Contenido. Qué son los protocolos? X.25 Frame Relay ATM Qué es TCP/IP? UDP RSVP

Transcripción

1 LOS PROTOCOLOS

2 Contenido Qué son los protocolos? X.25 Frame Relay ATM Qué es TCP/IP? UDP RSVP

3 Protocolo Cojunto de normas que regulan la comunicación (establecimiento, mantenimiento y cancelación) entre los distintos dispositivos de una red o de un sistema

4 Objetivo El fin último y primordial de cualquier usuario de equipos informáticos es obtener la información que precisa lo más rápidamente posible, en el lugar adecuado y al menor costo. Como existen diferentes métodos para la transmisión de datos es necesario establecer una serie de reglas para coordinar el flujo de información entre diversos elementos.

5 Funciones Establecimiento del enlace (punto de destino y origen. Transmisión de la información y control de flujo. Detección de fallos en la transmisión. Corrección de errores.

6 Son varios los protocolos que cooperan para gestionar las comunicaciones, cada uno de ellos cubre una o varias capas del modelo OSI, la realidad, es que para establecer la comunicación entre dos ETD se emplea más de un protocolo

7 Acceso a un servidor Web desde un cliente en una LAN Ethernet 5 Aplicación HTTP Aplicación 4 Transporte TCP Transporte 3 Red IP Red 2 Enlace IEEE Enlace 1 Física IEEE Física Cliente Servidor

8 Protocolo X.25 Es un estándar para redes de área amplia de conmutación de paquetes. Especifica y estandariza la forma en la cual el terminal de datos del usuario (ETD) puede comunicarse con el nodo del terminal del circuito de datos (ECD) en una red pública de conmutación de paquetes.

9 Protocolo X.25

10 Características Primer servicio estándar de red pública de datos. Especificado en Especifica los tres niveles inferiores (físico, enlace y red) Sistema jerárquico de direccionamiento X.121. Interconexión a nivel mundial. Diseñado para medios físicos poco fiables. Comprobación de datos a nivel de enlace (protocolo de ventana deslizante). No apto para tráfico en tiempo real Paquetes de hasta 128 bytes normalmente. Servicio orientado a conexión. Orden garantizado. Costo proporcional al tiempo (normalmente SVC) y al tráfico (número de paquetes). Velocidades típicas de 9,6 a 64 Kbps. Servicio poco interesante en la actualidad

11 Red de conmutación de paquetes X.25 Línea punto a punto Switch X.25 Switch X.25 Host DTE Host DCE DCE DTE Switch X.25 Switch X.25 Host DTE DCE Switch X.25 DCE DCE Switch X.25 DCE Router DTE

12 Frame Relay Protocolo WAN de alto rendimiento que opera en el nivel físico y de enlace de datos del Modelo OSI

13 Características Versión aligerada de X.25. Pensada para combinar con otros protocolos como TCP/IP, y para interconexión multiprotocolo de LANs Servicio no fiable; si llega una trama errónea se descarta y el nivel superior (normalmente transporte) ya pedirá retransmisión cuando se entere Velocidades de acceso típicas de 64 a Kb/s El caudal del circuito se especifica por un parámetro denominado CIR (Committed Information Rate). Puede ser asimétrico. Eficiencia mucho mejor que X.25, especialmente a altas velocidades. La mayoría de los operadores solo soportan PVCs. El costo es proporcional a la capacidad de la línea de acceso y al CIR

14 Red de conmutación Frame Relay Las conexiones pueden ser del tipo permanente, (PVC, Permanent Virtual Circuit) o conmutadas (SVC, Switched Virtual Circuit)

15 Protocolo ATM ATM es un servicio de conmutación de celdas (paquetes pequeños y todos del mismo tamaño). Especialmente adaptado para tráfico a ráfagas ( bursty traffic ) Una celda 53 bytes (5 de cabecera y 48 de datos). A nivel físico utiliza preferentemente SONET/SDH (155,52 Mb/s) Gran control sobre tipos de tráfico, posibilidad de negociar prácticamente todos los parámetros de QoS, prioridades, etc. La creación del ATM Forum en 1991 implicó a los fabricantes de equipos, lo cual dio un gran impulso a la tecnología ATM.

