Seminario de Redes

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Seminario de Redes

• Luis Tomas Wayar

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Introducción a las redes

• Redes de computadoras e Internet
• Qué es Internet?
• Qué es una red?
• Redes de conmutacion de paquetes
• Tipos de acceso y medios fisicos
• Que es un protocolo?
• Pila de protocolos
• Modelo OSI
• Capa fisica
• Capa de enlace
• Capa de red
• Capas Transporte
• Capa de Sesion, Presentacion y aplicación
• Puntos en contra de OSI
• OSI vs TCP/IP

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Que es internet?

• Desde el punto de vista hardware y software
• Host, routers y enlaces de comunicación
• Protocolos TCP/IP
• Desde el punto de vista de los servicios
• Internet permite a aplicaciones distribuidas inter
  cambiar datos entre ellas. Por ejemplo telnet, e
  mail, navegación Web, aplicaciones P2P, juegos, 
• Internet proporciona dos servicios para las aplica
  ciones distribuidas fiable y orientado a conexión
   y no fiable sin conexión.
• En Internet no es posible establecer cuánto tiempo
   se necesita para enviar datos desde el emisor al 
  receptor.
• Tipos de redes (cableadas o inalámbricas)
• Broadcast canal de comunicación compartido -gt
  posibilidad de múltiples destinatarios (broadcast
  o multicast). Redes pequeñas en general.
• Punto a punto canales de comunicación dedicados p
  ara la comunicación entre dos máquinas.
• Tipos de redes según su longitud
• Redes de Área Local (10m1Km) LAN (Local Area Net
  work)?
• Medio compartido, 10 Mbps, 100 Mbps, 1Gbps (p.e. E
  thernet/IEEE802.3)?
• Redes de Área Metropolitana (10Km) MAN (Metropoli
  tan Area Network)?
• Suelen utilizar tecnologías similares a las LAN.
• Redes de Área Extendida (gt10 Km) WAN (Wide Area N
  etwork)?
• Compuestas habitualmente de líneas de transmisión 
  y elementos de conmutación.
• Las líneas transportan los bytes y los elementos d
  e conmutación conectan dos o más líneas de transmi
  sión.

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Que es una Red?

• Conmutación de circuitos cuando dos nodos se quie
  ren comunicar se establece una conexión terminal a
   terminal.
• Los recursos (buffers, ancho de banda, ) necesari
  os se reservan a lo largo del recorrido.
• La reserva se mantiene durante la sesión.
• Por ejemplo redes de telefonía.
• Conmutación de paquetes
• No hay reserva de recursos.
• Los mensajes de la sesión utilizan los recursos ba
  jo demanda -gt Pueden tener que esperar para poder
  utilizar los recursos.
• Por ejemplo Internet.

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Redes de conmutacion de paquetes

• Se dividen los mensajes originales en paquetes.
• Los paquetes se envían a través de los enlaces y l
  os routers.
• Los routers utilizan la técnica de transmisión de 
  almacenamiento y reenvío
• El router debe recibir el paquete completo antes d
  e poder transmitir el primer bit hacia el siguient
  e destino -gtRetardo de almacenamiento y reenvío
• Para cada enlace, el router dispone de un buffer d
  e salida (o cola de salida), que almacena los paqu
  etes a enviar por ese enlace.
• Retardo de cola si el enlace está ocupado con la 
  transmisión de otro mensaje -gt Esperar
• Pérdida de paquetes si la cola está llena -gt Es
  necesario descartar algún paquete (El último en
  llegar).
• Redes de datagramas el envío de paquetes se reali
  za en base a la dirección de destino.
• No se mantiene información sobre el estado de las 
  conexiones en los routers.
• Redes de Circuito Virtual (CV) el envío de paquet
  es se realiza en base al número de circuito virtua
  l.
• Los conmutadores mantienen información del estado 
  de las comunicaciones entrantes interfaz de entra
  da  etiqueta de entrada  interfaz de salida  et
  iqueta de salida

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Tipos de acceso y medios fisicos

• El acceso a la red se divide en tres clases
• Acceso residencial conecta sistemas terminales de
  l hogar a la red.
• Modem telefónico, acceso de banda ancha (DSL  Dig
  ital Subscriber Line )?
• Acceso de empresa conecta sistemas terminales de 
  una empresa u organismo a la red.
• Se utilizan LANs para conectar al sistema terminal
   al router.
• Ethernet conmutada (10  100 Mbps, o incluso 1 ó 1
  0 Gbps).
• Acceso móvil conecta terminales móviles a la red.
  
• Wireless LAN los usuarios móviles transmiten y re
  ciben a través de una estación base (punto de acce
  so).
• Redes de acceso sin cable de área amplia WAP (Wir
  eless Access Protocol)?
• Medios de transmisión
• Guiados
• Par trenzado UTP
• Cable coaxial
• Fibra óptica
• No guiados
• Canales de radio terrestres (p.e. WIFI, GPRS, 3G, 
  WIMAX)?
• Canales de radio satélite

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Que es un protocolo?

