BLOQUE I. Introducción a la Telemática ARQUITECTURA DE REDES (I).
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- Julio Núñez Moya
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1 BLOQUE I. Introducción a la Telemática ARQUITECTURA DE REDES (I). María Dolores Cano Baños
2 Contenidos 1. Introducción 2. Cambios en los factores tecnológicos, organizativos y económicos 1. Actividades Profesionales 2. I+D en la Universidad 3. Conceptos básicos 1. Definiciones 2. Esquema básico de un sistema Telemático 3. Multiplexores y concentradores Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 2
3 Contenidos 4. es de difusión y redes de conmutación 1. Clasificación de redes 2. es de difusión 3. es de conmutación 1. Conmutación de circuitos 2. Conmutación de mensajes 3. Conmutación de paquetes 4. Comparativa 5. Arquitectura de redes 1. Jerarquía de protocolos 2. Modelo de referencia OSI 3. Arquitectura TCP/IP Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 3
4 Contenidos 4. es de difusión y redes de conmutación 1. Clasificación de redes 2. es de difusión 3. es de conmutación 1. Conmutación de circuitos 2. Conmutación de mensajes 3. Conmutación de paquetes 4. Comparativa 5. Arquitectura de redes 1. Jerarquía de protocolos 2. Modelo de referencia OSI 3. Arquitectura TCP/IP Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 4
5 5. Arquitectura de redes Cuando equipos quieren intercambiar información (p.e. un archivo) además de existir un camino: 1. El origen debe indicar quién es el destinatario 2. El origen debe asegurarse de que el destino está listo para recibir los datos 3. La aplicación en el origen debe asegurarse de que el programa de gestión de archivos en el destino está listo para aceptar y almacenar el archivo 4. Si los formatos de los archivos en los dos equipos son incompatibles, uno de ellos debe traducirlo Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 5
6 5. Arquitectura de redes A E. Listo para rx datos? B C D A. Listo E Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 6
7 5. Arquitectura de redes Un único módulo que lo hace todo? Tarea 1. El origen debe indicar quién es el destinatario Tarea 2. El origen debe asegurarse de que el destino está listo para recibir los datos Tarea 3. La aplicación en el origen debe asegurarse de que el programa de gestión de archivos en el destino está listo para aceptar y almacenar el archivo Mejor si un problema difícil lo dividimos en pequeños problemas que se resuelven por separado Tarea 4. Si los formatos de los archivos en los dos equipos son incompatibles, uno de ellos debe traducirlo Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 7
8 5. Arquitectura de redes APLICACIÓN DE TRANSFERENCIA DE ARCHIVOS Comandos de trasferencia de archivos APLICACIÓN DE TRANSFERENCIA DE ARCHIVOS MODULO DE COMUNICACIONES Mensajes sobre cómo se hace la comunicación MODULO DE COMUNICACIONES MODULO DE ACCESO A LA RED Cómo enviar los datos por esta red RED Cómo enviar los datos por esta red MODULO DE ACCESO A LA RED Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 8
9 5.1 Jerarquía de protocolos APLICACIÓN DE TRANSFERENCIA DE ARCHIVOS APLICACIÓN DE TRANSFERENCIA DE ARCHIVOS MODULO DE COMUNICACIONES MODULO DE COMUNICACIONES MODULO DE ACCESO A LA RED RED MODULO DE ACCESO A LA RED Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 9
10 Contenidos 4. es de difusión y redes de conmutación 1. Clasificación de redes 2. es de difusión 3. es de conmutación 1. Conmutación de circuitos 2. Conmutación de mensajes 3. Conmutación de paquetes 4. Comparativa 5. Arquitectura de redes 1. Jerarquía de protocolos 2. Modelo de referencia OSI 3. Arquitectura TCP/IP Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 10
11 5.1 Jerarquía de protocolos Las redes de ordenadores permiten que entidades pertenecientes a sistemas diferentes se puedan comunicar Para reducir la complejidad del diseño de dichas redes, las funciones de comunicación se distribuyen en un conjunto jerárquico de niveles o capas El conjunto de capas y protocolos definidos para una red recibe el nombre de arquitectura de red Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 11
