de un conjunto de destinatarios posibles. Ejemplo:

servicio de alta disponibilidad ofrecido por varios servidores simultáneamente; el clientesolicita una determinada información y espera recibir respuesta de uno cualquiera de ellos.

Nodo intermediosolicita una determinada información y espera recibir respuesta de uno cualquiera de ellos.

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.11

I.2 REDES. Conceptos relacionadosMultiplexación: FDM ,TDM, CDM

Función : permitir a varios usuarios compartir el medio físico de la transmisióncompartir el medio físico de la transmisión

FDM = Frequency Division Multiplexing

EN

CIA

EN

CIA USUARIO 1

USUARIO 2

SeparabilidadFrecuencia (FDM)Tiempo (TDM)Código (CDM){

FDM Frequency Division Multiplexing

TIEMPOTIEMPOFR

EC

UE

FRE

CU USUARIO 2

USUARIO 3

CIA

CIA

TIEMPOTIEMPO

ÓDIGO

ÓDIGO

USUARIO 3

TDM = Time Division Multiplexing CDM = Code Division Multiplexing

FRE

CU

EN

CFR

EC

UE

N USUARIO1

USUARIO2

USUARIO3

EC

UE

NC

IAE

CU

EN

CIA CÓCÓ

USUARIO 1

USUARIO 2

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TIEMPOTIEMPO

FF

TIEMPOTIEMPO

FRE

FRE

I.2 REDES. Conceptos relacionadosEj: Multiplexación FDM

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I.2 REDES. Conceptos relacionadosEj: Multiplexación TDM

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.14

I.2 REDES. Conceptos relacionadosMultiplexación TDM vs. STDM

• En TDM síncrona se desaprovechan muchas de las ranuras temporales.E TDM t dí ti di t ib l d di á i b á d l

Multiplexación por división en tiempo estadística (TDM estadística)

• En TDM estadística se distribuyen las ranuras de manera dinámica, basándose en lademanda.

• El multiplexor sondea las memorias de almacenamiento de entrada, aceptando datos hastaque se complete una tramaque se complete una trama.

• La velocidad de la línea multiplexada es menor que la suma de las velocidades de las líneasde entrada.

C ió TDM í TDM t dí tiComparación TDM síncrona vs TDM estadística

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I.2 REDES. Conceptos relacionadosMultiplexación/duplexación

Multiplexación: permitir a múltiples usuarios compartir el medio físico de la transmisión

Duplexación: permitir a los dos sentidos de la comunicación (trx/rcx) compartir el medio físico de la transmisióntransmisión.

SeparabilidadFrecuencia (FDM)Tiempo (TDM){

físico de la transmisión.

SeparabilidadFrecuencia (FDM)Tiempo (TDM){Código (CDM){ Espacio (2 medios){

duplexación de voz en tiempo (RTC)

duplexación de datos en frecuencia (ADSL)en tiempo (RTC) en frecuencia (ADSL)

lti l ió d d t

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multiplexación de voz y datos en frecuencia (ADSL)

I.2 REDES. Conceptos relacionadosEncaminamiento en redes de conmutación

Elección de la ruta/concatenación de enlaces:• Fijo: camino estático, siempre el mismo, no

sujeto a condicionantessujeto a condicionantes.• Variable:

- Con desbordamiento: Existe un camino pre-fijado pero cuando se colapsa, se opta por unaruta alternativaruta alternativa.- Dinamica: No existe camino previo y laelección cambia en función del estado de lared (grado de congestión).

Criterios:• Mínimo número de saltos• Mínimo coste de recursos• Mínimo retardo• Máximo caudal,• etc…

Implementación:• Tablas de encaminamiento (routing table)• Nodo a nodo (información de cabeceras)

Extremo a extremo (fase de establecimiento)

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• Extremo a extremo (fase de establecimiento)• etc...

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación Conmutación de circuitos. Conmutación de mensajes. Conmutación de paquetes. Datagrama. Circuito Virtual. Datagrama VS circuito virtual.

Técnicas de ConmutaciónNormalmente, la red no está completamente mallada (oconectada), es decir, no hay un enlace directo posibleentre cada pareja de nodos. Así, para establecer uncamino de intercambio de datos entre dos equiposterminales (fuente y destino) de una comunicación seestablecen diferentes mecanismos. Estos mecanismosestablecen diferentes mecanismos. Estos mecanismosse conocen como técnicas de conmutación quepermiten el transporte de información a través de la red.Existen tres tipos fundamentales:

• Conmutación de circuitos• Conmutación de mensajes• Conmutación de paquetes

Circuito virtual Equipo terminal

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Datagrama Nodo conmutación

I.2 REDES. Conceptos relacionadosEncaminamiento vs. Conmutación

Q é t d i l j t é d l d?

Técnicas de encaminamiento• ¿Qué rutas pueden seguir los mensajes a través de la red?.• ¿Qué caminos puede seguir la información en la red?.• Tiene un sentido más global y buscan el mejor camino entre todos losTiene un sentido más global y buscan el mejor camino entre todos los

posibles para ir de un terminal origen a un terminal destino a través dela red

E i i t Fij E i i t V i blEncaminamiento Fijo vs. Encaminamiento Variable

Técnicas de conmutación• ¿Cómo se controla el avance de la información en la red?.• ¿Cómo atraviesan su ruta los datos de un mensaje?.• Tienen un sentido más local y buscan una salida en un nodo a partir de

una identificación presentada a la entrada de dicho nodo

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Conmutación de Circuitos vs. Conmutación de Paquetes

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de circuitos

- Requiere el establecimiento de un camino físico (conexión) entre el terminal origen y el terminaldestino previamente al inicio de la transferencia de información Dicho camino es una secuencia

Características principales

destino previamente al inicio de la transferencia de información. Dicho camino es una secuenciade enlaces conectados entre nodos de la red.

- Este tipo de conmutación es ORIENTADA A CONEXIÓN.- Los recursos se dedican en exclusiva a una llamada.- Diseñada para manejar tráfico de voz.- La eficiencia es aceptable debido al alto grado de actividad vocal.- La comunicación presenta tres fases:

1) Establecimiento del circuito (se hace un test para ver si la estación remota estáocupada o libre para aceptar la conexión).

2) Transferencia de datos.3) Liberación del circuito.)

- Después del establecimiento cada nodo debería reservar canales de comunicación máscapacidad de conmutación.

- Existe un retardo previo a la fase de transferencia que corresponde a la fase de establecimiento.U t bl id l ll d l d t t fi t fij i á ti t t dUna vez establecida la llamada, los datos se transfieren a tasa fija sin prácticamente retardo.

- No existe peligro de congestión.

La transmisión de datos es de naturaleza a ráfagas (bursty) por ello la utilización de conmutación

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La transmisión de datos es de naturaleza a ráfagas (bursty), por ello la utilización de conmutaciónde circuitos puede resultar ineficiente.

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de circuitos. Ejemplo RED DE TELEFONÍA PÚBLICAAunque originalmente se diseñó y realizó para dar un servicio de telefonía analógica a losabonados, progresivamente se va convirtiendo en una red digital

CComponentes:Abonados: dispositivos que se conectan a la red. Ej: Teléfono o modem.Bucle local o de abonado: enlace entre el abonado y la red. Ej: cable de partrenzado (varias decenas de km)( )Centrales: Centros de conmutación de la red. Si los abonados se conectandirectamente a ellos se llaman centrales finales. Un misma central final puedeservir a miles de abonados.Líneas principales o troncales: son las líneas entre centrales Pueden

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Líneas principales o troncales: son las líneas entre centrales. Puedentransportar muchos circuitos de voz usando tanto FDM como TDM.