• Toda actividad en Internet que implica a dos o más
   entidades remotas que se comunican están
  gobernadas por un protocolo.
• Protocolo formato y orden de los mensajes interca
  mbiados entre dos o más entidades que se
  comunican, así como las acciones que se toman en
  la transmisión y recepción de un mensaje o evento.
  
• Conjunto de mensajes válidos
• Significado de cada mensaje sintáctico (campos qu
  e contiene  formato) y semántico (significado  a
  cciones)?
• Un protocolo también se puede ver como un proveedo
  r de servicio
• Entidades pares usan un protocolo para ofrecer un 
  servicio a una entidad superior.
• La interfaz de servicio (de las entidades pares) o
  culta los detalles del protocolo(s) usados para pr
  oveer el servicio.
• Por ejemplo, el protocolo FTP ofrece un servicio d
  e transferencia de archivos fiable.
• Diferencia entre Servicio y Protocolo
• Las entidades utilizan los protocolos para impleme
  ntar el servicio que ha sido solicitado por el usu
  ario.
• Deben ser independientes podría cambiarse el prot
  ocolo sin necesidad de que lo note el usuario (sin
   cambiar el servicio).
• Concepto similar a Definición e Implementación de 
  módulos en los lenguajes de programación.

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Pila de protocolos

• Conjunto niveles de protocolos
• Cada nivel hace uso del nivel inferior y proporcio
  na un servicio al nivel superior
• Ejemplo el protocolo de transferencia de ficheros
   utilizado por protocolo de email. Pila de protoc
  olos email, transferencia ficheros y
  transferencia paquetes.
• Los detalles de implementación de un nivel quedan 
  ocultos al resto de niveles
• La implementación de un protocolo puede cambiar si
  n afectar a las capas superiores.
• Ventajas de la estructuración en nivel y protocolo
  s
• Un problema complejo se descompone en piezas peque
  ñas
• Ejemplo WWW (HTTP) está en un nivel por superior 
  a TCP e IP y utiliza DNS, ARP, DHCP, RIP, OSPF, BG
  P, PPP, ICMP.
• Abstracción de los detalles de implementación
• Separación de implementación y especificación.
• Se puede cambiar la implementación y mantener la i
  nterfaz del servicio.
• Compartimiento por múltiples niveles superiores lo
  s servicios de una capa inferior.
• Inconvenientes
• Ocultación de información
• Si no se aplica, los cambios en un nivel implican 
  cambiar todo -gt Violación del principio de
  layering
• Balance entre ocultación de información y rendimie
  nto del sistema
• Una capa superior puede optimizar su rendimiento c
  onociendo el funcionamiento de la capa inferior.

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Modelo de referencia ISO - OSI

• A principios de la década de 1980 el desarrollo
  de redes sucedió con desorden en muchos sentidos.
• La organización Internacional para Estandares
  (OSI) diseña un conjunto de reglas aplicables de
  forma general a todas las redes.
• El modelo en sí mismo no puede ser considerado
  una arquitectura, ya que no especifica el
  protocolo que debe ser usado en cada capa, sino
  que suele hablarse de modelo de referencia.
• Este modelo está dividido en siete capa
• Ha tenido gran influencia en el diseño de pilas de
   protocolos
• El modelo TCP/IP esta basado en el modelo OSI

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Capa fisica

• Definir el medio o medios físicos por los que va
  a viajar la comunicación cable de pares
  trenzados, coaxial, guías de onda, aire, fibra
  óptica.
• Definir las características materiales
  (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas
  (niveles de tensión) que se van a usar en la
  transmisión de los datos por los medios físicos.
• Definir las características funcionales de la
  interfaz (establecimiento, mantenimiento y
  liberación del enlace físico).
• Transmitir el flujo de bits a través del medio.
• Manejar las señales eléctricas/electromagnéticas
• Especificar cables, conectores y componentes de
  interfaz con el medio de transmisión, polos en un
  enchufe, etc.
• Garantizar la conexión (aunque no la fiabilidad
  de ésta).

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Capa de Enlace

• Cualquier medio de transmisión debe ser capaz de
  proporcionar una transmisión sin errores
• Debe crear y reconocer los límites de las tramas,
  así como resolver los problemas derivados del
  deterioro, pérdida o duplicidad de las tramas.
• Puede incluir algún mecanismo de regulación del
  tráfico que evite la saturación de un receptor
  que sea más lento que el emisor.
• La capa de enlace de datos se ocupa de
• direccionamiento físico
• topología de la red
• acceso a la red
• notificación de errores
• distribución ordenada de tramas
• control del flujo.
• Posee una dirección MAC (control de acceso al
  medio) y la LLC (control de enlace lógico).
• Los Switches realizan su función en esta capa.

