Redes de Computadores 2014/2015. Departamento de Tecnología Electrónica

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1 Redes de Computadores 2014/2015 Departamento de Tecnología Electrónica

2 Contenidos (6 ETCS) q Tema 1: Redes de Computadores e Internet q Tema 2: Capa de Aplicación q Tema 3: Capa de Transporte q Tema 4: Capa de Red q Tema 5: Capa de Enlace y Redes de Área Local Recuerda: 6 ECTS = 60 horas presenciales + 90 horas no presenciales Primer cuatrimestre dura 15 semanas 10 horas/semana Introducción 1-2

3 Departamento de Tecnología Electrónica Tema 1 Redes de Computadores e Internet La mayoría de estas transparencias son proporcionadas como material con copyright por: Computer Networking: A Top Down Approach, 5 th edition. Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley, April Introducción 1-3

4 Tema 1: Redes de Computadores e Internet Nuestro objetivo: v toma de contacto y terminología v mayor profundidad, detalles más tarde en el curso v enfoque: usar Internet como ejemplo Descripción general: v qué es Internet? v qué es un protocolo? v la frontera de la red: equipos, redes de acceso, medios físicos v el núcleo de la red: conmutación de paquetes/circuitos, arquitectura de Internet v rendimiento: pérdidas, retardos, tasa de transferencia v capas de protocolos, modelos de servicio v historia Introducción 1-4

5 Tema 1: Índice 1.1 Qué es Internet? 1.2 La frontera de la red v sistemas terminales, redes de acceso, enlaces 1.3 El núcleo de la red v conmutación de circuitos, conmutación de paquetes, arquitectura de la red 1.4 Retardos, pérdidas y tasa de transferencia en las redes de conmutación de paquetes 1.5 Capas de protocolos y sus modelos de servicio 1.6 Historia Introducción 1-5

6 Qué es Internet?: Componentes HW y SW PC servidor portátil inalámbrico teléfono móvil puntos de acceso enlaces por cable vmillones de dispositivos de computación conectados: hosts = sistemas terminales = sistemas finales ejecutando aplicaciones de red venlaces de comunicación fibra, cobre, radio, satélite tasa de transmisión = ancho de banda Red móvil ISP global Red doméstica ISP regional Red empresarial router vrouters: reenvían paquetes (bloques de ISP =Internet Service Provider datos) Introducción 1-6

7 Dispositivos curiosos que se conectan a Internet Marcos de fotos IP Tostador + predictor de tiempo accesible via Web Frigorífico conectado a Internet Slingbox: ver y controlar vía Internet la televisión de casa. Teléfonos de Internet Introducción 1-7

8 Qué es Internet?: Componentes HW y SW v Protocolos controlan el envío y la recepción de la información ej., TCP, IP, HTTP, Skype, Ethernet v Internet: red de redes poco jerárquica Internet pública frente a intranet privada v Estándares de Internet RFC: Request for comments IETF: Internet Engineering Task Force Red móvil ISP global Red doméstica ISP regional Red empresarial Introducción 1-8

9 Qué es Internet?: Servicios v la infraestructura de comunicacion permite aplicaciones distribuidas: Web, VoIP, correo y comercio electrónico, juegos, compartir ficheros v servicios de comunicación proporcionados a las aplicaciones: entrega de datos fiable de origen a destino mejor esfuerzo entrega de datos (no fiable) Red móvil ISP global Red doméstica ISP regional Red empresarial Introducción 1-9

10 Qué es un protocolo? protocolos humanos: v qué hora es? v Levantar la mano v Dejar salir antes de entrar se envían mensajes específicos se toman acciones específicas cuando se reciben las respuestas u otros sucesos protocolos de red: v máquinas en lugar de seres humanos v toda la actividad de comunicación en Internet se rige por protocolos un protocolo define el formato y el orden de los mensajes enviados y recibidos entre entidades de red, y las acciones tomadas en la transmisión y/o recepción de un mensaje u otro suceso Introducción 1-10