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de circuitos. Establecimiento del circuito

En el establecimiento, la estación origen pide al nodo al que está conectado una conexión con laestación destino.Para encontrar el camino (concatenación de enlaces entre nodos) hasta las estación remotaeste nodo se usa información de encaminamiento disponibilidad coste etc El proceso se repiteeste nodo se usa información de encaminamiento, disponibilidad, coste, etc. El proceso se repitenodo a nodo, hasta llegar al nodo al que está conectado el terminal destino, que comprueba si elterminal está preparado para aceptar la conexión.Si la estación remota está disponible el nodo destino envía una señal de aceptación a nodoorigen a través del camino o circuito establecido que se mantendrá durante toda la

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origen a través del camino o circuito establecido, que se mantendrá durante toda latransferencia de información.

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de circuitos. Cronograma

T = Test + Ttrx-ctos + TlibA B1 2

El retardo extremo a extremo se calcula como:

tPA-1tTestA-1tNA-1tP1-2Señal de

Test = 2tPtotal + 2tTestTotal + ntN + 2tNtrx/rcxsiendo Ttrx-ctos = tPtotal + tTtrx-ctosTotal + tNtrx/rcx

Tlib = 2tPtotal + 2tTlibTotal + 2tNtrx/rcx 1 2tTest1-2tN1-2tP2-BtTest2-BtNtrx/rcx

petición de establecim

Señal de aceptación

Test

para n nodos intermedios, y definiéndose los siguientes parámetros:- Tiempo de propagación

tPtotal ≡ ∑ tPi = tPA-1+ tP1-2 +...+ tPn-B, siendo tPi ≡ diprop / vpropd trx/rcx

tTestTotaltPtotal

tNtrx/rcx

tPtotal

diprop= distancia del enlace i-ésimo (m)vprop = velocidad de propagación = 2·108 m/s

- Tiempo de procesado* tN ≡ tNi = tNA-1= tN1-2 ... ; tNtrx/rcx

Ti d t i ió ( t bl i i t t f lib ió )Transferencia información

total

tTtrxTotal

t

Ttrx

-cto

s- Tiempo de transmisión (establecimiento,transfer,liberación)tTestTotal ≡ ∑ tTest i = tTestA-1+ tTest1-2 + … + tTestn-BtTlibTotal ≡ ∑ tTlib i = tTlibA-1 + tTest1-2 + … + tTlibn-B

tTtrx ctosTotal ≡ tTctos = , y siendomtNtrx/rcx

tPtotaltTlibTotaltNtrx/rcxtTlibTotaltP

Señal de liberación Tl

ib

tTtrx-ctosTotal tTctos , y siendo

m = longitud del mensaje (bits)c = tasa de transmisión constante (bps)

* El tiempo de procesado (tN) se debe a distintas funciones: entender la marcación,i i t t ifi ió t S di ti t d d (tNi) l

c

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.23

tPtotaltNtrx/rcx

encaminamiento, tarificación, etc. Se distingue entre procesado en nodo (tNi) y en losextremos de la comunicación (tNtrx/rcx) ya que, una vez establecida la conexión losnodos ya no procesan la información (que se transmite de forma continua) y tNi = 0.

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de mensajes

- La conmutación de mensajes intercambia unidades lógicas de datos (mensajes).N h t bl i i t ti i d d l t t l i l d ti El j (i f ió )

Características principales

- No hay establecimiento anticipado de la ruta entre el origen y el destino. El mensaje (información)va precedido de una cabecera con la dirección de origen, dirección de destino, códigos de controlde errores y otros parámetros. Dicha cabecera es procesada en cada nodo.Este tipo de conmutación es NO ORIENTADA A CONEXIÓN- Este tipo de conmutación es NO ORIENTADA A CONEXIÓN.

- El mensaje viaja nodo a nodo. En cada nodo se debe esperar a recibir todo el mensaje yretransmitirlo (almacenamiento y retransmisión o “Store and Forward”). Es necesario procesar lacabeceracabecera.

Cabecera Mensaje

- Dado que la longitud de los mensajes es variable, el retardo también es variable. Al mismo tiempoque es necesario determinar la capacidad de almacenamiento que será necesaria para evitarq p q ppérdidas de información.

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.24

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de mensajes. Esquema de nodo/procesador

El conmutador “Store and Forward” consta básicamente de los siguientes elementos:- Interfaz de red: al que se conectan las diferentes líneas o enlaces.- Buffers de recepción: en los que se almacenan los datos de cada mensaje que se recibe- Buffers de recepción: en los que se almacenan los datos de cada mensaje que se recibe.- Memoria central (FIFO): en la que se guardan los mensajes antes de enviarse.- Procesadores: para analizar la cabecera del mensaje y deciden a que buffer de salida se

encaminan antes de ser enviadas por el interfaz de salida.B ff d lid ( í )- Buffer de salida (reenvío)

- Interfaz de salida (red)

Procesadores

Interfaz de red

Buffers de recepción

Memoria central

Buffers de reenvío

Interfaz de red

Secuencia de eventos:Secuencia de eventos:- Recepción de todos los bits del mensaje.- Almacenamiento en la memoria central.- Procesado.

E i i t h i l d i i t

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.25

- Encaminamiento hacia el nodo siguiente.- Transmisión.

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de mensajes. Cronograma

T = Ttrx-mensajesA B1 2

El retardo extremo a extremo se calcula como:

j

tPA-1siendo Ttrx-mensajes = tPtotal + tTtrx-msjTotal + ntN + tW

para n nodos intermedios, y definiéndose los siguientes parámetros:- Tiempo de propagación M1 tTmA-1

tNA-1

- Tiempo de propagacióntPtotal ≡ ∑ tPi = tPA-1+ tP1-2 +...+ tPn-B, siendo tPi ≡ diprop / vprop

diprop= distancia del enlace i-ésimo (m)vprop = velocidad de propagación = 2·108 m/s

M1

tP1-2

tTm1-2 rx-m

ensa

jes- Tiempo de procesado tN ≡ tNi = tNA-1 = tN1-2 ...

- Tiempo de espera en cola* tW

- Tiempo de transmisión (transferencia del mensaje)M1

m1 2

tN1-2

tP2-B

Ttr- Tiempo de transmisión (transferencia del mensaje)

tTtrx-msjTotal≡ ∑ tTmi , tomando tTmi = , y siendo

m = longitud del mensaje (bits)HM = longitud de la cabecera del mensaje (bits)

m + HMci

tTm2-B

HM = longitud de la cabecera del mensaje (bits)ci = capacidad del enlace i-ésimo (bps)

* En el esquema representado se ha supuesto que hay una única conexión, es decir,que el mensaje sale del nodo inmediatamente después de haber sido procesado. Sih bi i i h b í ñ di l ti d l (tW) t

M1

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.26

hubiera varias conexiones, habría que añadir el tiempo de espera en cola (tW), puestoque el buffer de salida podría estar ocupado por otros mensajes.

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de mensajes

Ventajas:- El uso del canal no es exclusivo para una conexión, sino compartido.- Mayor eficiencia en la transmisión El canal se asigna a la conexión que lo necesita- Mayor eficiencia en la transmisión. El canal se asigna a la conexión que lo necesita.- Durante la transmisión del mensaje se aprovecha toda la capacidad del canal.- Disminuye la probabilidad de bloqueo de nuevas conexiones. Se admiten más conexiones a costa

de tolerar un cierto retardo.N i l t i l t té di ibl i ltá t ( d l- No se requiere que el transmisor y el receptor estén disponibles simultáneamente. (se guarda lainformación hasta el receptor está disponible)

- Un mismo mensaje puede enviarse a varios destinos a la vez: MULTICAST, BROADCAST.- Se pueden establecer prioridades en los mensajes incluyendo esta información en la cabecera.

Esto es muy útil en sistemas de integración de servicios (Ej.: voz, datos bancarios, …La voz ha detransmitirse en tiempo real, entonces se le dará prioridad frente a los datos bancarios queúnicamente requerirán no perderse).

