Introducción a las Redes de Computadores: Arquitecturas y Protocolos - Prof. Centeno, Apuntes de Diseño y Arquitectura de Sistemas Informáticos

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Arquitectura de Redes de Ordenadores

Grupo de Sistemas y Comunicaciones

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Octubre 2006

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Introducción

© c2006 GSyC Arquitectura de Redes de Ordenadores

Funcionamiento de un Ordenador 2

Funcionamiento de un Ordenador

La máquina analítica no pretende originar nada. Sin embargo, puede hacer cualquier cosa que sepamos ordenarle (Lady Ada Lovelace). Componentes hardware: Memoria Lugar de almacenamiento de datos y programas. UCP (CPU) Manipula la información almacenada en la memoria. Periféricos Dispositivos para la entrada y salida de información desde la memoria. Redes Permiten la comunicación con otros ordenadores.

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Funcionamiento de un Ordenador (cont.) 3

Relación entre los componentes

A

MEMORIAPRINCIPAL

CENTRALUNIDAD PROCESO

DISCO

TECLADO

SCANNER

DISPOSITIVOS ENTRADA

SECUNDARIAMEMORIA

MONITOR

DISPOSITIVOS SALIDA

IMPRESORA

Funcionamiento de un Ordenador (cont.) 6

Programas

Procesadores de Texto: Word... Hojas de Cálculo: Excel, Gnumeric... Bases de Datos: Dbase, Oracle, PostgreSQL... Hipermedia: Manejo de sonido, animaciones, videojuegos... Comunicaciones: Netscape, Explorer, Firefox, Evolution... Desarrollo de Programas: GNAT, GCC, Visual C++, Delphi...

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Objetivos de las Redes de Ordenadores 7

Objetivos de las Redes de Ordenadores

Compartir recursos: Discos duros, impresoras, programas... Compartir información: Acceso a documentos remotos... Mejorar la fiabilidad: Alternativas, replicación... Incrementar el rendimiento: Máquinas trabajando juntas... Servir de medio de comunicación de personas/comunidades

Estructura de las Redes 8

Estructura de las Redes

Diversas máquinas (hosts) se conectan a una subred de comunica- ciones que permite el diálogo entre ellas. Dos formas fundamentales de diseñar la subred de comunicaciones: mediante canales punto-a-punto mediante canales de radiado broadcast Normalemente hay una mezcla de muchos canales de los dos tipos.

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Topologías comunes en Redes 9

Topologías comunes en Redes

ESTRELLA ANILLO ARBOL

TOTALMENTECONECTADA PARCIALMENTECONECTADA

BUS SATELITE ANILLO

Jerarquías de Protocolos (cont.) 12

Nivel 3

Nivel 1

Nivel 2

Nivel 3

Nivel 4

Medio de transmision

Nivel 4

Nivel 2

Nivel 1

Maquina A Maquina B Protocolo del Nivel 4

interfaz 2/

interfaz 1/

interfaz 3/ Protocolo del Nivel 3

Protocolo del Nivel 2

Protocolo del Nivel 1

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Jerarquías de Protocolos (cont.) 13

Máquina origen de una comunicación

El mecanismo básico en cada nivel es: tomar las unidades de datos que le ofrece el nivel superior procesarlos (agrupando, separando,... ) y formar sus propias unidades de datos (añadiendo información de control en cabe- ceras) pasar sus unidades de datos al nivel inferior

Jerarquías de Protocolos (cont.) 14

Máquina destino de una comunicación

El mecanismo básico en cada nivel es: tomar las unidades de datos que le ofrece el nivel inferior identificar las cabeceras introducidas en el nivel gemelo de la má- quina origen para procesar los datos adecuadamente (agrupan- do, separando,... ) pasar los datos al nivel superior

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Jerarquías de Protocolos (cont.) 15

Protocolo Nivel N-

Protocolo Nivel N

Protocolo Nivel N+

Jerarquías de Protocolos (cont.) 18

  

Protocolo Nivel N-

Protocolo Nivel N

Protocolo Nivel N+

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Jerarquías de Protocolos (cont.) 19

Protocolo Nivel N-1  

Protocolo Nivel N

Protocolo Nivel N+

Jerarquías de Protocolos (cont.) 20



Protocolo Nivel N-

Protocolo Nivel N

Protocolo Nivel N+

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Jerarquías de Protocolos (cont.) 21

Protocolo Nivel N-

Protocolo Nivel N

Protocolo Nivel N+

Arquitectura OSI 24

Arquitectura OSI

En 1983 ISO (Organización de Estándares Internacionales) propone un modelo de referencia para arquitecturas de redes: Modelo de Referencia para la Interconexión de Sistemas Abiertos (ISO OSI Reference Model). El Modelo OSI no es estrictamente una arquitectura, sino un marco al que deben someterse protocolos concretos para establecer una arquitectura “conforme a OSI” OSI no define los servicios y protocolos exactos para cada nivel, sólo aquello de lo que cada nivel debe ocuparse.

