TEMA 1: Introducción a las Redes de Telecomunicaciones

Transcripción

1 TEMA 1: Introducción a las Redes de Telecomunicaciones 1. Modelo Genérico. 2. Clasificación de las Redes de Telecomunicaciones. 3. Estructura de Internet. 4. Retardos en Redes de Telecomunicaciones. 5. Modelo de Referencia TCP/IP.

2 1.1. Qué es una Red de Telecomunicaciones? Es Es una una Infraestructura. Proporciona comunicación entre múltiples entidades. De De una una manera eficiente. Usando distintas tecnologías (eléctricas, electrónicas, electromagnéticas, ópticas, ) FUENTE Transmisor Sistemas Sistemas de de Transmisión Transmisión Receptor DESTINO Sistema Origen Sistema Destino 2

3 1.2. Eficiencia, Evaluación e Integración 3

4 1.2. Eficiencia, Evaluación e Integración 4

5 1.2. Eficiencia, Evaluación e Integración Red Privada Centralitas LAN Red Pública RTB ATM Ethernet HFC 5

6 1.3. Elementos de una Red Básicos No No Básicos Acceso: del del origen al al primer conmutador. Conmutación: elementos que que dirigen la la información a su su destino. Transmisión: enlaces que que unen conmutadores. Señalización: parte de de la la red red que que controla su su funcionamiento: Usuario-red. Red-red. Sincronización: sintonización de de emisores con con receptores. Gestión: tarificación y monitorización y resolución de de problemas. Servicios: servicios avanzados aparte de de la la pura pura transmisión de de datos (p.e. (p.e. priorización, entrega fiable, ). 6

7 2.1. Clasificación de las Redes de Telecomunicaciones Redes Redes Basadas en en Conmutación de de Circuitos A B Establecen una una reserva reserva de de recursos para para la la comunicación. Adecuada con: con: fuentes fuentes que que emiten emiten a una una tasa tasa constante. Hablan Hablan con con el el mismo mismo destino destino durante un un cierto cierto tiempo. tiempo. Ejemplo: Conversaciones telefónicas. C 7

8 2.1. Clasificación de las Redes de Telecomunicaciones Redes Redes Basadas en en Conmutación de de Paquetes Pensadas para: fuentes intermitentes a ráfagas. Los Los destinos cambian rápidamente. Se Se basan en en la la multiplexación estadística. 8

9 2.2. Tipos de Redes de Conmutación de Paquetes De De Circuito Virtual Virtual Consiste en en preparar el el camino para para mandar una una serie de de paquetes. Todos los los paquetes seguirán la la misma ruta. ruta. Datagrama El El camino se se busca para para cada paquete individualmente. Permite adaptarse mejor a los los cambios de de la la red. red. Es Es más más lento que que circuito virtual ya ya que que hay hay procesado del del paquete completo en en todos los los nodos. 9

10 2.3. Tipos Especiales de Conmutación de Paquetes Conmutación de de Mensajes En En caso caso de de fragmentación, en en cada conmutador que que se se atraviesa se se reensambla completo, se se analiza, y se se envía de de nuevo, fragmentándolo de de nuevo si si es es necesario. Útil Útil en en redes con con probabilidad de de error error media-alta. Red1 MTU=9000 Red2 MTU=3000 Red3 MTU=

11 2.3. Tipos Especiales de Conmutación de Paquetes Los Los paquetes son son de de un un tamaño fijo fijo y pequeño. Ventajas e Inconvenientes: Tamaño Fijo Conmutación de de Celdas Celdas Ventajas Más fácil de Procesar por Hw. Más fácil de calcular Inconvenientes No se adapta al tamaño del paquete a enviar. Tamaño Pequeño Tiempo de transmisión menor. Tiempo de llenado de paquete pequeño. Sobrecarga de cabeceras. 11

12 3.1. Componentes de una Red Ordenador - Host Enlace - Link SUBRED - Subnet 12

13 3.2. La Subred Basada en en alguna tecnología de de red. red. Clasificación según alcance: LAN LAN (Local Area Area Network): Red Red de de Área Área Local. MAN (Metropolitan Area Area Network): Red Red Metrolopitana. WAN (Wide Area Area Network): Red Red de de Área Área Extensa. Elementos de Interconexión Medio Compartido 13