- Se puede dar con mayor facilidad adaptación de velocidades.p y p- Pueden seleccionarse procedimientos de control de errores y recuperación de mensajes, control

de flujo, etc

Desventajas:- No son adecuados para transferencias en tiempo real o interactivas ya que el retardo puede ser

elevado y muy variable (jitter elevado).- Requiere grandes capacidades de almacenamiento.

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.27

La solución: conmutación de paquetes.

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de paquetes

- Los datos se transmiten en bloques llamados paquetes. Los mensajes largos se trocean enpaquetes que contienen: información de usuario e información de control (permite el enrutamiento

Características principales

paquetes que contienen: información de usuario e información de control (permite el enrutamientoy la transmisión hacia el destino).

- En cada nodo de la red, el paquete es almacenado brevemente hasta que se pasa al siguientenodonodo.

Datos de usuarios

Datos Datos Datos

Inf Control

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.28

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de paquetes

Ventajas:

A t l fi i i U l d ti t i i- Aumenta la eficiencia. Un enlace puede repartirse entre varios usuarios.- Permite el intercambio de paquetes entre dos estaciones con tasas diferentes.- Disminuye la probabilidad de bloqueo de nuevas conexiones. Se admiten más conexiones a costa

de tolerar un cierto retardo.de tolerar un cierto retardo.- Admite el uso de mecanismos de asignación de prioridades a los paquetes.

Desventajas

- Mayor retardo comparado con conmutación de circuitos: Retardos en los nodos, retardo deespera en cola etcespera en cola, etc.

- Aparece el fenómeno del jitter. Los paquetes de una determinada fuente puede sufrir diferentesretardos.

- Necesidad de cabeceras en los paquetes.- Mayor procesado de la información.

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.29

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de paquetes. Datagrama

DATAGRAMA:

- Cada paquete se trata independientemente, sin tener en cuenta los paquetes transmitidos conanterioridad.

- Los paquetes asociados a una misma conexión no tienen por qué seguir la misma ruta ni llegar ensecuencia al destino. No hay fase de establecimiento ni de liberación de la conexión (NOy (ORIENTADO A CONEXIÓN). Todos los paquetes contienen una dirección destino y un número desecuencia que permite ordenarlos. La estación destino se ha de encargar de recuperar el orden.

- Robusto frente a la caída de nodos.

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.30

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de paquetes. Datagrama. Cronograma

T = Ttrx-datagramaA B1 2

El retardo extremo a extremo se calcula como:

g

tPA-1

tTdatA-1

siendo Ttrx-datagrama = tPtotal + tTtrx-datTotal + ntN + tW

para n nodos intermedios, y definiéndose los siguientes parámetros:- Tiempo de propagación

P 1

tNA-1

tP1-2

tTdat1-2 ma

- Tiempo de propagacióntPtotal ≡ ∑ tPi = tPA-1+ tP1-2 +...+ tPn-B, siendo tPi ≡ diprop / vprop

diprop= distancia del enlace i-ésimo (m)vprop = velocidad de propagación = 2·108 m/s

P 2

P 3 P 1

tN1-2

tP2-B

tTd t2 B

Ttrx

-dat

agra

m

- Tiempo de procesado tN ≡ tNi = tNA-1 = tN1-2 ... - Tiempo de espera en cola tW

- Tiempo de transmisión (transferencia de los paquetes)

P 3

P 2

P 3P 1 tTdat2-B

tTdat2-B

tTtrx-datTotal ≡ ∑ tTdati + · , tomando tTdati = , y con

m = longitud del mensaje (bits)l it d d l t i l d l b (bit )

pci

P 3

P 2

mp-HD

pcmín

tTdat2-B

p = longitud del paquete incluyendo la cabecera (bits)HD = longitud de la cabecera de cada paquete (bits)ci = capacidad del enlace i-ésimo (bps)

P 3

mH

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.31

= número de paquetes (entero superior)* En el sumatorio, ∑ tTdati no se incluye el tTdati correspondiente al cmín

p-HD

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de paquetes. Circuito virtual

CIRCUITO VIRTUAL:

- Se establece una ruta antes de enviar los paquetes Una vez establecida la ruta todos los paquetes la- Se establece una ruta antes de enviar los paquetes. Una vez establecida la ruta todos los paquetes lasiguen. (ORIENTADO A CONEXIÓN)

- Dado que la ruta se fija para toda la duración de la conexión, se denomina circuito virtual.- Cada paquete contiene la información sobre el circuito virtual y los datos de usuario.

Una e el circ ito irt al está establecido no es necesario tomar decisiones de encaminamiento- Una vez el circuito virtual está establecido, no es necesario tomar decisiones de encaminamiento.- Si cae un nodo del circuito se pierde la comunicación.

Hay dos modalidades de circuito virtual.• CVP: CIRCUITO VIRTUAL PERMANENTE. La ruta está siempre establecida y los comunicantes la

usan cuando la necesitan. Establecida cuando un usuario se abona a la red.CVC CIRCUITO VIRTUAL CONMUTADO L bl l d l i fi l l

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.32

• CVC: CIRCUITO VIRTUAL CONMUTADO. La ruta se establece solo cuando los sistemas finales lanecesitan.

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de paquetes. Circuito virtual

YEjemplo:

DLCI = 4

Z

Red deDLCI = 1

DLCI = 7

BZ

Transporte AX

DLCI = 7DLCI = 4

Líneas punto a punto

CTabla de conmutación de VCs en A:

Puerto DLCI Puerto DLCI Circuito

DLCI 7

DLCI = 5

punto

W

1 7 RojoDLCI 5

4 7 Azul

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.33

DLCI: Data Link Connection Identifier

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de paquetes. Circuito virtual. Cronograma

T = Test + Ttrx-cv + Tlib A B1 2El retardo extremo a extremo se calcula como:

tPA-1tTestA-1tNA-1tP1-2Señal de

Test = 2tPtotal + 2tTestTotal + ntN + 2tNtrx/rcxsiendo Ttrx-cv = tPtotal + tTtrx-cvTotal + ntN + tW

Tlib = 2tPtotal + 2tTlibTotal + 2tNtrx/rcxpara n nodos intermedios, y definiéndose los siguientes parámetros:

1 2tTest1-2tN1-2tP2-BtTest2-BtNtrx/rcx

petición de establecim

Señal de aceptación

Test

- Tiempo de propagacióntPtotal ≡ ∑ tPi = tPA-1+ tP1-2 +...+ tPn-B, siendo tPi ≡ diprop / vprop

diprop= distancia del enlace i-ésimo (m)vprop = velocidad de propagación = 2·108 m/s trx/rcx

tTestTotaltPtotal

tNtrx/rcxtPA-1tTcvA-1t

prop p p g- Tiempo de procesado tN ≡ tNi = tNA-1 = tN1-2 ... - Tiempo de espera en cola tW- Tiempo de transmisión (establecimiento, transfer, liberación)tTestTotal ≡ ∑ tTest i = tTestA-1 + tTest1-2 + … + tTestn-B tNA-1

tP1-2tTcv1-2tN1-2tP2-B

N·tTcv2-B

Ttrx

-cv

estTotal ∑ est i estA 1 est1 2 estn BtTlibTotal≡ ∑ tTlib i = tTlibA-1 + tTest1-2 + … + tTlibn-B

tTtrx-cvTotal ≡ ∑ tTcvi + · , tomando tTcvi = , y con

m = longitud del mensaje (bits)

pci

pcmín

mp-HCV

cv2-BtNtrx/rcx

tPtotaltTlibTotaltNtrx/rcxtTlibTotalt

Señal de liberación Tl

ib

g j ( )p = longitud del paquete incluyendo la cabecera (bits)

HCV = longitud de la cabecera de cada paquete (bits)ci = capacidad del enlace i-ésimo (bps)

= número de paquetes (entero superior)m

p-HCV

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.34

tPtotaltNtrx/rcx• En el esquema representado se ha supuesto que los paquetes de aceptación de llamada y de

liberación del circuito son suficientemente pequeños como para considerar transmisión continua.* En el sumatorio, ∑ tTdati no se incluye el tTdati correspondiente al cmín

p HCV

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de paquetes. Efecto del tamaño de paquete

Longitud óptima de paquete:g p p qaquella que minimiza el tiempode retardo de transmisión delmensaje. Se calcula como:

nmHHpopt n

Ejemplo de mensaje de 10bytes (con cabecera de 1byte)- Cuanto mayor sea el mensaje o el tamaño de la cabecera, mayor

será el tamaño del paquete óptimo.