11 Qué es un protocolo? un protocolo humano y un protocolo de red de computador: Hola Hola Qué hora es? Petición de conexión TCP Sí Respuesta de conexión TCP 2:00 tiempo Hola P: Otros protocolos humanos? Introducción 1-11

12 Tema 1: Índice 1.1 Qué es Internet? 1.2 La frontera de la red v sistemas terminales, redes de acceso, enlaces 1.3 El núcleo de la red v conmutación de circuitos, conmutación de paquetes, arquitectura de la red 1.4 Retardos, pérdidas y tasa de transferencia en las redes de conmutación de paquetes 1.5 Capas de protocolos y sus modelos de servicio 1.6 Historia Introducción 1-12

13 Visión detallada de la estructura de red v la frontera de la red: aplicaciones y sistemas terminales v redes de acceso, medios físicos: enlaces de comunicación cableados, inalámbricos v el núcleo de la red: routers interconectados red de redes Introducción 1-13

14 La frontera de la red v sistemas terminales (hosts): ejecuta programas de aplicación ej. Web, correo electrónico en la frontera de la red v modelo cliente/servidor sistema terminal cliente solicita y recibe un servicio de un servidor puro ej. navegador/servidor Web v modelo peer-peer: mínimo (o ningún) uso de servidores dedicados ej. Skype, BitTorrent peer-peer cliente/servidor Introducción 1-14

15 Redes de acceso y medios físicos P: Cómo conectar sistemas terminales a un router de frontera? v redes de acceso domésticas v redes de acceso institutionales (colegio, empresa) v redes de acceso móviles Ten en cuenta: v ancho de banda (bits por segundo) de acceso a la red? v compartida o dedicada? Introducción 1-15

16 Redes de acceso domésticas Acceso telefónico (dial-up modem) Central telefónica Red telefónica Internet PC doméstico Modem de acceso telefónico doméstico Modem del ISP (ej., AOL) v usa la infraestructura telefónica existente hogar conectado directamente a la central telefónica v velocidad máxima de 56Kbps (a menudo menos) v no se puede navegar y hacer llamadas telefónicas al mismo tiempo: no siempre disponible Introducción 1-16

17 Digital Subscriber Line (DSL) Redes de acceso domésticas Línea telefónica existente: telefonía 0-4KHz; 4-50KHz carga de datos; 50KHz- 1MHz descarga de datos Internet Teléfono doméstico DSLAM splitter Red telefónica PC doméstico Modem DSL Central telefónica v usa la infraestructura telefónica existente v velocidad de carga máxima de 1 Mbps (hoy típicamente < 256 kbps) v Velocidad de descarga máxima de 8 Mbps (hoy típicamente < 1 Mbps) v línea física dedicada hasta la central telefónica Introducción 1-17

18 Redes de acceso domésticas Cable v usa la infraestructura de la televisión por cable en lugar de la infraestructura telefónica v HFC: hybrid fiber coax (híbrido de fibra y coaxial) asimétrico: velocidad máxima de descarga de 30Mbps y 2 Mbps de carga v red de cable, fibra conecta las casas al router del ISP las casas comparten el acceso al router a diferencia del DSL, el cual tiene un acceso dedicado Introducción 1-18

19 Cable Redes de acceso domésticas Típicamente 500 a 5,000 casas Diagram: Introducción 1-19

20 Fibra hasta el Hogar v enlaces de fibra óptica desde la central telefónica a las casas (fibra directa) v proporciona velocidades de acceso a Internet mucho mayores; y servicios de televisión y telefonía v dos tecnologías de fibra que compiten: Passive Optical network (PON) Active Optical Network (AON) Redes de acceso domésticas ONT Internet Cables de fibra óptica OLT Cable de fibra óptica ONT Central telefónica Splitter óptico ONT Introducción 1-20

21 Ethernet Redes de acceso institucionales 100 Mbps Conmutador Ethernet Router institucional al ISP de la institución 100 Mbps 1 Gbps 100 Mbps servidor v típicamente usado en empresas, universidades, etc. v También se usan en redes domésticas. v 10 Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps Ethernet v actualmente, los sistemas terminales se conectan generalmente a conmutadores (switches) Ethernet Introducción 1-21