14 3.3. Pero qué es Internet? Internet es una red de comunicación de datos. Internet está constituida por la la interconexión de múltiples redes de datos. En Internet todos los sistemas utilizan un mismo idioma : un conjunto de protocolos de comunicación. 14

15 3.4. Qué es un protocolo? Es Es el el conjunto de de normas que regulan una comunicación. Ejemplos: Protocolo de de comprar en en una tienda. Protocolo de de hablar por teléfono. Basado en en el el modelo pregunta-respuesta. En En una red, un un protocolo define: el el formato y orden de de los mensajes a intercambiar. Las acciones a tomar en en cada caso. 15

16 3.5. Cómo es Internet?

17 3.6. Identificador de Red Cada ordenador posee un identificador único (dirección). Esta dirección se emplea para especificar el origen y el destino del paquete. Direcciones IP=32 bits. A las direcciones IP se les puede asignar un nombre

18 3.7. Contenido de un Paquete Como una una Carta: Unos campos de de control (remitente y destinatario, otros). Mensaje. remitente destinatario 18

19 3.8. En resumen La información es una secuencia de bits. Los mensajes tiene un tamaño arbitrario. Los router almacenan y retransmiten paquetes. La capacidad de un enlace está limitada y se mide en bits por segundo. Tanto los computadores como los routers utilizan los mismos protocolos (TCP/IP). Además, todos utilizaban un esquema de direccionamiento común: las direcciones IP. 19

20 3.9. Extremo de la Red En los extremos están los ordenadores (hosts). Las redes permiten las aplicaciones distribuidas: Varios sistemas colaboran para ofrecer un servicio al al usuario. Dos tipos de Servicios: Orientado a conexión. Sin conexión. Dos modelos de aplicaciones distribuidas: Cliente-Servidor. Entre pares (peer-to-peer). 20

21 3.10. Servicios orientado a conexión Similar al al teléfono: Conexión antes de transferir datos. Información de estado asociada a la la comunicación en los dos extremos. Ofrece transferencia fiable de datos: Entrega ordenada. Control de flujo y de error. Control de congestión. Ejemplos: , web, ftp, 21

22 3.11. Servicios no orientados a conexión Similar al al correo tradicional: Cada mensaje se se trata de de forma independiente. No se se maneja información de de estado. Es un servicio más rápido y simple que el el orientado a conexión: No control de de flujo, ni ni errores ni ni garantía de de entrega. Empleado para: Transferencia de de Información multimedia. Aplicaciones que requieren difusiones. Aplicaciones pregunta-respuesta cortas. 22

23 3.12. El modelo cliente-servidor Usado para la la mayor parte de aplicaciones en red. Dos extremos: Cliente: solicita el el servicio. Servidor: proporciona el el servicio solicitado. Aplicación distribuida: parte en el el servidor y parte en el el cliente. Red Cliente 1. Petición 2. Respuesta Servidor 23

24 3.12. Cliente(s) - Servidor Varios clientes se pueden dirigir simultáneamente al al mismo servidor. Algunos servidores atienden varios clientes a la la vez, otros lo lo hacen secuencialmente. Cliente Red Cliente Servidor Cliente 24

25 3.13. El modelo peer-to-peer Todos los miembros incorporan la la funcionalidad de servidor y de cliente. Las peticiones se pueden dirigir a cualquier de los dos miembros. Cliente Red Cliente Servidor Petición / Respuesta Servidor 25

26 3.14. Identificación de Procesos Las direcciones IP identifican de forma unívoca un ordenador en la red. Cómo distinguir entre distintos procesos dentro del mismo ordenador? Identificador de puerto (16 bits) Puertos 26

27 3.15. Acceso a la red Para conectar un ordenador al al primer router que le le permite acceder a Internet se necesita: Un medio físico sobre el el que enviar los datos (medios de transmisión). Una tecnología de acceso a la la red. 27

28 3.15. Medios de transmisión Los computadores se conectan a los routers mediante algún medio de transmisión: Medios Guiados: Par trenzado. Coaxial. Fibra Óptica. Medios no guiados (radio, luz): Radio Terrestre. Satélite. Láser. 28

