INTRODUCCIÓN A LAS REDES DE ORDENADORES Historia Primeros ordenadores ( 1960) Un voluminoso y costoso ordenador Solo gobiernos y universidades Modo de trabajo Los usuarios codifican en tarjetas perforadas los programas y los datos que usará el ordenador Cuando le llega el turno al usuario, un operador recibe estas tarjetas perforadas y las introduce en el ordenador El resultado de la ejecución del programa le es entregado al usuario 2
Historia La época de las terminales tontas (1960 1980) Los ordenadores llegan al sector de los negocios Nuevas formas de interactuar con el ordenador Teclado Monitor Al ordenador se conectan múltiples terminales sin capacidad de proceso 3 Historia La época de los ordenadores personales (1980 ) Miniaturización y abaratamiento Cualquiera puede tener un ordenador Interconexión de ordenadores autónomos Descentralización Flexibilidad Eficiencia Productividad 4
Redes de Ordenadores Red de Ordenadores Conjunto de ordenadores autónomos interconectados La autonomía implica que el ordenador sigue siendo plenamente operativo si es desconectado de la red de ordenadores La interconexión puede realizarse por cualquier medio Sistemas Distribuidos Ventajas? Inconvenientes? 5 Ventajas Ventajas para la organización Compartición de recursos Software (datos y programas) Hardware (dispositivos) Procesador y memoria Periféricos de almacenamiento Periféricos de entrada/salida Alta fiabilidad Ahorro económico Medio de comunicación Medio publicitario Canal de distribución Ejecución remota de aplicaciones Acceso remoto a datos compartidos Compartición de impresoras 6
Ventajas Ventajas para el usuario Acceso a información remota Bancos Catálogos Periódicos Bibliotecas Comunicación entre personas Correo electrónico Mensajería instantánea Foros de discusión Salas de charlas Entretenimiento 7 Inconvenientes Inconvenientes Problemas con el correo electrónico Virus Spam Phishing Capacidad de transmisión baja Falta de seguridad Accesos no autorizados Robo de información Uso no autorizado de recursos Conflicto empleado/empresa Soluciones Antivirus Filtro antispam Cortafuegos Policía 8
Consideraciones sociales Consideraciones sociales Las redes permiten compartir y expresar libremente pero Algunas opiniones pueden ser ofensivas Algunos contenidos no son admisibles Se pueden vulnerar los derechos de autor Responsabilidad de los operadores? La letra pequeña Los estados elaboran nueva legislación Conflicto libertad/control 9 Estructura física Subred Equipo Terminal del Circuito de Datos Ordenador Procesador de Intercambio de Mensajes 10
Estructura física Comunicación Física Comunicación Lógica 11 Diseño de la Subred de Comunicaciones Subred de Canales Punto a Punto Cada línea conecta 2 dispositivos Subred de conmutación de paquetes 12
Subred de Canales de Difusión o Multipunto Cada línea conecta 2 o más dispositivos Necesidad de campo destino Difusión Diseño de la Subred de Comunicaciones 13 Flujos de Datos Flujo de Datos Simplex Flujo en una sola dirección Ej. Radio y televisión Semidúplex Flujo en ambos sentidos pero no simultáneamente Ej. Radioaficionados Dúplex Flujo en ambos sentidos simultaneo Ej. Teléfono 14
Topología Criterios de diseño de topologías Fiabilidad Recuperación de errores Mantenimiento del sistema Caminos alternativos Reducción de costes Minimizar longitud del canal Proporcionar el canal más económico Máximo rendimiento Cantidad de datos por segundo Mínimo tiempo de respuesta Tiempo que tarda en llegar el primer dato 15 Topología Hipercor Neptuno Menor tiempo de respuesta 50 Mayor rendimiento 100 16
Topología Topología Jerárquica El nodo raíz controla la red Canal punto a punto A Ventajas El control se puede distribuir Fácil de expandir Fácil aislamiento de fallos Inconvenientes Cuellos de botella Problema de fiabilidad B E F C G D H I J K L M 17 Topología Topología en Bus Canal de difusión Todos los nodos reciben la trama A B C Ventajas Control de tráfico muy simple Económica Inconvenientes Gran dependencia del canal Difícil aislamiento de fallos E F 18
Topología Topología en Estrella El nodo central controla la red Canal punto a punto B C Ventajas Fácil de expandir Fácil sustitución de nodos hoja Fácil aislamiento de fallos Inconvenientes Cuellos de botella Problema de fiabilidad H G A F E D 19 Topología Topología en Anillo Flujo de datos circular Canal punto a punto Ventajas Buen rendimiento con tráfico alto No hay cuellos de botella Inconvenientes Fallos del canal A B C D G F E 20