22 Redes de acceso móviles Redes de acceso inalámbricos v la red de acceso inalámbrico compartida conecta los sistemas terminales al router a través de una estación base también conocida como punto de acceso v LANs inalámbricas: b/g (WiFi): 11 or 54 Mbps v Acceso inalámbrico de área extensa Proporcionado por los operadores de telecomunicaciones ~1Mbps usando la infraestructura de telefonía móvil (EVDO, HSDPA) emergente (?): WiMAX (10 s Mbps) sobre área extensa router estación base sistemas terminales móviles Introducción 1-22

23 Redes domésticas Componentes típicos de una red doméstica: v modem DSL o modem cable v router/firewall/nat v Ethernet v Punto de acceso inalámbrico Home Station Fibra Óptica Teldat i-1104w (MoviStar) ento-adsl/routers/teldat-i-1104w a/desde el terminal de cabecera de cable modem cable router/ Firewall /NAT Ethernet Punto de acceso inamlábrico Portátiles (inalámbricos) Introducción 1-23

24 Medios físicos v v bit: se propaga entre parejas de transmisores y receptores enlace físico: el medio que hay entre el transmisor y el receptor medios guiados: las señales se transportan por un medio sólido: cobre, fibra, coaxial medios no guiados: Las señales se propagan libremente, ej., radio Introducción 1-24

25 Medios físicos guiados Par trenzado (Twisted Pair, TP) v dos cables de cobre aislados Categoría 3: cables de teléfono tradicionales, 10 Mbps Ethernet Categoría 5: 100Mbps Ethernet Cable coaxial: v v v v dos conductores de cobre concéntricos bidireccional Banda base: un único canal sobre un cable heredado de Ethernet Banda ancha: varios canales sobre un cable HFC Cable de fibra óptica: v v v fibra de vidrio conduciendo pulsos de luz, cada pulso representa un bit alta velocidad de operación: transmisión punto a punto de alta velocidad (ej., 10 s-100 s Gpbs) tasa de error baja: atenuación baja permite repetidores muy espaciados; inmune a las interferencias electromagnéticas Introducción 1-25

26 Medios físicos no guiados: radio v señales transportadas en el espectro electromagnético v sin cable físico v bidireccional v efectos del entorno de propagación: reflexión obstrucción por objectos interferencia Tipos de canales de radio: v microondas terrestre ej. canales de 45 Mbps (máximo) v WLAN (ej., WiFi) 11Mbps, 54 Mbps v área-extensa (ej., móvil) móviles 3G: ~ 1 Mbps v satélite velocidad del canal: Kbps to 45Mbps (o varios canales más pequeños) Retraso de extremo a extremo de 270 ms geoestacionarios frente a los de órbita baja terrestre Introducción 1-26

27 Tema 1: Índice 1.1 Qué es Internet? 1.2 La frontera de la red v sistemas terminales, redes de acceso, enlaces 1.3 El núcleo de la red v conmutación de circuitos, conmutación de paquetes, arquitectura de la red 1.4 Retardos, pérdidas y tasa de transferencia en las redes de conmutación de paquetes 1.5 Capas de protocolos y sus modelos de servicio 1.6 Historia Introducción 1-27

28 El núcleo de la red v malla de routers interconectados v la pregunta fundamental: cómo se transfieren los datos a través de la red? conmutación de circuitos: circuito dedicado por llamada: red telefónica conmutación de paquetes: los datos se envían a través de la red en fragmentos más pequeños (paquetes) Introducción 1-28

29 El núcleo de la red: Conmutación de circuitos recursos de extremo a extremo reservados por llamada v ancho de banda del enlace, capacidad del router v recursos dedicados: sin compartir v rendimiento garantizado v establecimiento de llamada requerido Introducción 1-29