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.35

- Cuanto más nodos intermedios haya más conveniente seráfragmentar el mensaje.

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de paquetes. Datagrama VS circuito virtual

B

1.11.3 1.2

2 12 3 2 2

A

d i t d

Todos los paquete que

2.12.3 2.2C

Cada paquete lleva elEl orden se respeta

red orientada a conexión

van por un mismo VCusan la misma ruta

B

número del circuito virtualal que pertenece

El orden se respeta

B.1B.3 B.2 red NO orientada a

A

C.1C.3 C.2 conexión C

Cada datagrama lleva la El orden no siempreLa ruta se elige de

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.36

Cada datagrama lleva ladirección de destino

pse respetaforma independiente

para cada datagrama

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de paquetes. Datagrama VS circuito virtual

Circuito virtual vs Datagrama.

Si la transmisión de datos dura bastante tiempo, el circuito virtual tiene algunas ventajas:Si la transmisión de datos dura bastante tiempo, el circuito virtual tiene algunas ventajas:

Paquetes recibidos en el mismo orden en que son transmitidos.Control de secuencia y errores.Más rápido. No requiere tomar decisiones de encaminamiento.p q

Ventajas del modo datagrama:

No precisa establecimiento de una conexión.Es más flexible. Reacciona a situaciones de congestión.Es más fiable. Si un nodo cae, el reto de los paquetes buscan una ruta alternativa.

La mayor parte de las redes de conmutación de paquetes actuales utilizan circuitos virtuales

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.37

I.2 REDES. Conceptos relacionadosConmutación de paquetes. Datagrama VS circuito virtual

RED orientada a conexión (circuitos virtuales)

Red no orientada a conexión (datagrama)

L t l ll l úCada paquete lleva la

Requerido (permanente o temporal)InnecesarioEstablecimiento de la conexión

Cada VC requiere una entrada en las t bl d d t dNi los routers ni la subredInformación

Los paquetes solo llevan el número del VC (generalmente pequeño)

p qdirección completa de

origen y destino Direccionamiento

La ruta se elige al establecer el VC; Independiente para cada Encaminamiento

tablas de cada conmutador por donde pasa

Ni los routers ni la subred conservan ninguna

Informaciónde estado

Todos los VC que pasan por ese conmutador se terminan

Se pierden paquetes en tránsito solamente

Efecto de falloen un router

todos los paquetes siguen esa rutadatagramaEncaminamiento

Ej l

FijoDinámicoAncho de banda

En establecimientoEn cada paqueteControl de congestión

X 25 F R l ATMR d IP

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.38

Ejemplos X.25, Frame Relay, ATMRed IP

I.2 REDES. Conceptos relacionadosTécnicas de conmutación. Comparativa de cronogramas

Conm. Circuitos Conm. Mensajes C.Paq-Datagrama C.Paq-Cto.Virtual

T T + T + T + T T T + T + T + ( +1)T T T + T + T + T T T +T +T + T +T +T

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.39

T = Test + Tp + TT + Tlib T = Tp + Tw + nTN + (n+1)TT T = Tp + Tw + nTN + TT T = Test+Tp+Tw+nTN+TT+Tlib

I.2 REDES. Conceptos relacionadosServicios y aplicaciones

Como las redes de comunicación, los servicios pueden serclasificados en: orientados a conexión y no orientados a conexión.Servicio orientado a conexiónLa comunicación se lleva a cabo a través del establecimiento de una sesión entre dosnodos. Como consecuencia, presenta las siguientes características:

Utili té i d d t ió ió d ti l t i ió E t i li• Utiliza técnicas de detección y corrección de errores para garantizar la transmisión. Esto implicamayor utilización de ancho de banda.

• Cada mensaje se recibe en el mismo orden en que se envió.• Ejemplo: comunicación telefónica, video-conferencia, etc.

Servicio no orientado a conexiónNo se establece ninguna sesión entre los nodos. Sus características son:

• No se garantiza que los mensajes lleguen en el mismo orden en que son enviados.• Requiere menos ancho de banda, debido a que no utiliza técnicas para detectar o corregir errores. La

comunicación es no fiable, pudiéndose incluir la detección y corrección de errores con serviciosadicionales.

• Ejemplo: correo electrónico, gestión de red, discos virtuales.

El tipo de servicio es independiente del tipo de red sobre el que se ofrezca, pudiendo darse distintas combinaciones entre tipos de servicio y de redes.

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.40

I.2 REDES. Conceptos relacionadosServicios y aplicaciones

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.41

I.2 REDES. Conceptos relacionadosServicios y aplicaciones

Intercambio de información multimedia.Servicios con y sin connotaciones temporales.Envío de señalesEnvío de señales biomédicasAudio y vídeo conferenciaCancelación de eco y reducción de ruidos. ReconocimientoReconocimiento automático voz.Envío de imagen de alta resolución.Pizarra interactiva.Chat.Acceso web.S id d l

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.42

Seguridad y control de acceso.

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosContenidos del capítulo Protocolos: Arquitectura, características y funciones. Modelo OSI. Modelo TCP/IP.

PROTOCOLOS• Reglas que definen o regulan la comunicación entre entidades de sistemas diferentes.g q g• Se requiere que “hablen el mismo idioma”.• Entidades: – Aplicaciones para usuarios.

– Gestores de correo electrónico.Sistemas de gestión de bases de datos– Sistemas de gestión de bases de datos.

• Sistemas: – Computador.– Terminal.– Sensor remoto.

ELEMENTOS CLAVE• Sintaxis: – Formato de los datos.

– Niveles de señal.• Semántica – Información de control.

– Gestión de errores.• Temporización: –Coordinación de velocidades

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.43

Temporización: Coordinación de velocidades.–Secuenciación

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosFunciones de un protocolo

• Control de Errores.• Control de Flujo.• Fragmentación y Reensamblado.• Orden de Entrega (Secuenciamiento).• Direccionamiento.

Si i ió• Sincronización.• Control de Conexión.• Encapsulación• Encapsulación.• Servicios de Transmisión: Prioridad, Seguridad• etc ...etc ...

No todos los protocolos tienen estas funciones

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.44

No todos los protocolos tienen estas funciones

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosDefinición y ejemplos

¿Por qué hace falta una arquitectura de protocolos?• La tarea se descompone en subtareas, facilitando la técnica modular.• Las subtareas se implementan de manera independiente en diversas capas de la

arquitectura (reduce la complejidad de desarrollo)• Estandariza interfaces• Asegura la interoperabilidad de la tecnología.• Acelera la evolución.• Simplifica la enseñanza y el aprendizaje

Arquitectura de protocolos: estructura formada por un conjunto demódulos que realiza las funciones de comunicación entre entidades.

Ejemplos• EJEMPLO 1. Comunicación entre artistas: dos artistas, mantienen por vía telegráfica una

conversación sobre pintura: uno en Moscú y el otro en Valencia Para entenderse disponenconversación sobre pintura: uno en Moscú y el otro en Valencia, Para entenderse disponende traductores ruso-inglés y valenciano-inglés, resp. Los traductores pasan el texto escritoen inglés a los telegrafistas que lo transmiten por el telégrafo utilizando código Morse.

