Tema 1

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Tema 1

• Introducción a las redes de ordenadores.

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Introducción.
Las redes surgen de la necesidad de interconexión
de sistemas informáticos (heterogéneos) basados
en computadoras para el intercambio de
información. Esta información puede ser de
diversos tipos corporativa, educacional,
entretenimiento, etc... Cada tipo de información
impone unas restricciones al diseño de las redes
(por ejemplo la transmisión de audio y vídeo).
Existen redes dedicadas a la transmisión de
información específica (Mbone, ...). Información
personal, TOP SECRET gt Seguridad en la
transmisión de la información a través de las
redes.
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Introducción.
Redes de computadoras versus Sistemas
Distribuidos Las redes son simplemente
interconexiones de computadoras donde para
establecer una transmisión es necesario CONOCER
la dirección de la máquina o máquinas destino. En
un sistema distribuido la transmisión de
información es transparente al usuario, es decir,
no necesita conocer la dirección de la máquina
destino. Sin embargo, un sistema distribuido está
basado en una red de computadoras.
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Arquitectura en capas. Funciones, servicios y
protocolos.
Reducción de la complejidad del diseño Modelo
de capas (layers) Cada capa ofrece servicios a la
capa superior, dejando así al diseñador de redes
la implementación de los servicios (transparencia
sobre la capa superior ).
Modelo orientado a objetos !!!
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Arquitectura en capas. Funciones, servicios y
protocolos.
Protocolo Reglas y convenciones usados para
implementar la comunicación entre dos capas del
mismo nivel (pares) entre dos máquinas (hosts).

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Arquitectura en capas. Funciones, servicios y
protocolos.
Comunicación entre capas los datos no se
intercambian horizontalmente (entre capas), se
mueven verticalmente hacia las capas inferiores
(datos del emisor) o hacia las capas superiores
(datos del receptor). La única comunicación
directa entre capas se hace en la capa más baja,
conocida como capa física, donde se intercambia
la información a nivel de bits, es decir, se
utiliza la unidad de información básica de la
computadora.
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Arquitectura en capas. Funciones, servicios y
protocolos.

• Interfaz define las operaciones y servicios
  primitivos que la capa inferior ofrece a la
  superior. Para cada par de capas adyacentes se
  debe definir una interfaz.
• Definición clara y precisa de las interfaces
• Ejecución específica de funciones bien conocidas.
• Minimizar la cantidad de información
  intercambiada entre las capas.
• Independencia de la implementación

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Arquitectura en capas. Funciones, servicios y
protocolos.

• CAPAS PROTOCOLOS ARQUITECTURA DE RED
• Especificación de la arquitectura de red
• No hace falta incluir las especificaciones de la
  interfaz, es posible que dos capas del mismo
  nivel tengan diferente interfaz.
• Cada máquina debe utilizar correctamente todos
  los protocolos definidos en el modelo de capas.
• Pila de protocolos lista de protocolos empleados
  por la máquina.

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Arquitectura en capas. Funciones, servicios y
protocolos.
Ejemplo de flujo de información en el intercambio
de datos entre dos máquinas
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Arquitectura en capas. Funciones, servicios y
protocolos.
Servicios orientados a conexión y sin
conexión Orientado a conexión el usuario
establece una conexión, la usa y luego la
libera. Sin conexión el usuario puede mandar
varios mensajes al destino y allí se tramitan de
forma independiente (cada mensaje lleva la
dirección destino). El orden de envió y llegada
de la información intercambiada se mantiene en el
servicio orientado a conexión mientras que en el
segundo no se asegura.
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Arquitectura en capas. Funciones, servicios y
protocolos.
Servicios confiables y no confiables Cuando el
receptor debe avisar al emisor de la llegada del
mensaje (información transmitida) de alguna
manera (enviando un acuse de recibo de cada
mensaje) se dice que el servicio es confiable.
gt Retardos y sobrecarga del ancho de
banda. En caso contrario se dice que el servicio
es no confiable.
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Estructura de una red. Tipos de red.