30 El núcleo de la red: Conmutación de circuitos recursos de red (ej., ancho de banda) dividivido en partes v partes asignadas a llamadas v parte del recurso inutilizado si no es usado por el que realiza la llamada (no se comparte) v división del ancho de banda del enlace en partes División de frecuencia División de tiempo Introducción 1-30

31 Banda base y Banda ancha Banda base Banda ancha MULTIPLEXOR 1 enlace 3 canales DEMULTIPLEXOR -No se modula -Señal original Introducción 1-31

32 Conmutación de circuitos: FDM y TDM Ejemplo: FDM 4 usuarios frecuencia TDM Marco tiempo frecuencia tiempo Introducción 1-32

33 El núcleo de la red: Conmutación de paquetes cada flujo de datos de extremo a extremo se divide en paquetes v paquetes de distintos usuarios comparten los recursos de la red v cada paquete usa el ancho de banda del enlace completo v Recursos usados según se necesitan División del ancho de banda en partes Asignación dedicada Reserva de recursos contienda por los recursos: v demanda de recursos del conjunto puede exceder la cantidad disponible v congestión: colas de paquetes, espera para el uso del enlace v store and forward: los paquetes avanzan un paso cada vez el nodo recibe completamente el paquete antes del reenvío Introducción 1-33

34 Conmutación de paquetes: multiplexación estadística A 100 Mb/s Ethernet multiplexación estadística C B cola de paquetes esperando el enlace de salida 1.5 Mb/s D E v la secuencia de paquetes de A y B no tiene un patrón temporal fijo ancho de banda compartido bajo demanda: multiplexación estadística Introducción 1-34

35 Conmutación de paquetes: store-andforward L R R R v se tarda L/R segundos en transmitir (expulsar) paquetes de L bits sobre un enlace de R bps v store and forward: el paquete completo debe llegar al router antes de ser transmitido al siguiente enlace v retardo = 3L/R (asumiendo un retardo de propagación cero) Ejemplo: L = 7.5 Mbits R = 1.5 Mbps Retardo de transmisión (extremo a extremo) = 15 s más sobre retardos en breve Introducción 1-35

36 Conmutación de paquetes frente a conmutación de circuitos La comnutación de paquetes permite a más usuarios usar la red! Ejemplo: enlace de 1 Mb/s cada usuario: 100 kb/s cuando activo activo 10% del tiempo N usuarios Enlace 1 Mbps vconmutación de circuitos: 10 usuarios vconmutación de paquetes: con 35 usuarios, probabilidad > 10 activos en el mismo tiempo es menor que P: qué sucede si > 35 usuarios? Introducción 1-36

37 Conmutación de paquetes frente a conmutación de circuitos Es la conmutación de paquetes un claro ganador? v ideal para ráfagas de datos se comparten los recursos es más simple, sin establecimiento de llamada v congestión excesiva: retardo y pérdida de paquetes se necesitan protocolos para transferir datos de forma fiable, para control de la congestión v P: Cómo proporcionar el comportamiento de la conmutación de circuito? garantizar el ancho de banda necesario para aplicaciones de audio y video todavía es un problema sin resolver P: analogías humanas de recursos reservados (conmutación de circuitos) frente a asignación bajo demanda (conmutación de paquetes)? Introducción 1-37

38 Estructura de Internet: red de redes NAP Internet Service Provider (ISP) (Suministrador de Servicio de Internet) Network Access Point (NAP) (Punto de acceso a la red) Regional Service Provider (RSP) (Suministrador de Servicio Regional) Network Service Provider (NSP) (Suministrador de Servicio de Red) NSP NSP RSP RSP RSP ISP ISP ISP ISP ISP Abonados Abonados Abonados Abonados Abonados Introducción 1-38

39 Estructura de Internet: red de redes v Los ISPs o TIER 3 ISP (ISP de Nivel 3) se conectan a los RSP. v RSP o ISP de Nivel 2 se conectan a los NSP o ISP de Nivel 1. v NSP se interconectan a los NAPs v Un NAP es una red de acceso de alta velocidad, típicamente ethernet, a través de la cual los ISPs intercambian rutas y tráfico. También conocido como IXP, Internet Exchange Point o NP (Neutral Point, Punto Neutro). v Es posible que los RSP se conecten mediante enlaces privados a otros RSP o NSP. v un paquete pasa a través de muchas redes desde el equipo fuente al equipo destino Introducción 1-39