• EJEMPLO 2. Modelo de tres capas: transferencia de archivos entre dos ordenadores

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.45

punidos por una red de comunicaciones

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosEjemplo 1. Comunicación entre artistas

• Dos artistas manteniendo por vía telegráfica una conversación sobre pintura.p

PinturaCapa

4 A ti t A ti t

Moscú Valencia

InglésRuso Valenciano

4 Artista Artista

MorseTexto escrito Texto escrito

3 Traductor Traductor

Impulsos eléctricosManipulador Manipulador

1

2 Telegrafista Telegrafista

1 Telégrafo Telégrafo

Comunicación real Comunicación virtual

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.46

Comunicación real Comunicación virtual

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosEjemplo 1. Comunicación entre artistas

• Suponer ahora que Moscú y Valencia no disponen de comunicación directa vía telégrafo, pero que la comunicación se realiza de forma indirecta por la ruta:

Moscú – Copenhague: telégrafo por cableMoscú Copenhague: telégrafo por cableCopenhague – París: radiotelégrafoParís – Valencia: telégrafo por cable

PinturaArtista Artista

InglésTraductor Traductor

Inglés

M MMorseTelegrafista TelegrafistaTelegrafista Telegrafista

Morse

Impulsos Ondas

MorseMorse

Impulsos

Telégrafo Telégrafo

Moscú ValenciaTelégrafo Telégrafo

ParísCopenhague

peléctricos de radio

peléctricos

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.47

Moscú ValenciaParísCopenhague

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosEjemplo 2. Modelo de tres capas

TRANSFERENCIA DE ARCHIVOS. La fuente debe activar el trayecto decomunicaciones o informar a la red de cuál es el destino.Debe comprobar que el destino está preparado para recibir los datos.La aplicación de transferencia de archivos de la fuente debe comprobar que elsistema de gestión de archivos del destino puede aceptar y guardar el archivo parasistema de gestión de archivos del destino puede aceptar y guardar el archivo paraeste usuario.

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.48

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosEjemplo 2. Modelo de tres capas

• Las comunicaciones involucran a tres agentesAplicaciones.pOrdenadores.Redes.

• Organizar la tarea de la comunicación en tres capas o niveles:Organizar la tarea de la comunicación en tres capas o niveles:

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.49

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosEjemplo 2. Modelo de tres capasCapa de acceso a red• Intercambio de datos entre el computador y la red a la que está conectado.• El computador emisor proporciona a la red la dirección de destino.p p p• El computador emisor puede necesitar ciertos servicios proporcionados por la red.• Depende del tipo de red que se use (LAN, conmutación de paquetes, etc.).• Resto de software de comunicaciones por encima de la capa de acceso a la red no tendrá

que ocuparse de las características específicas de la redque ocuparse de las características específicas de la red.

Capa de transporte• Intercambio de datos de una manera segura:

Todos los datos llegan a la aplicación destino– Todos los datos llegan a la aplicación destino.– Mismo orden en que fueron enviados.

• Independiente de la red que se use.• Independiente de la naturaleza de las aplicaciones.• Capa común compartida por todas las aplicaciones.

Capa de aplicación• Admite varias aplicaciones de usuario.• Para cada tipo de aplicación se necesita un módulo independiente.• Ejemplo: correo electrónico, transferencia de ficheros, navegación web, …

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.50

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosEjemplo 2. Modelo de tres capasRequisitos de direccionamiento• Se necesitan dos niveles de direccionamiento.

Cada computador debe tener una dirección de red exclusiva.Cada aplicación en el computador debe tener una dirección que sea única dentrodel propio computadordel propio computador

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.51

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosEjemplo 2. Modelo de tres capasUnidades de datos de los protocolos• En cada capa, se utilizan protocolos para la comunicación.• Se añade información de control a los datos del usuario en cada capa• Se añade información de control a los datos del usuario en cada capa.• La capa de transporte puede fragmentar los datos del usuario. Cada fragmento tendrá una

cabecera de transporte (Service Access Point, número de secuencia, código de detección deerrores). Resultado: una unidad de datos de transporte de protocolos o PDU.

• Añade la cabecera de acceso a la red (dirección del computador destino).

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.52

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosEjemplo 2. Modelo de tres capas

Funcionamiento de una arquitectura de protocolos (resumen)

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.53

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosArquitecturas de protocolos normalizadas

• Años 60-70:Protocolos de comunicaciones propietarios, incompatibles y heterogéneosp p p y gMultiplicidad de fabricantes, plataformas, equipos, aplicaciones...Necesidad de una estructuración en el proceso de comunicación

• Arquitecturas normalizadas:• Arquitecturas normalizadas:Interoperabilidad entre equipos.Gran mercado de equipos y software..Los clientes pueden exigir equipos estandarizados.Tienden a congelar la tecnología.

• Dos normas:Dos normas:- Modelo de referencia OSI (ISO 7498, 1984)Nunca ha respondido a las expectativas iniciales.C j t d t l TCP/IP (P t ARPANET D D 1972)- Conjunto de protocolos TCP/IP (Proyecto ARPANET DoD,1972)Es la más ampliamente utilizada

• Organizaciones de normalización: IETF, ISO, UIT-T, …

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.54

Organizaciones de normalización: IETF, ISO, UIT T, …

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosCríticas a los modelos de capas

Críticas al modelo OSI

• Tardó mucho en desarrollarse.

• Tecnología inadecuada:

Algunos niveles vacíos, otros muy densos.g y

Muy complejo, difícil de implementar e ineficiente.

• Implementaciones inadecuadas (enormes y lentas)

Críticas al modelo TCP/IP

• No es un modelo general:

No describe cualquier pila de protocolos

Se trata de una implementación concreta

• No se distinguen las capas física y de enlace de datos

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.55

No es un modelo apropiado a seguir

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosModelo OSI

• El modelo OSI (Open System Interconnection) fue definido entre 1977 y 1983por la ISO (International Standards Organization) para promover la creación deestándares independientes de fabricante Divide TODAS las funciones que tieneestándares independientes de fabricante. Divide TODAS las funciones que tieneque realizar un sistema de comunicación en siete de capas o niveles. Estemodelo no normaliza ningún protocolo, solo define cada capa.L i l ti t t j á i l ió d• Los niveles tienen una estructura jerárquica que se apoya en la noción deservicio. Cada capa se sirve de la inferior para realizar ciertas funciones, realizasus propias funciones y ofrece un servicio a la capa superior. Así, cada nivel Nes proveedor de servicio de nivel N y usuario de servicio N 1es proveedor de servicio de nivel N y usuario de servicio N-1.

Directrices• Número de niveles suficientemente grande para que cada nivel fuera sencillo

pero no excesivo para evitar que el modelo OSI fuera inmanejable.• Frontera muy sencilla entre capas consecutivas.• Funciones relacionadas entre sí se agrupan en una misma capa• Funciones relacionadas entre sí se agrupan en una misma capa.• Todas las capas deben tener únicamente interfaz con la capa superior y con la

inferior, salvo evidentemente la primera y la última.

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.56

• Reaprovechar la máxima experiencia acumulada.

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosModelo OSI. Niveles

AplicaciónAplicación.

Presentación.

Sesión.

TransporteTransporte.

Red

Enlace de datos

Física.Física.

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.57

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosModelo OSI. NivelesNivel físico (Nivel 1)Permite utilizar directamente el medio físico de transmisión. Como servicio ofrece la transmisión debits. En este nivel se definen las siguientes características:g

• mecánicas: tipos de conectores, el diámetro del cable y el tipo de material en su caso, etc.• eléctricas: niveles de transmisión o el tipo de señal transmitido.• funcionales: especificar que hace cada hilo o canal.• de procedimiento: reglas o secuencia de eventos para transmitirde procedimiento: reglas o secuencia de eventos para transmitir.