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Arquitectura OSI (cont.) 25

La “torre” OSI

Medio de transmision

Presentacion

Maquina A Maquina B

Red Enlace Fisico

Transporte

Sesion

Aplicacion Aplicacion Presentacion Sesion Transporte Red Enlace Fisico

Protocolo de Aplicacion Protocolo de Presentacion Protocolo de Sesion

Protocolo de Red

Protocolo de nivel Fisico

Protocolo de Enlace

Protocolo de Transporte

Arquitectura OSI (cont.) 26

El Nivel Físico

Se ocupa de enviar y recibir bits sobre un medio físico de transmisión: Debe tener en cuenta el tipo de medio de transmisión: eléctrico, óptico, inalámbrico... Debe establecer una forma de convertir un bit en una señal trans- portable por el medio de transmisión. Debe asegurarse que la forma de transmitir un bit a 1 es recono- cida en recepción como un bit a 1.

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Arquitectura OSI (cont.) 27

El Nivel de Enlace

Transforma un sistema de transmisión crudo (lo que le ofrece el ni- vel físico) en una línea libre de errores de transmisión (lo que ofrece para el nivel de red) entre máquinas conectadas al mismo medio de transmisión. Forma tramas. Se encarga de detectar las tramas recibidas con errores de trans- misión. Además, puede

• descartar las tramas con errores, y/o
• corregir los errores de las tramas con errores, y/o
• pedir la retransmisión de las tramas con errores Se ocupa de resolver los problemas de acceso a un medio de transmisión compartido.

Arquitectura OSI (cont.) 30

Nivel de Sesión

Permite a usuarios en distintas máquinas establecer sesiones entre ellos: Proporciona mecanismos para controlar el diálogo: Ej: Turno, ges- tión de tokens. Gestiona la sincronización entre máquinas. Ejemplo: pizarra compartida.

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Arquitectura OSI (cont.) 31

Nivel de Presentación

Se ocupa de la sintaxis y semántica de la información transferida en- tre máquinas: Orden de bytes de enteros (little endian/big endian). Representación de caracteres alfabéticos. Tamaño de los tipos de datos. Típicamente traduce los datos a un formato normalizado que todas las máquinas entienden. También se suele ocupar de la compresión y cifrado de datos.

Arquitectura OSI (cont.) 32

Nivel de Aplicación

Contiene un conjunto de protocolos que son de utilidad directa para aplicaciones que usan la red:

Protocolos que permiten transmitir un fichero entre máquinas Protocolos que permiten enviar un mensaje de correo electrónico

...

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Arquitectura OSI (cont.) 33

Críticas al Modelo OSI

Surgió demasiado pronto. Niveles de distinto “grosor”. Modelo muy complejo. Funcionalidades mal situadas: cifrado,... Modelo dominado por una visión “telefónica” de las redes de da- tos Hoy la arquitectura OSI ha caído en desuso, pero se utiliza su termi- nología (fundamentalmente la denominación de los niveles)

Arquitectura TCP/IP (cont.) 36

Cliente HTTP

TCP

IP

Protocolo

Protocolo HTTP

Protocolo TCP

encaminador IP

Servidor HTTP

TCP

IP

Driver + Tarjeta Ethernet Protocolo Ethernet Driver + TarjetaEthernet Driver + TarjetaEthernet Ethernet Driver + TarjetaEthernet

ETHERNET

ETHERNET

Protocolo IP Protocolo IP

ordenador A ordenador B

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Arquitectura TCP/IP (cont.) 37

Nivel de Enlace de Datos

© c2006 GSyC Arquitectura de Redes de Ordenadores: Nivel de Enlace de Datos

Introducción 38

Introducción

Este nivel incluya a los niveles físico y de enlace de OSI. Misiones: Colocar en el (extraer del) medio de transmisión correspondiente las señales adecuadas de acuerdo con los bits que se quieren transmitir (recibir). Gestionar el acceso al medio si es un medio compartido Componer/descomponer tramas Detectar los errores de transmisión Opcionalmente, corregir los errores de tranmisión o retransmitir Opcionalmente, realizar control de flujo (con el siguiente salto)

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Conceptos Generales 39

Conceptos Generales

Velocidad de Transmisión: Bits por segundo que se transmiten (Unidades: Kbps, Mbps, Gbps). También se le llama, informalmen- te, “ancho de banda”) Latencia o Retardo de propagación: Tiempo que tarda un bit des- de que sale hasta que llega a su destino. Transmisión Simplex: El canal de comunicaciones es de un solo sentido. Transmisión Semi-Duplex: Canal bidireccional, pero en el que no puede transmitirse en ambos sentidos a la vez. Transmisión Duplex: Canal bidireccional en el que puede trans- mitirse en ambos sentidos a la vez.

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