40 Tema 1: Índice 1.1 Qué es Internet? 1.2 La frontera de la red v sistemas terminales, redes de acceso, enlaces 1.3 El núcleo de la red v conmutación de circuitos, conmutación de paquetes, arquitectura de la red 1.4 Retardos, pérdidas y tasa de transferencia en las redes de conmutación de paquetes 1.5 Capas de protocolos y sus modelos de servicio 1.6 Historia Introducción 1-40

41 Cómo ocurren las pérdidas y los retardos? los paquetes se encolan en el buffer del router v tasa de llegada de paquetes al enlace excede la capacidad de salida del mismo v Paquetes se encolan, esperando su turno paquete siendo transmitido (retardo) A B Paquetes encolados (retardo) buffer libre (disponible): paquetes que llegan se encolan buffer completo: paquetes no se encolan (pérdida) Nota Cómo se verá más adelante en la asignatura además de los routers hay otros dispositivos que introducen retardos. Introducción 1-41

42 Cuatro fuentes de retardos A transmisión propagación B procesamiento nodal de cola d nodal = d proc + d cola + d trans + d prop d proc : procesamiento nodal comprobar errores de nivel de bit Determinar el enlace de salida típicamente < ms d cola : retardo de cola tiempo de espera antes de ser transmitido por el enlace de salida depende del nivel de congestión del router Introducción 1-42

43 Cuatro fuentes de retardos A transmisión propagación B procesamiento nodal de cola d nodal = d proc + d cola + d trans + d prop d trans : retardo de transmisión: L: longitud del paquete (bits) R: ancho de banda del enlace (bps) d trans = L/R d trans y d prop muy diferentes d prop : retardo de propagación: d: longitud del enlace físico s: velocidad de propagación del medio (~2x10 8 m/sec) d prop = d/s Introducción 1-43

44 Retardo de cola (revisado) v R: ancho de banda del enlace (bps) v L: longitud del paquete (bits) v a: tasa de llegada de paquetes promedio (paquetes por segundo) retardo de cola promedio intensidad de tráfico = La/R La/R ~ 0 v v v La/R ~ 0: retardo de cola promedio pequeño La/R -> 1: retardo de cola promedio grande La/R > 1: llegan más paquetes de lo que se puede servir, retardo de cola infinito! La/R -> 1 Introducción 1-44

45 Pérdida de paquetes v La cola (buffer) asociada a un enlace tiene una capacidad finita v paquetes que llegan a una cola llena se descartan (pierden) v paquetes descartados pueden ser retransmitidos por el sistema terminal origen, por el nodo previo o por nadie A buffer (área de espera) paquete siendo transmitido B paquete que llega al buffer lleno se pierde Introducción 1-45

46 Tasa de transferencia (extremo a extremo) v tasa de transferencia (throughput): tasa (bits/unidad de tiempo) a la cual los bits son transferidos entre el cliente y el servidor instantánea: tasa en un instante de tiempo determinado promedio: tasa sobre un periodo largo de tiempo servidor, tiene envía que capacidad tubería puede del capacidad tubería puede del enviar bits (fluido) un fichero a la de transportar enlaceel fluido transportar enlaceel fluido a F bits tubería al cliente a R s una bits/s tasa R c una bits/s tasa R s (bits/s) R c (bits/s) Introducción 1-46

47 Tasa de Transfer. ext. a ext. (cont.) v R s < R c tasa de transferencia promedio de terminal a terminal? R s bits/s R c bits/s v R s > R c tasa de transferencia promedio de terminal a terminal? R s bits/s R c bits/s enlace cuello de botella Es el enlace en la ruta de extremo a extremo que limita la tasa de transferencia extremo a extremo. Introducción 1-47