12 5.1 Jerarquía de protocolos ARQUITECTURA DE RED Entidad A NIVEL 2 protocolo de nivel 2 Entidad B NIVEL 2 NIVEL 1 protocolo de nivel 1 NIVEL 1 interfaz 2/1 interfaz 1/medio transmisión MEDIO FISICO Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 12
13 5.1 Jerarquía de protocolos ARQUITECTURA DE RED ENTIDADES PARES Entidad A NIVEL 2 protocolo de nivel 2 Entidad B NIVEL 2 NIVEL 1 protocolo de nivel 1 NIVEL 1 interfaz 2/1 interfaz 1/medio transmisión MEDIO FISICO Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 13
14 5.1 Jerarquía de protocolos ARQUITECTURA DE RED ENTIDADES PARES Entidad A NIVEL 2 protocolo de nivel 2 Entidad B NIVEL 2 Servicio S NIVEL 1 protocolo de nivel 1 NIVEL 1 interfaz 2/1 Servicio K interfaz 1/medio transmisión Servicio F MEDIO FISICO Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 14
15 5.1 Jerarquía de protocolos ARQUITECTURA DE RED ENTIDADES PARES Entidad A NIVEL 2 protocolo de nivel 2 Entidad B NIVEL 2 Servicio S NIVEL 1 protocolo de nivel 1 NIVEL 1 interfaz 2/1 Servicio K interfaz 1/medio transmisión Servicio F MEDIO FISICO Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 15
16 5.1 Jerarquía de protocolos ARQUITECTURA DE RED ENTIDADES PARES Entidad A NIVEL 2 protocolo de nivel 2 Entidad B NIVEL 2 Servicio S NIVEL 1 protocolo de nivel 1 NIVEL 1 interfaz 2/1 Servicio K interfaz 1/medio transmisión Servicio F MEDIO FISICO Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 16
17 5.1 Jerarquía de protocolos ARQUITECTURA DE RED ENTIDADES PARES Entidad A NIVEL 2 protocolo de nivel 2 Entidad B NIVEL 2 Servicio S NIVEL 1 protocolo de nivel 1 NIVEL 1 interfaz 2/1 Servicio K interfaz 1/medio transmisión Servicio F MEDIO FISICO Para que dos niveles pueden comunicarse entre sí, aunque sea de forma indirecta, es necesario que compartan un idioma común PROTOCOLO Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 17
18 5.1 Jerarquía de protocolos Un protocolo conjunto de reglas y convenios que permiten el intercambio de información entre niveles pares Estas reglas resuelven cuestiones como: Qué es lo que se debe enviar (reglas semánticas) Cómo se debe enviar (reglas sintácticas) Cuándo se debe enviar (reglas de temporización) ENTREGABLE: protocolos, analogías humanas Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 18
19 5.1 Jerarquía de protocolos Establecimiento y liberación de las conexiones (cómo se reservan y liberan los distintos recursos que se van a utilizar en la red) Reglas para la transmisión de datos (comunicaciones simultáneas o alternada) Control de errores Reordenación de la información recibida (si se fragmenta) Control de flujo y control de la congestión Segmentación, transmisión y reensamblado de mensajes Multiplexación de información en una misma conexión Control de acceso (compartido, conmutado) Encaminamiento Otros Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 19
20 Contenidos 4. es de difusión y redes de conmutación 1. Clasificación de redes 2. es de difusión 3. es de conmutación 1. Conmutación de circuitos 2. Conmutación de mensajes 3. Conmutación de paquetes 4. Comparativa 5. Arquitectura de redes 1. Jerarquía de protocolos 2. Modelo de referencia OSI 3. Arquitectura TCP/IP Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 20
21 5.2 Modelo de referencia OSI Publicada en 1984, la norma ISO 7498 define un modelo de referencia para la interconexión de sistemas abiertos: OSI (Open Systems Interconnection) El modelo OSI especifica una arquitectura de red Dividida en capas Asignando a cada una de esas capas una serie de funciones o servicios a desempeñar Las capas tiene una estructura jerárquica basada en que cada una de ellas se apoya en la anterior para desempeñar sus funciones y ofrecer servicios a las capas superiores Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 21