Ejemplo: EIA RS-232, que define la utilización de los puertos serie de los equipos.

Nivel de enlace (Nivel 2)Ofrece al siguiente nivel una transmisión fiable de bits. Controla el flujo de datos para evitar que ung j p qequipo envíe datos más rápido de lo que el otro permite. En redes de difusión, además, se encargadel control de acceso al medio compartido. En redes de conmutación, controla el establecimiento,mantenimiento y liberación de la conexión en cada uno de los enlaces.Ejemplos de protocolo: HDLCEjemplos de protocolo: HDLC.

Nivel de red (Nivel 3)Proporciona una conexión extremo a extremo en redes interconectadas. No es necesaria en enlacesdirectos donde es el nivel 2 el que proporciona la conexión. Otras funciones son:q p p

• segmentación: adaptación al tamaño de paquete máximo transmisible por la red.• encaminamiento: definición de las rutas a seguir por los datos hasta su destino.• control de congestión: evitar que se produzcan cuellos de botella.• interconexión: resolver los problemas derivados de la interconexión de redes heterogéneas

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.58

interconexión: resolver los problemas derivados de la interconexión de redes heterogéneas.

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosModelo OSI. Niveles

Nivel de transporte (Nivel 4)Garantiza la transmisión sin errores extremo a extremo, independiente del tipo de red. Se encargad l d ll i d d i é did i d li dde que los datos lleguen sin errores, ordenados, sin pérdidas ni duplicados.Este nivel fragmenta el mensaje en origen y lo recompone en el destino, asumiendo la ordenaciónde los distintos paquetes que llegan.

Nivel de sesión (Nivel 5)Se encarga de organizar y sincronizar el diálogo entre los dos extremos (disciplinas de diálogo).La mayor parte de los protocolos están definidos por el ISO, aunque su uso es muy escaso.

Nivel de presentación (Nivel 6)Este nivel elimina los problemas que puedan surgir al comunicar arquitecturas con estructuras o

t ió d d t ífi (f t difi ió d d t ) Ot f i lrepresentación de datos específicas (formato y codificación de datos). Otras funciones son lacompresión y el cifrado.

Nivel de aplicación (Nivel 7)Nivel de aplicación (Nivel 7)Medio para que las aplicaciones accedan al entorno OSI.Ejemplo de servicios o aplicaciones: transferencia de archivos, terminal virtual, etc.

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.59

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosModelo OSI. Esquema de comunicación con enlace punto a punto

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.60

PDU: Protocol Data Unit

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosModelo OSI. Esquema de comunicación con un retransmisor

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.61

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosModelo TCP/IP

• Desarrollada en el seno de ARPAnet, red creada en 1969 por la Advanced ResearchProjects Agency del Department of Defense de EEUU.Cuando se unen redes satélite y radio aparecen los primeros problemas de interconexión• Cuando se unen redes satélite y radio aparecen los primeros problemas de interconexión.Se crea el modelo de referencia TCP/IP en 1974:Capacidad de conexión de múltiples redes de una manera sencilla.E i i d i d l i ió i t f i l h t tExigencia de permanencia de la comunicación mientras funcionan los host extremos.

TCP/IP se ha impuesto en los años 90 al

Competencia y correspondencia con la torre OSI

7

6

76

OSI TCP/IP

Aplicación

P ió Aplicación

TCP/IP se ha impuesto en los años 90 alcontrario de lo que se opinaba en los 80,cuando se creía que el modelo OSI es el quetriunfaría. Los protocolos TCP/IP se crearon y

li h t d d fi i 6

5

4

6

5

4

Presentación

Sesión

Transporte Host-Host

Aplicaciónnormalizaron mucho antes de que se definierael modelo OSI. Pese a que los gobiernosapoyaban los estándares de OSI, desdemediados de los 80 se ha ido introduciendo

3

2

1

3

2

1

Red

Enlace de Datos

Fí i

Internet

Nivel de Acceso a Red

mediados de los 80 se ha ido introduciendoTCP/IP en las administraciones,principalmente en el Departament of Defensede EE.UU. Otro de los motivos de sui l t ió l l i ió d

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.62

1 1Físicoimplantación es la gran popularización deInternet.

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosModelo TCP/IP. Niveles

• ObjetivoGarantizar la comunicación pese a problemas locales o desconexiones en grandessegmentos de la red, siendo las mismas máquinas conectadas a la red quienes, de formasegmentos de la red, siendo las mismas máquinas conectadas a la red quienes, de formaautomática, resuelvan los problemas suscitados.

• Basada en la comunicación de tres agentes:Procesos: entidades que desean comunicarse.qMaquinas (hosts): lugar donde residen o corren los procesos.Redes: la comunicación tiene lugar a través de redes a las que las hosts están unidas.

Host Host

Aplicación

Host-Host

Ope

rativ

o Aplicación

Host-Host

Sistema

Internet

Nivel de Acceso a Red

Sist

ema

O

Internet

Nivel de Acceso a Red

Operativo

RED REDDireccionamiento

Internet

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.63

NAP 1 NAP 2

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosModelo TCP/IP. Nivel de proceso/aplicación

¿Qué debo enviar?

Es la interfaz que ve el usuario finalq Muestra la información recibida En ella residen las aplicacionesp Envía los datos de usuario a la

aplicación de destino usando los servicios de las capas inferiores

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.64

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosModelo TCP/IP. Nivel host-to-host

¿Son estosdatos buenos?

Identifica al proceso origen y al destinatario de los datos

Verifica que los datos se transmitan correctamente

Este paquete no es buenono es bueno.

Reenviar

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.65

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosModelo TCP/IP. Nivel de Internet

Implementa un sistemaImplementa un sistema universal de direcciones lógicas denominadas direcciones IP.

Realiza el encaminamiento de j t é d lmensajes a través de las

diferentes redes. Hace uso de encaminadores Hace uso de encaminadores,

denominados gateways o routers.

Routersrouters.

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.66

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosModelo TCP/IP. Nivel de acceso a red

Intermediario entre un host y la red, y entre los dispositivos de reddispositivos de red.

Usa las direcciones físicas de los dispositivosde los dispositivos empleados.

Constituye la tecnología deConstituye la tecnología de red sobre la que se actúa.

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.67

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosModelo TCP/IP. Protocolos

FTP 21 File Transfer ProtocolTelnet 23 Conexión con terminal

Nivel de Aplicación (mensaje)

TELNETFTP SMTP SNMPHTTP

HTTP 80 HyperText Transfer ProtocolSMTP 25 Simple Mail Transfer ProtocolSNMP 161 Simple Network Management

Protocol

Nivel Host-to-Host(segmento) TCP UDP

TCP Transmission Control ProtocolUDP User Datagram Protocol

IP Internet Protocol

Nivel Internet (datagrama) IP

IP Internet ProtocolCSMA/CD,Token Ring,X.25,ISDN,ATM,etc.

Nivel de acceso a red (trama)

Encapsulado de protocolos

Datos aplicaciónCabec. TCP

20bytes

Segmento TCP20bytes

Datagrama IP

Cola de Datagrama IPCabecera

Segmento TCPCabec. IP

TCP

Trama

bytes

14bytes

4bytes

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.68

enlaceDatagrama IPde enlaceTrama

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosModelo de capas y protocolos. Acceso a servidor desde LAN Ethernet

Capa

Ejemplo modelo TCP/IP:

pHTTP

TCP

Aplicación Aplicación4

3TCP

IP

Host-to-Host Transporte

2IP

Internet Red

LAN Ethernet1 Acceso a

redAcceso a

red

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.69

Cliente Servidor

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosModelo de capas y protocolos. Acceso a servidor con conexión remota

Capa HTTP

Ejemplo modelo TCP/IP:

Aplicación

TCP

Aplicación4

2

3

IPI t t

IP IPI t t

Host-to-Host Host-to-Host

1

2

Acceso a

Internet

PPPAcceso a

Internet

Acceso a

Internet

Acceso a

Internet

TokenRingEthernet

1 Acceso a red

Acceso a red

Acceso a red

Acceso a red

Cliente ServidorLANEthernet

LANToken Ring

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.70

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosDireccionamiento IP

U di ió IP ódi Una dirección IP es un código numérico único que identifica a

un ordenador específico en Interneten Internet

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.71

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosDireccionamiento IP

• Identificadores universales.