16 Características de ATM Voz Datos Vídeo Celdas (53 bytes)

17 Características Utiliza celdas (tamaño fijo). Servicio orientado a conexión. Soporta multitud de facilidades de control. Tecnología WAN utilizada también en LAN (ej LANE o Classical IP over ATM), a diferencia de X.25 o Frame Relay

18 Modelo de referencia ATM La capa AAL se subdivide en: La subcapa CS (Convergence Sublayer) La subcapa SAR (segmentation and Reassemby) La subcapa SAR se ocupa de fragmentar en celdas el paquete recibido de CS, y de reensamblar en el receptor el paquete a partir de las celdas recibidas de la capa ATM La subcapa CS se ocupa de suministrar distintos tipos de servicio adecuados al tipo de tráfico La capa AAL equivale a la capa de transporte El modelo ATM no incluye capa de aplicación. Hay muy pocas aplicaciones de datos que funcione de forma nativa sobre ATM; el principal uso de ATM es como infraestructura de transporte para otros protocolos (p. ej. TCP/IP y LAN Emulation)

19 Capas y subcapas ATM Capa OSI Capa ATM Subcapa ATM Función Transporte AAL CS SAR Interfaz de la aplicación Segmentación y reensamblaje Red ATM Control de flujo Generación/Interpretación de cabeceras Gestión de circuitos virtuales Multiplexación de celdas Enlace Física TC Adaptar celdas a tramas del nivel físico CRC de la cabecera Física PMD Acceso físico a la red Sincronización de bits

20 Ejemplo de uso de una red ATM para transmisión de datos Router Red ATM (Pública o privada) Conmutador LAN Conmutador ATM Conmutador ATM Router Host

21 Qué es TCP/IP? El nombre TCP/IP se refiere a una suite de protocolos de datos. El nombre viene de 2 de los protocolos que lo conforman: Transmission Control Protocol (TCP) Internet Protocol (IP) Hay muchos otros protocolos en la suite

22 TCP/IP e Internet TCP/IP son los protocolos fundamentales de Internet (Aunque se utilizan para Intranets y Extranets) Stanford University y Bold, Beranek and Newman (BBN) presentaron TCP/IP a comienzos de los 70 para una red de conmutación de paquetes (ARPANet). También se usa en redes de área local

23 Por qué es popular TCP/IP? Los estándares de los protocolos son abiertos: interconecta equipos de diferentes fabricantes sin problema. Independiente del medio de transmisión físico. Un esquema de direccionamiento amplio y común. Protocolos de alto nivel estandarizados ( muchos servicios!)

24 Protocolos Protocolos: reglas formales de comportamiento Para que los computadores puedan comunicarse necesitan establecerse reglas ó protocolos (AppleTalk, IPX/SPX, SNA,etc.) Los protocolos de TCP/IP no depende del S.O. ni del computador (es abierto ): cualquiera puede desarrollar productos que se ajusten a las especificaciones de TCP/IP

25 Estándares de TCP/IP Para garantizar que TCP/IP sea un protocolo abierto los estándares deben ser públicamente conocidos. La mayor parte de la información sobre los protocolos de TCP/IP está publicada en unos documentos llamados Request for Comments (RFC s) - Hay otros dos tipos de documentos: Military Standards (MIL STD), Internet Engineering Notes (IEN) -.

26 El modelo de referencia OSI Cada nivel (ó capa) tiene unas funciones precisas para resolver determinados problemas de la comunicación ( divide y vencerás ) Nivel OSI Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace Física Función Aplicaciones de Red: transferencia de archivos Formatos y representación de los datos Establece, mantiene y cierra sesiones Entrega confiable/no confiable de mensajes Entrega los paquetes y hace enrutamiennto Transfiere frames, chequea errores Transmite datos binarios sobre un medio

27 Arquitectura de TCP/IP No hay un acuerdo sobre como representar la jerarquía de los protocolos de TCP/IP con un modelo de capas (utilizan de tres a cinco). Aplicación Presentación Aplicación Sesión Transporte Internet Red Acceso Enlacede Física Red Aplicaciones y procesos que usan la red Servicios de entrega de datos entre nodos Define el datagrama y maneja el enrutamiento Rutinas para acceder el medio físico

28 Encapsulación de datos Capa de aplicación Cada capa de la pila TCP/IP adiciona información de control (un header ) para asegurar la entrega correcta de los datos. Cuando se recibe, la información de control se retira. Capa de transporte Capa Internet Header Capa de Acceso de Red Header Header Header Header Header DATOS DATOS DATOS DATOS