22 5.2 Modelo de referencia OSI El modelo de referencia OSI es un modelo de 7 capas porque: Cada capa debe desempeñar funciones concretas, bien definidas y relacionadas entre sí Se debe crear un capa donde exista la necesidad de un nivel diferente de abstracción Las separaciones entre las capas deben ser lo más sencillas posible y de tal forma que el número de iteraciones entre capas sea mínimo El número de capas escogido debía ser tal que la arquitectura no fuese impracticable pero lo suficientemente grande para que cada problema se pudiese resolver en una capa Aprovechar la experiencia y definir las funciones de las capas teniendo en cuenta arquitecturas y protocolos ya existentes (SNA de IBM) Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 22
23 5.2 Modelo de referencia OSI de Datos Protocolo de Protocolo de Protocolo de Protocolo de Protocolo de Protocolo de de Datos Protocolo de Nivel de Datos MEDIO FÍSICO Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 23
24 5.2 Modelo de referencia OSI Protocolo de Protocolo de Protocolo de Proporciona el nivel de interconexión, ya sea mecánica, eléctrica u óptica. de Datos Protocolo de Protocolo de Protocolo de de Datos de Datos Define las reglas que rigen la transmisión de bits sin estructura. Protocolo de Nivel MEDIO FÍSICO Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 24
25 5.2 Modelo de referencia OSI Protocolo de Protocolo de Protocolo de Proporciona una transferencia fiable de información en un enlace de comunicaciones. de Datos Protocolo de Protocolo de Protocolo de de Datos Protocolo de Nivel MEDIO FÍSICO de Datos Sus funciones más importantes son: el control de flujo y control de errores en el enlace. Además se encarga de la activación, mantenimiento y liberación del enlace. Ejemplos: HDLC, LAPB, LAPD y LLC. Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 25
26 5.2 Modelo de referencia OSI Protocolo de Protocolo de Su principal tarea es la de encaminamiento de los paquetes. Protocolo de Protocolo de Protocolo de Protocolo de de Datos Protocolo de Nivel Además desempeña funciones de control de tráfico (congestión), tarificación e interconexión entre redes, ya sean homogéneas o heterogéneas. MEDIO FÍSICO Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 26
27 5.2 Modelo de referencia OSI Protocolo de Se encarga de la segmentación, ensamblado y ordenación de paquetes. Protocolo de Protocolo de Protocolo de Protocolo de Protocolo de de Datos Proporciona una transferencia de datos fiable, libre de errores, sin pérdidas ni duplicidades EXTREMO A EXTREMO, encargándose de la recuperación de errores y del control de flujo. Protocolo de Nivel MEDIO FÍSICO Se diferencia del nivel de enlace en que el control de hace extremo a extremo (entre origen y destino) y no entre nodos adyacentes (un solo enlace). Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 27
28 5.2 Modelo de referencia OSI Protocolo de Protocolo de Protocolo de Se encarga del control del dialogo (simultáneo o alternado), gestiona y termina conexiones (sesiones) entre aplicaciones cooperantes. Protocolo de Protocolo de Protocolo de de Datos Protocolo de Nivel MEDIO FÍSICO Proporciona un mecanismo de puntos de comprobación de forma que si ocurre un fallo entre dos de estos puntos, la entidad se sesión se encarga de retransmitir todos los datos desde el último punto de comprobación. Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 28
29 5.2 Modelo de referencia OSI Protocolo de Protocolo de Protocolo de Protocolo de Protocolo de Protocolo de de Datos Protocolo de Nivel MEDIO FÍSICO Define el formato de los datos que se van a intercambiar entre las aplicaciones y su significado (semántica) y de la sintaxis utilizada entre entidades de aplicación. Proporciona los mecanismos necesarios para transformar las distintas representaciones de datos (ej. entre ASCII y EBCD). Define como se representan los números (en módulo 1, módulo 2, números reales y mantisas). Ejemplo: compresión y el cifrado de datos. Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 29
30 5.2 Modelo de referencia OSI Protocolo de Protocolo de Proporciona a los programas de aplicación un medio para acceder al entorno OSI. Protocolo de Protocolo de Protocolo de Protocolo de de Datos Esta capa incluye a las funciones de administración y en general a los mecanismos necesarios en la implementación de aplicaciones distribuidas. Protocolo de Nivel MEDIO FÍSICO Ejemplos: Terminal virtual, transferencia de ficheros, correo electrónico o servicio de directorios. Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 30