48 Tasa de transferencia: escenario de Internet v Tasa de transferencia terminal a terminal por conexión: min(r c,r s,r/10) v en la práctica: R c o R s es a menudo el cuello de botella R s R s R s R R c R c R c 10 conexiones comparten el enlace común (en partes iguales) con velocidad R bits/s Introducción 1-48

49 Tema 1: Índice 1.1 Qué es Internet? 1.2 La frontera de la red v sistemas terminales, redes de acceso, enlaces 1.3 El núcleo de la red v conmutación de circuitos, conmutación de paquetes, arquitectura de la red 1.4 Retardos, pérdidas y tasa de transferencia en las redes de conmutación de paquetes 1.5 Capas de protocolos y sus modelos de servicio 1.6 Historia Introducción 1-49

50 Capas de protocolos Redes son complejas, con muchas piezas : v sistemas terminales v routers v enlaces de varios medios v aplicaciones v protocolos v hardware, software Pregunta: tenemos alguna esperanza de poder organizar una arquitectura de red? o al menos nuestra exposición sobre la misma? Introducción 1-50

51 Organización de un viaje en avión billete (compra) equipaje (facturación) embarque (carga) despegue billete (reclamación) equipaje (recogida) embarque (descarga) aterrizaje control de vuelo control de vuelo control de vuelo v un conjunto de pasos Introducción 1-51

52 Disposición en capas de la funcionalidad de una compañía aérea billete (compra) billete (reclamación) billete equipaje (facturación) equipaje (recogida) equipaje embarque (carga) embarque (descarga) embarque despegue aterrizaje despegar/aterrizar control de vuelo control de vuelo control de vuelo control de vuelo control de vuelo Aeropuerto de salida Centros intermedios de control de tráfico aéreo Aeropueto de llegada Capas o niveles: cada capa implementa un servicio v llevando a cabo determinadas acciones dentro de dicha capa v utilizando los servicios que proporciona la capa que tiene directamente debajo de ella Introducción 1-52

53 Por qué una arquitectura en capas? Los sistemas son complejos: v Una estructura específica permite identificar y relacionar las partes complejas del sistema Un modelo de referencia en capas para análisis y discusión v modularización simplifica el mantenimiento y la actualización del sistema Modificar la implementación del servicio de una capa es transparente al resto del sistema ej., cambio en el procedimiento de embarque no afecta al resto del sistema Introducción 1-53

54 Cómo se organiza una arquitectura en capas? (I) v En cada extremo debe haber una instancia de un determinado nivel, conocido como entidad. v Cada nivel realiza un conjunto de tareas, conocidas como funciones v No todas las funciones se realizan en cada extremo de la comunicación. v ej., en la capa de equipaje esta la función de facturación y la de recogida. v Cada nivel ofrece un conjunto de prestaciones (proveedor) al nivel superior (usuario), conocidas como servicios v ej., servicio de facturación. v El acceso a los servicios de un determinado nivel se realiza a través de una interfaz conocida como SAP (Service Access Point). Introducción 1-54

55 Cómo se organiza una arquitectura en capas? (II) v En cada nivel se utiliza un determinado protocolo para comunicarse con otra entidad del mismo nivel, ofrecer los servicios a su nivel superior y realizar la funciones que tiene encomendadas. v Usa los servicios que le ofrece el nivel inferior. v En el protocolo se describe: v el formato de los mensajes a intercambiar v Conocido como PDU (Protocol Data Unit) v las reglas de intercambio de mensajes. Extremo A Extremo B v Ejemplo Entidad de nivel N N_SAP... Nivel N + 1 Nivel N Protocolo nivel N N_PDU... Nivel N + 1 Nivel N Nota Un nivel puede ofrecer distintos servicios. Cada uno usará su propio protocolo Nivel N Nivel N Introducción 1-55