29 3.15. Tecnologías de acceso a la red Acceso doméstico: Modem telefónico. DSL (Digital Subscriber Line). HFC (Hybrid Fiber Coaxial). Acceso corporativo: Ethernet. Acceso inalámbrico: IEEE (WiFi). Telefonía Móvil // WAP. WiMax. 29

30 3.16. Servicios de acceso a Internet Los proveedores de servicio/acceso se dividen en: Mayoristas: UUNet, AT&T, Sprint, Minoristas: AOL, Ono, Ya.com, Jazztel, Similar a una red de distribución comercial. También se denominan : Internet Sevice Provider. 30

31 3.16. Servicios de Acceso a Internet Estructura Jerárquica: En En el el centro s de de nivel 1 con cobertura internacional. Constituyen la la dorsal de de Internet. Pueden conectarse de forma privada Nivel 1 NAP Pueden conectarse en puntos de acceso a la red públicos (NAPs) Nivel 1 Nivel 1 31

32 3.16. Servicios de Acceso a Internet s de nivel 2: 2: más pequeños: Cobertura nacional. Se Se conectan a 1 ó más proveedores de de nivel 1, 1, también pueden conectarse a otros de de nivel de nivel-2 paga A de nivel-1 por conectividad con el resto de internet. Es cliente de algún proveedor de nivel-1 Nivel 2 Nivel 2 Nivel 1 Nivel 1 Nivel 2 Nivel 1 Nivel 2 NAP Nivel 2 Puede conectarse privadamente con otro proveedor de su mismo nivel, o acceso a los NAPs. 32

33 3.16. Servicios de Acceso a Internet s de nivel 3 e s locales: el el último salto de la la red (el más cercano a los clientes finales). Local Los s Locales y de nivel-3 son clientes de los s de mayor nivel conectándolo con el reto de Internet Nivel 3 Nivel 2 Nivel 1 Nivel 1 Local Nivel 1 Nivel 2 NAP Local Nivel 2 Local Local Local Nivel 2 Nivel 2 Local 33

34 3.16. Servicios de Acceso a Internet Un paquete puede tener que atravesar redes de de distintos proveedores. Local Nivel 3 Local Local Nivel 2 Nivel 1 Nivel 2 NAP Local Nivel 1 Nivel 1 Nivel 2 Local Local Nivel 2 Nivel 2 Local 34

35 3.16. Interconexión de s Nivel 3 Nivel 2 Nivel 1 35

36 4.1. Retardo en redes de Telecomunicaciones. Tiempo de Propagación al al siguiente salto (T (T prop prop ): ): Depende de de la la distancia y del del medio de de transmisión. Tiempo de procesamiento en los routers (T (T proc ): proc ): Tiempo que que se se tarda en en decidir que que hacer con con el el paquete. Depende del del router y de de la la carga. Tiempo de espera en la la cola salida (T (T esp esp ): ): Depende del del tráfico en en la la red. red. Tiempo de Transmisión (T (T tx tx ): ): Depende de de la la velocidad del del enlace y del del tamaño del del paquete. 36

37 4.1. Retardo en redes de telecomunicaciones T prop T prop T tx D Distancia a Recorrer V Velocidad Propagación L Longitud del Paquete V Velocidad Transmisión T proc T esp T tx Qué pasa si: T proc + T esp > T tx? 37

38 4.2. Tiempo de Ida y vuelta (RTT) Round Trip Time (RTT): tiempo para enviar un paquete y recibir su respuesta asociada. Esta constituido por la suma de: Los retardos de cada uno de los enlaces utilizados (ida y vuelta). Tiempo de proceso en el servidor. 38

39 5.1. Arquitectura de comunicación La complejidad de las comunicaciones aconseja el el empleo de modelos jerárquicos: Se Se dividen las tareas en en diferentes capas y niveles. Cada nivel soluciona un un objetivo popular, siendo fácilmente reemplazable sin afectar al al conjunto. Para cada nivel se se emplea un un protocolo específico. Este modelo jerárquico se denomina arquitectura de comunicación. Cada fabricante desarrollo su propia arquitectura: era imposible conectar equipos de distintas redes. Como alternativa la la ITU-T desarrolló la la norma X.200, lo lo que conocemos el el modelo OSI. 39