31 5.2 Modelo de referencia OSI E N C A P S U L A R RH TH SH PH AH DATOS DE USUARIO A-PDU P-PDU S-PDU T-PDU RH TH SH PH AH DATOS DE USUARIO A-PDU P-PDU S-PDU T-PDU D E S E N C A P S U L A R EH R-PDU ET de Datos de Datos EH R-PDU ET E-PDU RED E-PDU MEDIO FÍSICO H cabecera T cola Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 31
32 5.2 Modelo de referencia OSI E N C A P S U L A R RH TH SH PH AH DATOS DE USUARIO A-PDU P-PDU SEGMENTO S-PDU PAQUETE T-PDU RH TH SH PH AH DATOS DE USUARIO A-PDU P-PDU SEGMENTO S-PDU PAQUETE T-PDU D E S E N C A P S U L A R EH TRAMA R-PDU ET de Datos de Datos EH TRAMA R-PDU ET BITS RED BITS MEDIO FÍSICO Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 32
33 5.2 Modelo de referencia OSI MICANCION.MP3 MICANCION.MP3.ZIP Se establece una sesión entre origen y destino MICANCION.MP3.ZIP Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 33
34 5.2 Modelo de referencia OSI Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 34
35 5.2 Modelo de referencia OSI Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 35
36 5.2 Modelo de referencia OSI Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 36
37 5.2 Modelo de referencia OSI Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 37
38 5.2 Modelo de referencia OSI MICANCION.MP3.ZIP Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 38
39 5.2 Modelo de referencia OSI MICANCION.MP3 MICANCION.MP3.ZIP MICANCION.MP3.ZIP Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 39
40 5.2 Modelo de referencia OSI Protocolo de EJEMPLOS Protocolo de FTP, Telnet, HTTP, Protocolo de Protocolo de TCP, UDP, SCTP, Protocolo de IP, IPX, de Datos Protocolo de de Datos de Datos Ethernet, , Protocolo de nivel 100BaseTX, MEDIO FÍSICO Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 40
41 5.2 Modelo de referencia OSI Por qué usamos estándares? Ha sido aceptado por la comunidad internacional que los protocolos de cada una de las capas correspondan a estándares Utilizar un estándar asegura un mercado amplio -producción masiva y a bajo coste- y permite que diferentes fabricantes implementen un mismo protocolo de forma que sus distintos productos se puedan comunicar Dotando al usuario de mayor flexibilidad en la elección y uso de los equipos La contrapartida es que los estándares tienden a congelar la tecnología; mientras un estándar se revisa y se adopta, se desarrollan nuevas técnicas, no estandarizadas, más eficaces En otras ocasiones la dificultad está en que, las diferentes organizaciones de estandarización, proponen estándares diferentes, si bien es cierto que la tendencia es hacia una cooperación cada vez más estrecha Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 41
42 Resumen ARQUITECTURA DE RED PROTOCOLO Conjunto de capas y protocolos definidos para una red Define formato y orden de los mensajes intercambiados entre dos o más entidades que se comunican y acciones si transmisión/recepción de mensaje ENTIDADES PARES Servicio S Servicio K Servicio F Entidad A NIVEL 2 NIVEL 1 ARQUITECTURA DE RED protocolo de nivel 2 protocolo de nivel 1 MEDIO FISICO Entidad B NIVEL 2 interfa z 2/1 NIVEL 1 interfaz 1/medio transmisión de Datos ARQUITECTURA OSI Protocolo de Protocolo de Protocolo de Protocolo de Protocolo de Protocolo de de Datos de Datos Protocolo de Nivel MEDIO FÍSICO ENCAPSULACIÓN Cada nivel añade a la PDU del nivel superior una información de control Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 42
43 Próximo día 4. es de difusión y redes de conmutación 1. Clasificación de redes 2. es de difusión 3. es de conmutación 1. Conmutación de circuitos 2. Conmutación de mensajes 3. Conmutación de paquetes 4. Comparativa 5. Arquitectura de redes 1. Jerarquía de protocolos 2. Modelo de referencia OSI 3. Arquitectura TCP/IP Maria Dolores Cano Baños -Telemática, Ing. Telecomunicación- 43
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