• Una red está definida por dos conceptos
• Tecnología de transmisión
• Redes de difusión
• Redes Punto a Punto
• Alcance de la red
• LAN, MAN, WAN, Internet

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Estructura de una red. Tipos de red.
Redes de difusión Tiene un solo canal de
comunicación compartido por todas las máquinas de
la red. Los mensajes (paquetes) poseen un campo
dirección que sirve para identificar la máquina
destino. Broadcasting. El mensaje se dirige a
todas las máquinas de la red (multidifusión gt
solo un subconjunto de la red)
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Estructura de una red. Tipos de red.
Redes punto a punto (peer to peer) Existen muchos
pares de conexiones entre máquinas individuales
de la red. De esta forma un mensaje atravesará un
número variable de máquinas (depende de retardos,
congestión, enrutamiento) Redes pequeñas
(localizadas geográficamente) usan
difusión. Redes grandes usan punto a punto.
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Estructura de una red. Tipos de red.
Clasificación por alcance de la red
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Estructura de una red. Tipos de red.

• Redes de área local (LAN)
• Redes de propiedad privada.
• Conexión basada en cable
• Velocidad entre 10 y 100 Mbps
• Bajo retardo de transmisión
• Pocos errores

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Estructura de una red. Tipos de red.
Topologías de las redes de área local (LAN)
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Estructura de una red. Tipos de red.
Topologías de las redes de área local (LAN)
Bus (IEEE 802.3) gt Ethernet ( Colisión de
paquetes ). Velocidades entre 10 y 100
Mbps. Anillo (IEEE 802.5) gt Token ring de
IBM Velocidades entre 4 y 16 Mbps.
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Estructura de una red. Tipos de red.

• Redes de área metropolitana (MAN)
• Extensión de las LANs al ámbito de una ciudad.
• No posee elementos de conmutación.
• Estándar IEEE 802.6, especial para las MAN, bus
  dual de cola distribuida (DBDQ).
• Es una red de difusión.

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Estructura de una red. Tipos de red.
Topología de las redes de área metropolitana
(DBDQ)
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Estructura de una red. Tipos de red.

• Redes de área amplia (WAN)
• Posee máquinas dedicadas a la ejecución de
  programas de usuario (hosts).
• Subred, conectan varios hosts.
• División entre líneas de transmisión y elementos
  de conmutación (enrutadores)
• Usualmente los routers son computadoras de las
  subredes que componen las WAN
• Nodos conmutadores, Sistemas intermedios y
  Central de conmutación de datos

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Estructura de una red. Tipos de red.

• Redes de área amplia (WAN)
• Normalmente es una red punto a punto gt red de
  paquete conmutado

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Estructura de una red. Tipos de red.
Topologías de los routers en una red de área
amplia (WAN)
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Estructura de una red. Tipos de red.

• Redes de área amplia (WAN)
• Pueden usar sistemas de comunicación vía satélite
  o de radio.
• La aparición de notebooks y PDAs introduce el
  concepto de redes inalámbricas.

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Estructura de una red. Tipos de red.

• Interredes (INTERNET)
• Conexión de redes de diversos tipos (básicamente
  LANs)
• Utilización de gateways (pasarela) para
  traducción de la información intercambiada entre
  sistemas diferentes.
• Internet es una conexión de redes heterogéneas
  entre universidades, gobiernos, compañías y
  usuarios particulares.
• Necesidad de ISPs gobernados por alguna
  organización no gubernamental e independiente.

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Modelos de Referencia Modelo de referencia OSI

• Modelo O.S.I. (Open System Interconnection)
• Nació en 1983.
• ISO (International Standard Organization) .
• Necesidad de intercambiar información entre
  sistemas heterogéneos (sistemas cuyas tecnologías
  son muy diferentes entre sí).
• Se consideró que los protocolos y modelos de la
  OSI llegarían a dominar las comunicaciones entre
  computadores, reemplazando eventualmente las
  implementaciones particulares de protocolos
  (TCP/IP).