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Capa de Red

• Proporciona conectividad y selección de ruta
  entre dos sistemas de hosts que pueden estar
  ubicados en redes geográficamente distintas
• Su misión es conseguir que los datos lleguen
  desde el origen al destino aunque no tengan
  conexión directa
• Ofrece servicios al nivel superior (nivel de
  transporte) y se apoya en el nivel de enlace
• Para la consecución de su tarea
• asigna direcciones de red únicas
• interconecta subredes distintas
• encaminar paquetes
• utiliza un control de congestión
• Tipos de servicios
• Servicios Orientados Sólo el primer paquete de
  cada mensaje tiene que llevar la dirección
  destino. Con este paquete se establece la ruta
  que deberán seguir todos los paquetes
  pertenecientes a esta conexión. Cuando llega un
  paquete que no es el primero se identifica a que
  conexión pertenece y se envía por el enlace de
  salida adecuado, según la información que se
  generó con el primer paquete y que permanece
  almacenada en cada conmutador o nodo.
• Servicios no orientados Cada paquete debe llevar
  la dirección destino, y con cada uno, los nodos
  de la red deciden el camino que se debe seguir.
  Existen muchas técnicas para realizar esta
  decisión, como por ejemplo comparar el retardo
  que sufriría en ese momento el paquete que se
  pretende transmitir según el enlace que se
  escoja.
• A esta capa pertenecen los protocolos IPv4,
  IPv6, Ipsec, ARP, BGP, RIP, ICMP, DHCP

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Capa de Transporte

• El nivel de red proporciona un servicio extremo a 
  extremo.
• El nivel de transporte crea un enlace extremo a ex
  tremo multiplexado, con control de errores y de fl
  ujo (servicios opcionales)?
• Control de errores
• Los mensajes llegan a su destino independientement
  e de que
• Se pierdan paquetes retransmisión.
• Se dupliquen detección y descarte.
• Se corrompan detección, descarte y retransmisión.
  
• Control de flujo la velocidad de transmisión del 
  origen se adapta a la velocidad del receptor.
• Multiplexa varias aplicaciones sobre la misma cone
  xión extremo a extremo
• Añade un identificador específico para cada aplica
  ción (nº de puerto)?
• Objetivo el sistema receptor final pueda llevar l
  os paquetes entrantes a la aplicación correcta.
• Internet
• Se multiplexa en base al número de puerto.
• TCP ofrece un servicio orientado a conexión y fiab
  le, proporciona control de flujo, de errores y mul
  tiplexación.
• UDP ofrece un servicio no orientado a conexión y n
  o fiable, sólo proporciona multiplexación.

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Sesion, Presentacion y Aplicacion

• Sesion capacidad de asegurar que, dada una
  sesión establecida entre dos máquinas, la misma
  se pueda efectuar para las operaciones definidas
  de principio a fin, reanudándolas en caso de
  interrupción
• Presentacion El objetivo es encargarse de la
  representación de la información, de manera que
  aunque distintos equipos puedan tener diferentes
  representaciones internas de caracteres, sonido,
  imagenes, etc.
• Aplicacion Ofrece a las aplicaciones la
  posibilidad de acceder a los servicios de las
  demás capas y define los protocolos que utilizan
  las aplicaciones para intercambiar datos. No
  proporciona servicios a ninguna otra capa.
• Ejemplos de protocolos de aplicación
• HTTP (tcp - 80) Servicio web
• HTTPs (tcp - 443) Servicio web encriptado
• SSH (tcp - 22) Acceso remoto seguro
• SMTP (tcp - 25) correo electronico
• SNMP (udp - 161) administracion de redes
• DNS (udp - 53) resolucion de nombres

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Puntos en contra de OSI

• Mala planificación temporal TCP/IP se le ha antic
  ipado claramente en el mercado.
• Mala tecnología Las capas no están bien dimension
  adas, las de sesión y aplicación están casi vacías
  . De hecho el modelo OSI propuesto por Inglaterra 
  tenía sólo cinco capas.
• Protocolos extraordinariamente complejos de especi
  ficar e implementar.
• Duplicidad de algunas funciones como el control de
   flujo que aparecen capa tras capa.
• Olvida los servicios no orientados a conexión.
• Filosofía del modelo está dominada por la vertient
  e comunicativa y no la de computadoras.
• Mala implementación dada la complejidad del proto
  colo, las primeras versiones eran complicadas de i
  nstalar y lentas en su funcionamiento. 
• Asociación OSI  mala calidad.
• Mala política OSI fue visto como una imposición p
  olítica.
• TCP/IP se originó por parte de los investigadores 
  como un módulo del UNIX sobre el que se realizaban
   las implementaciones. Esto provocó que los avance
  s que funcionaban se realizaran sobre máquinas con
   TCP/IP.

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Osi vs. TCP/IP
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Bibliografía

• Addison Wesley - Advanced Linux Networking
• Addison Wesley - W. Richard Stevens - TCP-IP
  Illustrated - Vol 1
• Comunicaciones y redes de computadoras - William
  Stallings
• Redes Linux con TCPIP Prentice Hall - Pat Eyler
• Tanembaum, Andrew - Redes De Computadores 3Ed
• William Stallings - Comunicaciones Y Redes De
  Computadores
• El Modelo OSI http//es.wikipedia.org/wiki/Modelo_
  OSI
• Tutorial y descripción tecnica de tcp/ip -
  http//ditec.um.es/laso/docs/tut-tcpip/

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Fin

• Muchas gracias
• Luis Tomas Wayar
• Abril de 2009
• Universidad Nacional de Jujuy