Arquitecturas de conmutación y protocolos

Transcripción

1 ARQUITECTURA DE REDES, Arquitecturas de conmutación y protocolos Area de Ingeniería Telemática Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios Grado en Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicación, 2º

2 ARQUITECTURA DE REDES, Elementos de la red

3 ARQUITECTURA DE REDES, Elementos Router Servidor Hosts = end systems PCs, estaciones, teléfonos, PDAs, servidores, cámaras, TVs, etc. Ejecutan aplicaciones de red (...) Forman el borde (edge) de la red Conectados con la red mediante enlaces de comunicaciones Fibra, cobre, radio, satélite Tasa de transmisión (bps) ancho de banda (bandwidth) Estación Usuario móvil

4 ARQUITECTURA DE REDES, Conmutadores Reenvían la información Hoy en día información digital Transparente a los datos Elementos Podría ser transparente a si la información es analógica o digital (conmutación óptica) Conmutadores telefónicos Routers en el caso de Internet Conmutadores de enlace Interconectados mediante enlaces de comunicaciones Forman el núcleo (core) de la red Emplean rutas o caminos (paths) dentro de la red ( ) Router Servidor Estación Usuario móvil

5 ARQUITECTURA DE REDES, Protocolos Elementos Controlan el envío y la recepción de información Entre las aplicaciones (HTTP, FTP) Entre los hosts (UDP, TCP) Entre los nodos (IP, ICMP) Router Servidor Estación Usuario móvil

6 ARQUITECTURA DE REDES, Protocolos

7 Qué es un protocolo? ARQUITECTURA DE REDES, Un protocolo humano: Hola Hola Tienes hora? 14:00 Gracias De nada tiempo

8 Qué es un protocolo? ARQUITECTURA DE REDES, Todas las comunicaciones están gobernadas por protocolos Especifican: Los mensajes a enviar El formato de los mensajes Las acciones a llevar a cabo ante ciertos mensajes o ciertos eventos

9 Qué es un protocolo? ARQUITECTURA DE REDES, Un protocolo humano y uno de redes de ordenadores: Hola Hola Tienes hora? 14:00 Gracias De nada tiempo TCP connection req TCP connection response Get <file> FIN OK, FIN

10 Qué es un protocolo? ARQUITECTURA DE REDES, Todas las comunicaciones están gobernadas por protocolos Especifican: Los mensajes a enviar El formato y orden de los mensajes Las acciones a llevar a cabo ante ciertos mensajes o ciertos eventos Controlan por ejemplo: El formato de los datos por el cable El camino que va a seguir un paquete de origen a destino La velocidad a la que se envían datos Cómo se le pide una página web a un servidor Etc.

11 ARQUITECTURA DE REDES, Arquitecturas de protocolos

12 Arquitecturas de protocolos ARQUITECTURA DE REDES, Las redes son complejas! Muchos elementos: Hosts Conmutadores Enlaces de diferente tipo Aplicaciones Hardware, software Hay alguna forma de organizar la estructura de la red? O al menos la forma de explicarla?

13 Arquitecturas de protocolos ARQUITECTURA DE REDES, Analogía Usuario escribe una carta La deja en su buzón e indica a su asistente para quién es El asistente añade una portada indicando el remitente y destinatario La envía a la oficina remota mediante un fax To: B From: A

14 Arquitecturas de protocolos ARQUITECTURA DE REDES, Llega a la oficina destino La recibe el secretario Retira la portada y la coloca en el buzón del destinatario La recoge el usuario Hemos separado las tareas Pregunta: Quién notaría que se cambiara el fax por un servicio de mensajería? To: B From: A

15 Arquitecturas de protocolos ARQUITECTURA DE REDES, Los asistentes ofrecen un servicio simple realizando tareas más complicadas para ello Se comunican entre ellos mediante un protocolo Información adicional al mensaje (portada) Encapsulación y desencapsulación Interfaz To: B From: A To: B From: A

16 Por qué capas? ARQUITECTURA DE REDES, Sistemas complejos Una estructura ayuda en la identificación de funciones y relaciones La modularización facilita el mantenimiento y actualización del sistema Cambio en una capa es transparente a las demás Capa 7 Capa 6 Capa 5 Capa 4 Capa 3 Capa 2 Capa 1

17 ARQUITECTURA DE REDES, TCP/IP y OSI

18 ARQUITECTURA DE REDES, Arquitectura de protocolos TCP/IP Arquitectura dominante Múltiples desarrollos paralelos en conmutación de paquetes Importante financiación de un proyecto del DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) Application Transport Funciones de usuario final Internet Host to network Funciones de red

19 Modelo de referencia OSI de ISO ARQUITECTURA DE REDES, OSI = Open Systems Interconnection ISO = International Organization for Standardization ISO 7498 (1984) Modelo para arquitecturas de protocolos de computadores CCITT X.200 (compatible) Capa: 1. Capa Física 2. Capa de Enlace de Datos 3. Capa de Red 4. Capa de Transporte 5. Capa de Sesión 6. Capa de Presentación 7. Capa de Aplicación Capa 7 Capa 6 Capa 5 Capa 4 Capa 3 Capa 2 Capa 1