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Modelos de Referencia Modelo de referencia OSI
NIVEL 7 - APLICACIÓN Provee servicios
generales relacionados con aplicaciones (p.ej.
transmisión de ficheros). NIVEL 6 -
PRESENTACIÓN formato de datos (p.ej
ASCII). NIVEL 5 - SESIÓN Coordina la
interacción en la sesión (diálogo) de los
usuarios. NIVEL 4 - TRANSPORTE Provee la
transmisión de datos confiable de punto a
punto. NIVEL 3 - RED Enruta unidades de
información. NIVEL 2 - ENLACE DE DATOS Provee
intercambio de datos entre los dispositivos del
mismo medio. NIVEL 1 - FÍSICO Transmite un
flujo de bits a través del medio físico
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Modelos de Referencia Modelo de referencia OSI
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Modelos de Referencia Modelo de referencia OSI

• Capa física
• La capa física abarca el conjunto físico
  propiamente dicho del que consta toda
  comunicación y también abarca las reglas por las
  cuales pasan los bits de uno a otro. Sus
  principales características son las siguientes
• Mecánicas relaciona las propiedades físicas del
  interfaz con el medio de transmisión.
• Eléctricas relaciona Ia representación de los
  bits (por ejemplo, en términos de niveles de
  tensión) y Ia tasa de transmisión de datos.
  Maneja voltajes y pulsos eléctricos.

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Modelos de Referencia Modelo de referencia OSI

• Capa física
• Funcional especifica las funciones realizadas
  por los circuitos individuales del interfaz
  físico entre un sistema y el medio de
  transmisión.
• De procedimiento especifica Ia secuencia de
  eventos por los que se intercambia un flujo de
  bits a través del medio físico.

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Modelos de Referencia Modelo de referencia OSI

• Capa de enlace de datos
• Se encarga de hacer el enlace físico seguro y
  proporciona medios para activar, tener y
  desactivar el enlace.
• Estructura los bits recibidos en la capa física
  en unas estructuras simples llamadas marcos de
  datos.
• Servicios proporcionados detección de errores y
  control.
• En conexiones fiables se encarga de tramitar los
  marcos de recuse de recibo.
• Debe resolver los problemas de diferencia de
  velocidad de transmisión entre el emisor y el
  receptor.
• En redes de difusión debe proporcionar métodos de
  acceso al canal de comunicación.

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Modelos de Referencia Modelo de referencia OSI

• Capa de red
• Encaminamiento de los paquetes desde su fuente a
  su destino.
• Control de congestión dentro de la red.
• En redes de difusión normalmente no existe.

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Modelos de Referencia Modelo de referencia OSI

• Capa de transporte
• Divide los datos recibidos de la capa de sesión
  en unidades de información más pequeñas
  (paquetes) para pasarlos a la capa de red.
• Tipo de servicio proporcionado a la capa de
  sesión
• Canal punto a punto libre de errores (con
  ordenación).
• Mensajes aislados sin garantía respecto al orden
  de entrega.
• Difusión de mensajes a varios destinos.
• Establecer y liberar conexiones.
• Control de flujo para evitar saturaciones en los
  nodos.

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Modelos de Referencia Modelo de referencia OSI

• Capa de sesión
• Establecimiento de sesiones entre diferentes
  máquinas.
• Manejo de fichas en algunos protocolos es
  esencial que ambos lados no inicien una misma
  operación. La posesión de la ficha
  correspondiente permite la realización de la
  operación crítica.
• Sincronización de transmisiones (puntos de
  verificación).

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Modelos de Referencia Modelo de referencia OSI

• Capa de presentación
• Codificación de datos de una forma estandar
  acordada.
• Convierte las estructuras de datos propias de la
  máquina en una representación estándar de la red
  y viceversa.

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Modelos de Referencia Modelo de referencia OSI

• Capa de aplicación
• Implementa protocolos habituales como
• Terminal virtual de red (TELNET).
• Transferencia de archivos (FTP).
• Correo electrónico.
• Carga remota de trabajos.
• Búsqueda en directorios.
• ....

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Modelos de Referencia Modelo de referencia OSI
Transmisión de datos en el modelo OSI
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Modelos de Referencia Modelo TCP/IP

• La arquitectura TCP/IP se ha convertido en la
  arquitectura dominante.
• De todas formas la ISO consiguió obtener grandes
  avances en lo dedicado a la comunicación entre
  los computadores aunque su trabajo se extiende
  desde 1946 hasta hoy día con el objetivo de
  promociar el desarrollo de normalizaciones que
  abarcan un gran abanico de materias siguiendo a
  su vez unas determinadas normas para la creación
  de un estándar ISO.

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Modelos de Referencia Modelo TCP/IP

• Está basado en la capa de interred.
• Los paquetes viajan en cualquier red, lo hacen de
  forma independiente y pueden llegar en un orden
  diferente. Le corresponde a las capas superiores
  reordenar la información recibida.
• Se define un formato de paquete y protocolo
  denominado IP (Internet Protocol).
• El trabajo más importante es el encaminamiento de
  los paquetes y evitar la congetión.