• VirtualVirtualInterpretado por el software.

Independiente del direccionamiento hardware.

• Identifican una conexión de un nodo.

• Dirección consta de 32 bits, conceptualmente dividido en doscampos:

Identificador de red (netid).

Identificador de nodo (hostid).Identificador de nodo (hostid).

• Representación:Notación decimal tomando cada 8 bits como un número decimal y separandolos dígitos decimales por puntos

1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.72

155 . 210 . 38 . 241

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosDireccionamiento IP. Clases de direcciones IP

Identificador de red (netid) Identificador de nodo (hostid)

Direccionamiento classful

Identificador de red (netid) Identificador de nodo (hostid)

0 ID red ID nodoClase A1 8 32

1 0 ID red ID nodoClase B2 16 32

Pocas redes (126)16.777.214 nodos por red

R d di (16 382)

1.0.0.0 ... 126.0.0.0

1 1 0 ID red ID nodoClase C3 24 32

Redes medianas (16.382)65532 nodos por red

Muchas redes (2 097 150)

128.1.0.0 ... 191.254.0.0

1 1 1 0 Dirección MulticastClase D4 32

Muchas redes (2.097.150)254 nodos por red 192.0.1.0 ... 223.255.254.0

1 1 1 1 0 Reservado para usos futurosClase E5 32

224.0.0.0 ... 239.255.255.0

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.73

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosDireccionamiento IP. Clases de direcciones IP

Direccionamiento classless• El crecimiento o auge de Internet genera un problema de escasez de direcciones

IP ( b d l d l B)IP (sobre todo las de clase B)

• Se define un direccionamiento en el que los bits asignados tanto para identificar lared (netid) como para identificar el nodo (hostid) no están prefijados.

• Para indicar cuantos bits se destinan a cada identificador se define una máscarade red de tamaño 32 bits. La máscara identifica la longitud del prefijo de redfijando a uno los bits destinados a netid y a cero los bits destinados a hostid.

• Ejemplo de direccionamiento de una host perteneciente a una red con 8 bitsdestinados a hostid y, por tanto, 24 bits destinados a netid.y, p ,

L á d d i d li i l d l d id ifi l

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.74

• La máscara de red permita delimitar el tamaño de la red y, por tanto, identificar lashosts pertenecientes a la red.

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosDireccionamiento IP. Clases de direcciones IPAritmética con mascara de red• Realizando un AND lógico entre la máscara de red y la dirección de un host se

obtiene la dirección de la red Ejemplos:obtiene la dirección de la red. Ejemplos:

Máscara 255 255 0 0Máscara 255.255.0.0

Dirección 200.45.34.56 y máscara 255.255.255.22411001000 00101101 00100010 00111000

AND 11111111 11111111 11111111 1110000011001000 00101101 00100010 00100000 Red: 200 45 34 3211001000 00101101 00100010 00100000 Red: 200.45.34.32

• Realizando un AND lógico entre la dirección IP y el complemento a 1 de lamáscara de red se obtiene el identificador de host.

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.75

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosDireccionamiento IP. Direcciones IP especiales

T d 0Este Todo 0s

Todo 0s hostid

Este host

Host en esta

Utilizadas comodirección fuente en elarranque del sistema

netid Todo 0s

Todo 0s hostidHost en esta red

Dirección de

arranque del sistema

Se refiere únicamente al d d

netid Todo 1s

red

Difusión directa

la red y no a sus nodos.

Envío de un paquete a todoslos nodos de la red netid

Todo 1s

directa

Difusión limitada

los nodos de la red netid.

Envío de un paquete a todoslos nodos de su red duranteel arranque del sistema

127 cualquier dígito

limitada

Dirección de loopback

el arranque del sistema

Utilizada para pruebas

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.76

loopback

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosDireccionamiento IP. Direcciones IP reservadas y privadas

Red o rango UsoRed o rango Uso

127.0.0.0 Reservado (fin clase A)

128 0 0 0 Reservado (inicio Clase B)128.0.0.0 Reservado (inicio Clase B)

191.255.0.0 Reservado (fin clase B)

192 0 0 0 Reservado (inicio Clase C)192.0.0.0 Reservado (inicio Clase C)

224.0.0.0 Reservado (inicio Clase D)

240 0 0 0 255 255 255 254 Reservado (clase E)240.0.0.0 – 255.255.255.254 Reservado (clase E)

10.0.0.0 Privado

172 16 0 0 172 31 0 0 Privado172.16.0.0 – 172.31.0.0 Privado

192.168.0.0 – 192.168.255.0 Privado

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.77

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosDireccionamiento IP. Ejemplo: router conectando tres LANs

IP: 147.156.145.17Router: 147.156.0.1

IP: 147.156.13.5Router: 147.156.0.1

IP: 147.156.24.12Router: 147.156.0.1

LAN B213.15.1.0

147 156 0 1

LAN A147.156.0.0

IP: 213 15 1 2147.156.0.1

193.146.62.1

213.15.1.1IP: 213.15.1.2

Router: 213.15.1.1Al estar todas las redes directamente conectadas no hacen

falta rutas

LAN C193.146.62.0 IP: 213.15.1.3

Router: 213.15.1.1

IP: 193.146.62.7Router: 193.146.62.1

IP: 193.146.62.12Router. 193.146.62.1

IP: 193.146.62.215Router: 193.146.62.1

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.78

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosDireccionamiento IP. Ejemplo: conexión de LANs vía línea serie

LAN A LAN B

A 213 1 1 0 por 192 168 2 2

165.12.0.0 213.1.1.0

165 12 0 2165.12.0.1

A 213.1.1.0 por 192.168.2.2

213.1.1.2

Red 192.168.2.0

X165.12.0.2

Router 165.12.0.1192.168.2.1 Router 213.1.1.1

213.1.1.1

213 1 1 3

192.168.2.2

A 165 12 0 0 por 192 168 2 1

Y

165.12.0.3Router 165.12.0.1

213.1.1.3Router 213.1.1.1

A 165.12.0.0 por 192.168.2.1

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.79

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosDireccionamiento IP. Nueva versión: de IPv4 a IPv6

Agotamiento del espacio de direcciones IPv4

Nueva versión del protocolo IPIPv6: identificadores de 128 bits de longitudIPv6: identificadores de 128 bits de longitud.Representación X:X:X:X:X:X:X:X, cada X representa el valor hexadecimal de un grupo de 16 bits. Ejemplo: 2001:410:0:1::0:45FF/128 (dirección de un host)

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.80

Ejemplo: 2001:410:0:1::0:45FF/128 (dirección de un host)

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosDireccionamiento IP. Asignación de direcciones IP

• Inicialmente la asignación de direcciones IP la realizaba el NIC (NetworkInformation Center) de forma centralizada.

• A principios de los 90 se decidió descentralizar esta función creando losllamados RIR (Regional Internet Registry).