20 Modelo de referencia OSI de ISO ARQUITECTURA DE REDES, Capa de Sesión Control y disciplina de diálogo entre aplicaciones (ej. half/full duplex) Agrupamiento (grupos de datos para la aplicación) Recuperación (puntos de comprobación) Gestiona sesiones entre aplicaciones Capa 7 Capa 6 Capa 5 Capa de Presentación Ofrece a la aplicación independencia en la representación de datos (sintaxis) Codificación y formato de los datos Compresión de los datos Cifrado de datos Capa 4 Capa 3 Capa 2 Capa 1

21 ARQUITECTURA DE REDES, Arquitectura de protocolos TCP/IP Al hablar de ella añadiremos los dos niveles inferiores OSI Nivel de enlace = capa 2 Nivel físico = capa 1 Y por debajo el medio físico Application Transport Aplicación Transporte Funciones de usuario final Capa 4 Internet Red Capa 3 Host to network Enlace / Network access Funciones de red Capa 2 Capa 1

22 ARQUITECTURA DE REDES, Nivel físico

23 ARQUITECTURA DE REDES, Nivel físico Physical layer Interfaz entre el dispositivo y el medio de transmisión Construye la señal y la adapta al medio. Recupera la señal Depende del medio físico. Envía bits Aplicación Transporte Red Enlace / Network access

24 ARQUITECTURA DE REDES, Nivel de enlace

25 Nivel de enlace ARQUITECTURA DE REDES, Link layer, Network access layer Intercambio de datos entre hosts adyacentes, en la misma red Depende del tipo (tecnología) de red El nivel superior (red/internet) independiente de las tecnologías Aplicación Transporte Red Para el mismo nivel de enlace puede cambiar el nivel físico Implementado en los hosts y equipos de conmutación de red (que pueden existir o no) Proporciona control del enlace (activar, mantener, desactivar) Detección y control de errores Envía tramas (frames) Enlace / Network access

26 ARQUITECTURA DE REDES, Comunicación en la subred Comunicación emplea los niveles 1 y 2 (físico y enlace) Los sistemas finales implementan también los niveles superiores Los equipos de conmutación a nivel de enlace no El nivel físico puede cambiar en diferentes segmentos de la subred Aplicación Aplicación Transporte Red Enlace Enlace Enlace Enlace 2 Transporte Red Enlace Enlace / Network access 2

27 ARQUITECTURA DE REDES, Comunicación en la subred Comunicación emplea los niveles 1 y 2 (físico y enlace) Los sistemas finales implementan también los niveles superiores Los equipos de conmutación a nivel de enlace no El nivel físico puede cambiar en diferentes segmentos de la subred Aplicación Aplicación Transporte Red Enlace Enlace Enlace Enlace 2 Transporte Red Enlace Enlace / Network access 2

28 ARQUITECTURA DE REDES, Nivel de enlace - Ejemplo Nivel de enlace controla el uso del medio físico En Ethernet veremos que el mecanismo empleado se llama CSMA/CD Tramas Ethernet (formato específico) Nivel común a todas las implementaciones de Ethernet Aplicación Transporte El nivel físico puede variar: 10Mbps, 100Mbps, 1000Mbps, 10000Mbps, sobre coaxial, par trenzado, fibra óptica multimodo, monomodo, etc. Las tramas se envían en forma de los bits del nivel físico Red Ethernet (IEEE 802.3) Fast Ethernet Par trenzdo (IEEE 802.3u)

29 ARQUITECTURA DE REDES, Nivel de red

30 Nivel de red o de Internet ARQUITECTURA DE REDES, Network layer, Internet layer Necesario cuando los hosts están en distintas redes Debe saber cómo llegar de una red a otra Independiente de la tecnología empleada en cada red Aplicación Implementado en los hosts y los conmutadores de red Envía paquetes/datagramas Interconecta subredes Transporte Red Enlace / Network access

31 ARQUITECTURA DE REDES, Comunicación entre subredes Niveles 1 y 2 solo en la red Nivel 3 interconecta redes Niveles superiores solo en hosts Tecnología de subred diferente Aplicación Transporte Aplicación Red Enlace Red Enlace Red Enlace Red Enlace Red Enlace Transporte Red Enlace / Network access

32 Nivel de red o de Internet - Ejemplo ARQUITECTURA DE REDES, Internet Protocol Define el formato del paquete independiente de la tecnología de enlace Direcciones para todos los interfaces Rutas para decidir los caminos Aplicación Los paquetes se envían dentro de tramas del nivel de enlace correspondiente Independiente de la tecnología por debajo de él Transporte IP Enlace / Network access

33 ARQUITECTURA DE REDES, Nivel de transporte

34 ARQUITECTURA DE REDES, Nivel de transporte Transport layer, Host-to-host layer Comunicación directa entre los sistemas finales Dependiendo del protocolo suele ofrecer... Comunicación libre de errores En orden Sin pérdidas, sin duplicados Aplicación Transporte Red Enlace / Network access

35 ARQUITECTURA DE REDES, Nivel de transporte - Ejemplo Transmission Control Protocol Permite establecer sesiones en la comunicación Envía segmentos dentro de paquetes IP Aplicación TCP IP Enlace / Network access

36 ARQUITECTURA DE REDES, Nivel de aplicación

37 ARQUITECTURA DE REDES, Application layer Lógica específica de la aplicación Nivel de aplicación Aplicación Transporte Red Enlace / Network access

38 ARQUITECTURA DE REDES, Nivel de aplicación - Ejemplo Hypertext Transfer Protocol (HTTP) Empleado para el transporte de documentos en el servicio web HTTP TCP IP Enlace / Network access