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Modelos de Referencia Modelo TCP/IP
Comparación de los modelos OSI y TCP/IP
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Modelos de Referencia Modelo TCP/IP
Capa de transporte en el modelo TCP/IP Se
definen dos protocolos 1) TCP, protocolo de
transmisión de control, orientado a conexión y
confiable. Se encarga además del control de flujo
para emisores rápidos. 2) UDP,protocolo de
datagrama de usuario, sin conexión y no
confiables. Se utiliza en modelos
cliente-servidor y en transmisiones de audio y
vídeo.
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Modelos de Referencia Modelo TCP/IP
Capa de aplicación del modelo TCP/IP TELNET FTP S
MTP DNS NNTP HTTP
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Modelos de Referencia Modelo TCP/IP
Estructura de capas del modelo TCP/IP
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Ejemplos de Redes NetWare de Novell

• Sistema de redes para PC.
• Basado en el modelo Cliente-Servidor.

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Ejemplos de Redes NetWare de Novell

• IPX es un protocolo no confiable y sin conexión.
• Direcciones de 10 bytes ( no 4 como IP ).

Direcciones Número de red (32 bits). Número de
máquina (48 bits) gt 802 LAN. Dirección local
(socket) de 16 bits.
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Ejemplos de Redes ARPANET

• Originariamente creada por el Departamento de
  Defensa Estadounidense.
• Basada en IMP (Inteface Message Processors)
  conectadas por líneas de transmisión.

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Ejemplos de Redes ARPANET

• Aparición del UNIX de Berkeley y los sockets como
  interfaz de programa (acceso a la red).
• En 1983 división de la ARPANET en la red de
  operaciones y la parte militar en MILNET.
• Década de los 80 gt aparición del DNS como
  solución al crecimiento de la red (y por tanto
  del número de computadoras conectadas).
• En 1990, la ARPANET fue desmantelada pero la
  MILNET sigue funcionando.

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Ejemplos de Redes INTERNET

• Tiene como referencia la ARPANET y se convirtió
  como tal cuando se estableció como protocolo
  oficial TCP/IP
• Interconexión de redes de diferentes tipos (
  SPAN, HEPNET, BITNET, ... ).
• Una máquina está conectada a INTERNET siempre que
  tenga asignada una dirección IP ( estática o
  dinámica ).
• En 1992 se crea la Internet Society que promueve
  el uso de Internet y posiblemente hacerse cargo
  de su gestión.

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Ejemplos de Redes INTERNET

• Aplicaciones tradicionales en Internet
• Correo electrónico existen programas de correo
  electrónico para cualquier tipo de sistema.
• Noticias foros especializados que permiten la
  discusión de temas específicos mediante el
  intercambio de mensajes.
• Sesión remota Telnet, Rlogin.
• Transferencia de archivos Copia de archivos de
  una máquina a otra dentro de la red (FTP).

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Ejemplos de Redes INTERNET
En la década de los 90 aparece una aplicación
nueva, la WWW (World Wide Web) y el protocolo
HTTP. Creado por el físico del CERN Tim
Berners-Lee. Acercamiento de la comunidad de
usuarios de todo el mundo a la red de
redes. Aparición del concepto de COMERCIO
ELECTRÓNICO como símbolo de negocio y el
acercamiento de la empresa privada a Internet.
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Ejemplos de Redes GIGABITS ???
Surgen intentos de acelerar la velocidad de
transmisión de los datos en las redes. Superar
la barrera de los Gigabits ?. Utilización de
cables de fibra óptica. Aplicaciones de las
redes Telemedicina, Reuniones Virtuales, Vídeo
por demanda, etc... Varios intentos Aurora,
Blanca, CASA, Nectar y VISTAnet.
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Estandarización
ITU ( International Telecom Unit ) Sección de
telecomunicaciones ITU-T (CCITT). Estándares
como el X.25, V.24 (EIA RS-232) ISO
(International Standards Organization), reunión
de organizaciones de estándares de los 89 países
miembro. ANSI (USA), BSI(Gran Bretaña),
DIN(Alemania), ... IEEE (Institute of Electric
and Electronics Engineers)