29 Estructuras de datos Capa de aplicación TCP UDP Stream Message Capa de transporte Segment Packet Capa Internet Datagram Datagram Capa de Acceso de Red Frame Frame

30 Protocolo Internet (IP) Funciones: Define el datagrama, que es la unidad básica de transmisión en Internet Define el esquema de direccionamiento de internet Mueve datos entre la capa de acceso de red y la capa de transporte host-to-host Características: Es un protocolo connectionless (no intercambia información de control - handshake - para establecer una conexión nodo a nodo antes de transmitir) No corrige ni detecta errores en la información (unreliable) Otros protocolos hacen estas tareas

31 Red de conmutación de paquetes Internet es una red de conmutación de paquetes Un paquete es un bloque de datos que lleva la información necesaria para ser entregado Destinatario: Oscar Agudelo Calle de los desjuiciados Ciudad del insomnio Como una carta normal: lleva la dirección destino escrita en el sobre (destinatario) La información de la dirección es utilizada para conmutar los paquetes de una red a otra, hasta que llegue a su destino final CADA PAQUETE VIAJA INDEPENDIENTEMENTE DE CUALQUIER OTRO PAQUETE

32 El datagrama El datagrama es el formato de paquete definido por el Protocolo Internet (IP). Las primeras cinco o seis palabras de 32 bits del datagrama son información de control (el header ). Se utiliza el IHL (Internet Header Length) para dar la longitud del header. El header tiene la información necesaria para entregar el paquete (el sobre )

33 Formato del datagrama Palabras (4 bytes) 32 bits Versión IHL Tipo de servicio Longitud total Identificación Flags Offset de fragmentación Tiempo de vida No. de protocolo Chequeo del header Dirección origen ( ) Dirección destino ( ) Opciones Relleno Los datos comienzan aquí... Más datos... Más datos... Header OAR - Universidad Nacional de Colombia

34 Direccionamiento IP Cada interface de red (tarjeta de red) se le asigna una dirección lógica única de 32 bits. La dirección consta de una parte que identifica la red y otra que identifica el nodo: La parte de nodo se asigna localmente La parte de red la asigna Internic, su ISP ó su administrador de red

35 Clases de Direcciones IP A B C D 7 bits 24 bits 0 RED NODO 14 bits 16 bits 10 RED NODO 21 bits 8 bits 110 RED NODO 1110 RESERVADA PARA MULTICAST

36 UDP (User Datagram Protocol) UDP da acceso directo al programa de aplicación al servicio de entrega de datagramas (el servicio ofrecido por IP). Liviano, no confiable (no hay ninguna técnica para verificar que los datos llegaron bien a su destino) Es el más eficiente de los protocolos de la capa de transporte: lleva mensajes pequeños Las aplicaciones solicitud/respuesta son candidatas a utilizar UDP.

37 Formato del mensaje UDP 32 bits Puerto origen Longitud Puerto destino Checksum Los datos comienzan aquí... Puerto de origen: Número de 16 bits que identifica la aplicación origen (opcional). Puerto destino: Número de 16 bits que identifica la aplicación destino Longitud: Longitud en bytes de todo el User Datagram. Incluyendo header y datos Checksum: Control de chequeo del User Datagram, para saber si está bueno...

38 TCP (Transmission Control Protocol) Las aplicaciones o servicios que requieren que el protocolo de transporte garantice la entrega confiable de los datos utilizan TCP: Verifica que los datos son entregados a través de la red exactamente y en la secuencia correcta. Es confiable (reliable), orientado a conexión (connection-oriented) y de flujo de bytes (bytestream).