40 5.2. Comunicación entre niveles (verticales) Cada nivel proporciona un servicio al nivel superior. Sólo hay comunicación entre niveles adyacentes. Cada capa se descompone en entidades. Cada capa ofrece los servicios a la superior a través de los puntos de Acceso al Servicio (SAP). Las ordenes que se envían por los SAP a la capa contigua son las primitivas. Nivel n+1 Nivel n Nivel n-1 N - SAP N-1 - SAP 40

41 5.3. Comunicación entre iguales (horizontal) CAPA N+1 ORIGEN N+1 PDU Flujo Virtual N+1 PDU DESTINO N+1 PDU SAP SAP CAPA N PCI N PDU N SDU PCI N PDU N SDU SAP SAP CAPA N-1 PCI N-1 SDU N-1 PDU PDU: Protocol Data Unit SDU: Service Data Unit PCI: Protocol Control Information PCI N-1 SDU N-1 PDU SAP SAP Flujo Real 41

42 5.3. Ejemplo Comunicación entre iguales (horizontal) Karpov: DXRCc3 DXRCc3 (dama come al caballo de rey en c3) Kasparov: DXRCc3 Secretario: Sr. Kasparov, le remito la jugada Sr. Kasparov, le remito la jugada Secretaria: Sr. Kasparov, le remito la jugada DXRCc3 Centro de comunicaciones DXRCc3 Técnico de fax: FAX #:.. Fax #:... Intercambio Carta Técnico de correo: Carta Sr. Kasparov, le remito la jugada DXRCc3 Técnico fax Técnico correo Sr. Kasparov, le remito la jugada DXRCc3 42

43 5.5. Primitivas Los SAPs proporcionan servicios mediante primitivas: Petición (REQ - Request). Indicación (IND - Indication). Respuesta (RESP Response). Confirmación (CONF Confirmation). Capa N Máquina 1 Req. Capa N-1 Máquina 1 Capa N-1 Máquina 2 Capa N Máquina 2 Indic. Según las primitivas que se usen un servicio puede ser: No confirmado: sólo REQ e IND. Confirmado: REQ, IND, RESP y CONF. Conf. Resp. 43

44 5.6. Funciones comunes en todas las capas Control de Errores: habitualmente en las capas bajas. Control de flujo: si si se ver desbordado de información puede pedirle al al emisor que frene. Establecimiento de conexión: puede haber capas orientadas a conexión y otras no. Segmentación y Reensamblado: cada nivel tiene un tamaño máximo de SDU admisible. Multiplexión y desmultiplexión: ofrecer el el servicios de varios SAP N+1 a través de un solo SAP N. N. 44

45 5.7. Modelo OSI Nivel 7 Aplicación Aplicación Nivel 6 Presentación Presentación Nivel 5 Sesión Sesión Nivel 4 Transporte Transporte Nivel 3 Red Red Red Nivel 2 Enlace Enlace Enlace Enlace Nivel 1 Físico Físico Físico Físico 45

46 5.7. Niveles de la Torre OSI Capa Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace Físico Aplicación Proporciona el API de acceso a las aplicaciones. Busca uniformar la codificación de la información entre los diferentes sistemas que se comunican. Mecanismos para organizar y sincronizar diálogos entre máquinas. Transferencia de información extremo a extremo independiente de los sistemas intermedios. Comunicación extremo a extremo usando sistemas intermedios. Transferencia de información entre nodos adyacentes. Adaptación de la comunicación al medio físico. 46

47 5.7. Modelo TCP/IP Nivel 5 Aplicación Aplicación Nivel 4 Transporte Encaminador Transporte Nivel 3 Red Red Red Nivel 2 Nivel 1 Acceso a la red Enlace Físico Enlace Físico Enlace Físico Enlace Físico Acceso a la red 47

48 5.8. Encapsulación de protocolos en TCP/IP Nivel 5 Mensaje M Nivel 4 Segmento CAB 4 DATOS Nivel 3 Paquete CAB 3 DATOS Nivel 2 Trama CAB 2 DATOS Nivel

49 5.8. Modelo OSI vs. Modelo TCP/IP OSI TCP/IP Aplicación Presentación Aplicación Sesión Transporte Red Enlace Transporte Red Enlace Físico Físico 49