Registro Regional Área geográficaRegistro Regional Área geográficaARIN (American Registry for Internet Numbers)www.arin.net

EEUU y Canadá

APNIC (Asia Pacific Network Information Centre)www.apnic.net

Asia oriental y Pacífico

RIPE (Réseaux IP Européenes) Europa, Oriente Medio www.ripe.net y Asia Central

LACNIC (Latin American and Caribbean Network Information Center)

América y el Caribe (excepto EEUU yCenter)

www.lacnic.net (excepto EEUU y Canadá)

AFRINIC (African Network Information Center)www afrinic net

África y Oceano Indico

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.81

www.afrinic.net

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosDireccionamiento IP. Nombres de dominio IP

• Son nombres que se utilizan para identificar equipos en Internet, de una formamás sencilla.

L d j b ú• Las personas recuerdan mejor nombres que números.

• Las direcciones IP pueden cambiar cuando un ordenador cambia deubicación.

• Son entidades administrativas cuyo propósito es subdividir la carga de gestiónentre distintas subentidades (proceso a repetir si el tamaño así lo aconseja).

• Network Information Center asignadominios de primer nivel (Top LevelDomains). Cada país administra su TLD(ES NIC i )(ES-NIC, www.nic.es).

• Cada TLD dispone de sus propias normas(autonomía) acerca de quien puederegistrar un dominio de segundo nivel, queg g , qdominios están permitidos, queprocedimientos hay que seguir pararegistrar un dominio de segundo nivel, etc.

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.82

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosDireccionamiento IP. Nombres de dominio IP

• Nombres se forman mediante la yuxtaposición (separada por puntos) de losdistintos nombres de dominio, de abajo a arriba en la jerarquía hasta llegar alúlti ( í d l DNS “ ”)último (raíz del DNS o “.”).

• La profundidad del árbol es arbitraria (limitada a 128).

• Ejemplo: tele2.cps.unizar.es

rootRaíz

edu com gov mil org net es fr etc.TLDs

unizar upv

cps wzar

Dominios en .es

Dominios en unizar es

etc.

Cada zona corresponde a una autoridad administrativa cps wzar

tele2

Dominios en .unizar.es

Máquinas en cps.unizar.es

autoridad administrativa, responsable de esa porción

jerárquica.

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.83

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosDireccionamiento IP. Servidor de nombres DNS (Domain Name System)

• Sistema de computación distribuido que relaciona nombres y direcciones(traducción) vía una ordenación jerárquica de dominios delegados.

DNS raíz

26

Recursive DNSQuery

DNS raízIterated DNS

Query

Así es como funciona a

día de hoy el 2

3

7 2

3 4

sistema DNS

DNS localns.unizar.es

1

4 5

DNS en .com

87

DNS en .com

5

DNS localns.unizar.es

1

DNS remotons1.google.com

81

6

DNS remotons1.google.com

8

Host peticionariatele2.cps.unizar.es

www.google.com

g gHost peticionaria

tele2.cps.unizar.es

www.google.com

g g

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.84

g g

Dig: herramienta de consulta a servidor DNS (http://www.ignside.net/man/redes/dig.php)

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosDireccionamiento IP. Ejemplo de configuración IP

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.85

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosComunicación extremo a extremo. Puertos

• Necesidad de un mecanismo de direccionamiento adicional paraidentificar a las aplicaciones (puerto).

APAP • Los puertos utilizan unbuffer o cola de espera

Comunicación t t

buffer o cola de espera,donde se almacenan lospaquetes que llegan hastaque la aplicación los extrae.

extremo a extremo

• Para comunicarse con unali ió h taplicación en un host

destino, una fuente necesitaconocer su dirección IP y elnúmero de puerto.ú e o de pue o

• Protocolos : - TCP (Transmission Control Protocol) Fiable (orientado a conexión)

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.86

- UDP (User Datagram Protocol) No fiable (no orientado a conexión)

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosComunicación extremo a extremo

• Una aplicación: - Empieza la ejecución primero.¿Cómo contactan dos aplicaciones en TCP/IP?

- Espera pasivamente en un puerto fijo.• Otra aplicación: - Empieza la ejecución después.

- Establece contacto con la primera aplicación.• Esta es la interacción cliente – servidor.

Servidor (apertura pasiva) Cliente (apertura activa).• La información fluye en ambos sentidos, normalmente.

• Servidor:Si l t tá d

Asignación de puertos a aplicaciones

Sigue generalmente un estándar. Siempre utiliza los mismos números de puerto.Generalmente, utiliza los números de puerto bajos. Por debajo del 1024, puertos bien conocidos o ya asignadosbien conocidos o ya asignados.

• Cliente:El sistema operativo le asigna un número de puerto que esté libre.Utili ú d t d 1024

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.87

Utiliza números de puerto mayores de 1024.

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosServicios en TCP/IP• Existe un gran número de servicios estándar Internet.• Una aplicación se define como una implementación de un servicio.

Servicio de transferencia de ficheros FTPServicio de transferencia de ficheros FTP• Cada aplicación estándar tiene al menos un documento (RFC) que describe los detalles

acerca del servicio que ofrece, así como el protocolo utilizado entre el cliente y servidor.

Ejemplos de servicios:• Terminal remota (TELNET): Facilita la comunicación interactiva con una máquina remota

como si el usuario o proceso estuvieran trabajando en esa máquina.• File Transfer Protocol (FTP): Facilita a un usuario o proceso de aplicación acceder e

interactuar con un sistema de ficheros remoto.• Simple Mail Transfer Protocol (SMTP): Proporciona un servicio de transferencia de correop ( ) p

a través de una red entre sistemas de correo radicados en diferentes máquinas.• Simple Network Management Protocol (SNMP): Facilita la gestión y administración

remota de los elementos de una red (hosts, routers, protocolos, etc.)• HyperText Transfer Protocol (HTTP):Proporciona un servicio distribuido de presentación

de la información.• Post Office Protocol versión 3 (POP3): Proporciona un servicio de acceso al buzón de

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.88

correo del usuario o mailbox.

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosServicios en TCP/IP: Terminal remota (TELNET)

• Servicio que permite establecer una conexión con un servidor(ordenador remoto) y trabajar en él.( ) y j

• Características:

Sistema de autorización Sistema de autorización y autenticación

Negociación de parámetros de terminalde terminal

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.89

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosServicios en TCP/IP: File Transfer Protocol (FTP)

• Permite el intercambio de archivos entre máquina cliente y máquinaservidor.

• La conexión inicial (control, puerto 21) se utiliza para enviar al servidorlos comandos FTP. Cuando se pide una transferencia de información(fichero o listado de un directorio o carpeta) se abre una nuevaconexión (datos, puerto 20) para transferir sólo la informaciónsolicitada.

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.90

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosServicios en TCP/IP: Correo electrónico (SMTP)

• Envío y recogida de correo electrónicoSimple Mail Transfer Protocol es el protocolo utilizado para el envío de mensajes de correo(actúa entre sistemas de correo)(actúa entre sistemas de correo).Post Office Protocol versión 3 es el protocolo utilizado por los clientes para interactuar con susistema de correo (acceso a buzones o mailbox). Usado cuando el buzón de usuarios resideen una máquina remota y especialmente útil cuando la máquina de usuario no estáen una máquina remota y especialmente útil cuando la máquina de usuario no estáhabitualmente on-line.

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.91

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosServicios en TCP/IP: Simple Network Management Protocol (SNMP)

• Facilita la gestión y administración remota de los elementos de unared (hosts routers protocolos etc )red (hosts, routers, protocolos, etc.)

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.92

I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosServicios en TCP/IP: World Wide Web (WWW)

• Servicio distribuido de presentación de la información creado en 1989-1991por Tim Berners Lee en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas(CERN) C ó l i i i i l d l t t i l(CERN). Creó las versiones iniciales de los cuatro componentes esencialesde la web: HTML, HTTP, un servidor web y un navegador.

C i W3C ( 3 1994) d t d i t d

Arquitectura de Redes Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.93

Consorcio W3C (www.w3c.org, 1994) se encarga de estandarizar todas las tecnologías relacionadas con la web.