Topología Topología en Anillo Lógico Canal de difusión Solo el siguiente nodo escucha la trama Diálogo en voz alta A B C Ventajas Buen rendimiento con tráfico alto Económica No hay cuellos de botella Inconvenientes Gran dependencia del canal Difícil aislamiento de fallos E F 21 Topología Topología en Malla Canal punto a punto Múltiples conexiones entre nodos A Ventajas Fiabilidad Pocos cuellos de botella B C D Inconvenientes Coste elevado Protocolos más complejos E F G H I J K L M 22
Tipos de redes según su alcance Red de Área Local LAN MAN Red de Área Metropolitana Red de Área Amplia WAN Inter redes 23 Tipos de redes según su alcance Redes de Área Local LAN Alcance: edificio Mejoran la productividad del trabajo de oficina Económicas Propiedad privada Elevada velocidad de transmisión Reducida tasa de errores Topologías: bus y anillo Ejemplo: red de ordenadores del aula de prácticas 24
Tipos de redes según su alcance Redes de Área Metropolitana MAN Alcance: ciudad Usan redes troncales de alta capacidad Ejemplo: red de la Universidad de Granada 25 Tipos de redes según su alcance Redes de Área Amplia WAN Alcance: región La subred no pertenece al usuario Velocidad de transmisión baja Tasa de errores alta Topología: malla Ejemplo: Red de Investigación Española REDIRIS 26
Tipos de redes según su alcance Inter redes Internet Interconexión de redes de área amplia La conexión de redes heterogéneas es posible mediante pasarelas Ejemplo: Internet 27 Señales de comunicación Velocidad de un canal Número de bits por segundo transmitidos Capacidad de un canal Velocidad máxima Ley de Shannon C W log 2 1 La capacidad del canal está limitada por: +Ancho de banda del canal W (depende del medio) Potencia del ruido N (interferencias) Blanco / interno /térmico (depende del medio) Externo +Potencia de la señal S S N 28
Señales de comunicación La electricidad es la base para la transmisión La información se codifica modificando: Amplitud Frecuencia Fase Señal analógica Se tienen en cuenta todos los valores de la señal Señal digital Solo se tienen en cuenta un número finito de valores Más sensible al ruido y degradación 29 Señales de comunicación Transmisión de información digital Cómo transmitimos información digital mediante una señal analógica? Por qué? Empleamos un MODEM (Modulador / Demodulador) La información digital se codifica mediante alteraciones de la señal analógica. A esa alteración se le llama modulación. Métodos de modulación Cambio de amplitud (AM) Cambio de frecuencia (FM) Cambio de fase (PM) 30
Señales de comunicación Señal Moduladora 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 Señal Portadora Señal Modulada por cambio de Amplitud AM Señal Modulada por cambio de Frecuencia FM Señal Modulada por cambio de Fase PM 31 Sincronización El problema del Sincronismo Qué pasa si los relojes del emisor y el receptor no están sincronizados? Señal AM Enviada 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 Señal AM Recibida 0??? 1 1??? 32
Sincronización Sincronismo Mecanismo por el cual emisor y receptor establecen una base de tiempos común a ambos que permita al receptor reconocer correctamente los datos en la señal que envía el emisor. Sincronización Pretende resolver el problema del sincronismo Funciones Avisar al receptor de la llegada de datos Sincronizar al emisor y receptor antes de la llegada de los datos Mantenerlos sincronizados 33 Sincronización Métodos para conseguir la sincronización Transmisión Asíncrona Señales de arranque y parada Sincronización carácter a carácter El tiempo de espera entre caracteres puede ser irregular De bajo coste y tolerante a fallos 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 Línea inactiva a la espera de la llegada de una señal de arranque Señal de arranque que sincroniza los relojes de emisor y receptor (1 bit) Señal de parada (entre 1 y 2 bits) 34
Sincronización Métodos para conseguir la sincronización Transmisión Síncrona Envío de señal de reloj Mediante una línea propia Usando códigos autosincronizados Se usan bytes de sincronización para avisar al receptor Sincronización usando una línea propia 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 Señal de sincronización Codificación autosincronizadamanchester 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 35