56 Servicios ofrecidos por un nivel v Los servicios se especifican formalmente mediante un conjunto de estructuras de información, conocidas como primitivas. v tipos: solicitud (request) emitida por el usuario en origen indicación (indication) emitida por el suministrador del servicio (por iniciativa propia o no) respuesta (response) emitida por el usuario en destino confirmación (confirm) emitida por el suministrador del servicio Extremo A (iniciador) solicitud Nivel N+1 Nivel N hacia los niveles de abajo en transmisión 1 Servicio 4 confirmación Nivel N+1 Nivel N hacia los niveles de arriba en recepción Extremo B respuesta 2 indicación Servicio 3 hacia los niveles de abajo en la transmisión Introducción 1-56

57 Tipos de Servicios confirmados: v v requieren una respuesta implementan las cuatro primitivas no confirmados: v v no requieren respuesta implementan solicitud e indicación parcialmente confirmados: v v responde el proveedor implementan solicitud, indicación y confirmación iniciados por el proveedor: v v al detectar una condición implementan indicación en ambos sentidos Nivel N+1 Usuario de N-Servicio Servicio.Request Servicio.Confirmation Servicio.Request Servicio.Request Servicio.Confirmation Servicio.Indication tiempo Transmisión Nivel N Proveedor N-Servicio Confirmado No Confirmado Parcialmente confirmado Iniciado por el proveedor Nivel N+1 tiempo Usuario de N-Servicio Servicio.Indication Servicio.Response Servicio.Indication Servicio.Indication Servicio.Indication Transmisión Introducción 1-57

58 Arquitectura en capas primitiva del N-servicio primitiva del N-1-servicio primitiva del N-2-servicio Extremo A Protocolo capa N N-PDU Entidades par de nivel N Protocolo capa N-1 N-1 -PDU Entidades par de nivel N-1 Protocolo capa N-2 N-2 -PDU Entidades par de nivel N-2 Extremo B primitiva del N-servicio primitiva del N-1-servicio primitiva del N-2-servicio Cuál es el flujo de información? Real: v Entre niveles adyacentes. v A través del SAP. v Comunicación vertical. v Las PDUs se tienen que encapsular y desencapsular. v En el mismo equipo. Lógica: v Entre entidades pares. v Comunicación horizontal v Entre diferentes equipos. v Se intercambian PDU. Nota A las entidades de un mismo nivel se conocen como entidad par Introducción 1-58

59 Encapsulación Emisor (N+1)-PDU IDU: Interface Data Unit ICI: Interface Control Information PCI: Protocol Control Information SDU: Service Data Unit UD: User Data SAP: Service Access Point Nivel N+1 (N)-ICI (N)-IDU (N)-SAP Nivel N (N)-PCI (N)-ICI (N)-SDU Encapsulación (N)-UD (N)-PDU Introducción 1-59

60 Desencapsulación Receptor (N+1)-PDU IDU: Interface Data Unit ICI: Interface Control Information PCI: Protocol Control Information UD: User Data Nivel N+1 (N)-ICI (N)-IDU (N)-SAP Nivel N (N)-PCI (N)-ICI (N)-SDU Desencapsulación (N)-UD (N)-PDU Introducción 1-60

61 Fragmentación Emisor (N+1)-PDU IDU: Interface Data Unit ICI: Interface Control Information PCI: Protocol Control Information UD: User Data Nivel N+1 (N)-ICI (N)-IDU (N)-SAP Nivel N (N)-PCI (N)-ICI (N)-SDU Encapsulación (N)-PDU (N)-PDU Introducción 1-61

62 Reensamblaje Receptor (N+1)-PDU IDU: Interface Data Unit ICI: Interface Control Information PCI: Protocol Control Information UD: User Data Nivel N+1 (N)-ICI (N)-IDU (N)-SAP Nivel N (N)-PCI (N)-ICI (N)-SDU Desencapsulación (N)-PDU (N)-PDU Introducción 1-62

63 Cuántas capas son necesarias? v Depende del conjunto de funciones que se desee que tenga la arquitectura de red. v Dos arquitecturas de red: v TCP/IP la utilizada en Internet. v Se compone de cinco capas. v Describe funciones, servicios y protocolos v Modelo de referencia OSI (Open System Interconnection). v Se compone de siete capas. v Estándar de ISO (International Organization for Standardization). v Describe funciones y servicios. Introducción 1-63