39 TCP es confiable (reliable) TCP es confiable porque utiliza Positive Acknowledgment with Re-transmission (PAR): Un sistema que utilice PAR vuelve a enviar los datos hasta que escuche que el otro sistema lo recibió bien. Cuando un sistema recibe sus datos OK, le envía al otro un Acknowledgment positivo... De los datos que no se reciba ACK son re-enviados OAR - Universidad Nacional de Colombia

40 TCP es orientado a conexión TCP establece una conexión lógica entre nodos que se estén comunicando. Cierta información de control, llamada handshake, se intercambia entre los nodos ANTES de que los datos sean transmitidos Dentro del header de TCP hay un campo que indica si ese segmento es de control (handshake) TCP utiliza three-way handsake (Se intercambian 3 segmentos)

41 Three-Way Handshake viejo.amigo.com Oye loco, deseo establecer una conexión TCP y mi número de secuencia comienza en xxx Listo viejo, ya vi tu segmento, y mi número de secuencia comienza en yyy OK loco, también vi tu segmento y aquí te mando los primeros datos loco.chevere.com Después del intercambio el nodo viejo.amigo.com tiene la evidencia que el nodo remoto ( loco.chevere.com ) está listo para recibir datos Cuando se termina la transferencia de datos ellos intercambian un three-way handshake con un bit que se llama FIN (no more data from sender).

42 TCP es un protocolo de flujo de bytes. TCP ve los datos que el envía como un flujo continuo (stream) de bytes, NO como paquetes independientes, por eso debe tener cuidado de mantener la secuencia en la cual los bytes son enviados y recibidos. El número de secuencia y el numero de ACK del encabezado del segmento TCP mantienen el seguimiento del chorro de bytes.

43 Formato del segmento TCP 32 bits Puerto de origen Puerto destino Número de secuencia Palabras (4 bytes) Offset Número de ACK (Acknowledgment) Reservado Flags Window Checksum Urgent Pointer Opciones Relleno Los datos comienzan aquí... Header Más datos... Más datos...

44 Lista de algunas aplicaciones Telnet: protocolo de terminal de red FTP: transferencia de archivos SMTP: transporta el correo electrónico HTTP: transfiere las páginas Web DNS: servicio de nombres: resuelve nombres de nodos a dirección IP OSPF: intercambia información de enrutamiento SNMP: para administración de la red

45 Protocolo RSVP Fue diseñado para ser el protocolo de señalización que activa la reserva de recursos de los Servicios Integrados en los routers y hosts. Pretende proporcionar QoS estableciendo una reserva de recursos para un flujo determinado. Es un diálogo entre emisor, receptor y elementos de red con el fín de reservar recursos para una aplicación.

46 Objetivo RSVP Que los receptores puedan realizar reservas específicas según sus necesidades. Especificar los recursos requeridos para cada flujo de datos. Tratar los cambios en las rutas entre un emisor y un receptor de manera independiente al protocolo de encaminamiento.

47 Caracteristicas RSVP Permite la reserva de recursos para mensajes Unicast y Multicast. Unicast - Es la comunicación entre un emisor y un receptor. Un ejemplo es cuando tú (emisor único) le envías una carta a tu madre (receptora única) Broadcast - Es la comunicación de un emisor, a varios receptores. Un ejemplo de esto es la señal de TV abierta. La estación de TV (emisor único) envía la señal y ésta se puede recibir en toda la ciudad, en cualquier TV (varios receptores) Multicast - Es la comunicación entre dispositivos que pertenecen a un mismo grupo. Una analogía sería que tuvieras contratado un servicio de TV por cable (este es tu grupo), y sólo los que pretenecen a ese grupo reciben la información que te envía el emisor (compañía de cable)

48 Caracteristicas RSVP No es un protocolo de encaminamiento, sino que está pensado para trabajar conjuntamente con éstos. Los protocolos de encaminamiento determinan dónde se envían los paquetes mientras que RSVP se preocupa por la QoS de los paquetes envíados de acuerdo con el encaminamiento.

49 Caracteristicas RSVP Es un protocolo símplex: petición de recursos sólo en una dirección, diferencia entre emisor y receptor. El intercambio entre dos sistemas finales requiere de reservas diferenciadas en ambas direcciones. La reserva es orientada al receptor. Se crean estados de reserva de recursos (soft state) en cado nodo por donde transitan los flujos de datos. El mantenimiento del estado de la reserva se realiza periódicamente por los usuarios finales. Permite diferentes tipos de reservas.

50 Quien utiliza RSVP Un Host (extremo): para solicitar la QoS a una red para un flujo de datos o una aplicación particular. Un Router: para repartir peticiones de QoS a todos los routers vecinos del camino por donde pasa el flujo de datos. Router Una petición de recursos implicará generalmente una reserva de éstos en todos los nodos del camino del flujo de datos.

51 Mecanismo de Funcionamiento