64 Pila de protocolos de Internet v aplicación: soporta las aplicaciones de red. Sirve de interfaz con el usuario final FTP, SMTP, HTTP, DNS v transporte: transferencia de datos extremo a extremo entre procesos TCP, UDP v red: direccionamiento y enrutado de datagramas de origen a destino IP, protocolos de rutado v enlace: transferencia de datos entre elementos de red cercanos Ethernet, (WiFi), PPP v física: bits en el cable aplicación transporte red enlace física A_PDU mensaje T_PDU segmento R_PDU datagrama E_PDU trama Introducción 1-64

65 Modelo de referencia ISO/OSI v presentación: permite que las aplicaciones interpreten el significado de los datos, ej., encriptación, compresión, codifica datos en modo estándar v sesión: sincronización, puntos de comprobación, recuperación del intercambio de datos v pila de Internet omite estas capas! estos servicios, si son necesarios, deben ser implementados en aplicación necesarios? aplicación presentación sesión transporte red enlace física Introducción 1-65

66 Cómo se implementan las capas? aplicación transporte red enlace física Programas Sistema Operativo hardware Software Nota No todos los niveles están en todos los dispositivos que se usan en Internet. Nota Al hardware que implementa el nivel de enlace y físico se conoce como interfaz de red, tarjeta de red o NIC (Network Interface Card). Introducción 1-66

67 Arquitectura en capas: Internet origen aplicación transporte red enlace física Ejemplo: Dos sistemas finales interconectados por un router. mensaje segmento H t datagrama H rn H t trama H e H r H t M M M M H e H r H r H t H t H t M M M M destino aplicación transporte red enlace física H r H t M red enlace física H e H r H t M Nota Hx = X_PCI M = A_PCI(Ha) + Datos Usuario (UD) Ejemplo UD: Asunto/cuerpo de un e_mail Texto de un mensaje WhatsApp router Medio físico Introducción 1-67

68 Arquitectura en capas: Internet Ejemplo: Dos sistemas finales interconectados por un router. origen aplicación transporte red enlace física Protocolo red Protocolo enlace Protocolo físico Protocolo aplicación Protocolo transporte red enlace física Protocolo red Protocolo enlace Protocolo físico destino aplicación transporte red enlace física router Introducción 1-68

69 Tema 1: Índice 1.1 Qué es Internet? 1.2 La frontera de la red v sistemas terminales, redes de acceso, enlaces 1.3 El núcleo de la red v conmutación de circuitos, conmutación de paquetes, arquitectura de la red 1.4 Retardos, pérdidas y tasa de transferencia en las redes de conmutación de paquetes 1.5 Capas de protocolos y sus modelos de servicio 1.6 Historia Introducción 1-69

70 Historia de Internet : principios de la conmutación de paquetes v v v v 1961: Kleinrock teoría de colas muestra la eficacia de la conmutación de paquetes 1964: Baran conmutación de paquetes en redes militares 1967: ARPAnet concebido por la Advanced Research Projects Agency 1969: primer nodo ARPAnet operacional v 1972: demostración pública ARPAnet NCP (Network Control Protocol) primer protocolo de equipo a equipo primer programa de correo electrónico ARPAnet tiene 15 nodos Introducción 1-70

71 Historia de Internet : interconexión de redes, redes nuevas y propietarias v 1970: red de satélite ALOHAnet en Hawaii v 1974: Cerf and Kahn - arquitectura para interconectar redes v 1976: Ethernet de Xerox PARC v finales 70 s: arquitecturas propietarias: DECnet, SNA, XNA v finales 70 s: conmutación de paquetes de longitud fija (precursor ATM) v 1979: ARPAnet tiene 200 nodos Cerf and Kahn s principios de la interconexión de redes: minimalismo, autonomía no se requieren cambios internos para interconectar redes modelo de mejor esfuerzo stateless routers control descentralizado define la arquitectura de Internet actual Introducción 1-71

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