PDF de programación - Redes de Computadoras

C U A R TA E D I C I Ó N

Redes de computadoras

ANDREW S. TANENBAUM

Conectividad de redes

de computadoras

C U A R TA E D I C I Ó N

Redes de computadoras

ANDREW S. TANENBAUM

El LIBRO de la conectividad de redes

Totalmente actualizado para las tecnologías clave

Redes de computadoras, cuarta edición, es la introducción ideal a las redes de hoy... y del mañana. Este bestseller clásico ha
sido cuidadosamente actualizado para reflejar las tecnologías de conectividad de redes más nuevas e importantes, con un
énfasis especial en la conectividad inalámbrica, entre ellas el estándar 802.11, BluetoothTM, los sistemas inalámbricos
de banda ancha y las redes ad hoc, i-mode y WAP. También se abarcan las redes fijas, como ADSL, Internet por cable,
Gigabit Ethernet, redes de igual a igual, NAT y MPLS. Incluye una gran cantidad de material nuevo sobre aplicaciones,
más de 60 páginas Web, además de la radio por Internet, voz sobre IP y vídeo bajo demanda. Por último, se revisó y
amplió el tema de seguridad en la red, el cual abarca ahora un capítulo completo.
Andrew S. Tanenbaum, autor, profesor, investigador y galardonado con el premio Karl V. Karlstrom del ACM, para
profesores sobresalientes, explica con lujo de detalles cómo funciona la red internamente, desde el hardware
subyacente de la capa física hasta la capa de aplicación de nivel superior. Tanenbaum abarca todo esto y más:
■ La capa física (por ejemplo, cobre, fibra, tecnología inalámbrica, satélites e Internet por cable).
■ La capa de enlace de datos (por ejemplo, principios y verificación de protocolos, HDLC y PPP).
■ La subcapa MAC (por ejemplo, Gigabit Ethernet, 802.11, sistemas inalámbricos de banda

ancha y conmutación).

■ La capa de red (por ejemplo, algoritmos de enrutamiento, control de congestión, QoS, IPv4 e IPv6).
■ La capa de transporte (por ejemplo, programación de sockets, UDP, TCP, RTP y desempeño de la red).
■ La capa de aplicación (por ejemplo, correo electrónico, Web, PHP, Web inalámbrica, MP3 y audio

de flujo continuo).

■ La seguridad en la red (por ejemplo, AES, RSA, criptografía cuántica, IPsec y seguridad en Web).
Este libro proporciona descripciones detalladas de los principios asociados a cada capa y presenta muchos ejemplos
extraídos de Internet y de redes inalámbricas.
Redes de computadoras, cuarta edición, cuenta con diversos apoyos preparados por el autor, en su idioma original, los
cuales puede descargar en la siguiente dirección: www.pearsonedlatino.com/tanenbaum

TANENBAUM

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C U A R TA
E D I C I Ó N

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www.pearsonedlatino.com

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Redes de computadoras

Cuarta edición

Redes de computadoras

Cuarta edición

Andrew S. Tanenbaum

Vrije Universiteit

Amsterdam, The Netherlands

TRADUCCIÓN

Elisa Núñez Ramos
Traductora Profesional

REVISIÓN TÉCNICA

Felipe Antonio Trujillo Fernández
Maestro en Sistemas, Planeación e Informática
Universidad Iberoamericana

Adalberto Francisco García Espinosa
Ingeniero en Sistemas Electrónicos
ITESM–CCM

TANENBAUM, ANDREW S.
Redes de computadoras

PEARSON EDUCACIÓN, México, 2003

ISBN: 970-26-0162-2
Área: Universitarios

Formato 19 ⫻ 23.5 cm

Páginas: 912

Authorized translation from the English language edition, entitled Computer Networks, Fourth Edition, by Andrew S. Tanenbaum,
published by Pearson Education, Inc., publishing as PRENTICE HALL, INC., Copyright © 2003. All rights reserved.
ISBN 0-13-066102-3
Traducción autorizada de la edición en idioma inglés, titulada Computer Networks, Fourth Edition, por Andrew S. Tanenbaum, publi-
cada por Pearson Education, Inc., publicada como PRENTICE-HALL INC., Copyright © 2003. Todos los derechos reservados.
Esta edición en español es la única autorizada.
Edición en español
Editor: Guillemo Trujano Mendoza

e-mail: [email protected]
Editor de desarrollo: Miguel Gutiérrez Hernández
Supervisor de producción: José D. Hernández Garduño

Edición en inglés
Editorial/production supervision: Patti Guerrieri
Cover design director: Jerry Votta
Cover designer: Anthony Gemmellaro
Cover design: Andrew S. Tanenbaum
Art director: Gail Cocker-Bogusz
Interior Design: Andrew S. Tanenbaum

CUARTA EDICIÓN, 2003
D.R. © 2003 por Pearson Educación de México, S.A. de C.V.

Atlacomulco 500-5to. piso
Industrial Atoto
53519 Naucalpan de Juárez, Edo. de México
E-mail: [email protected]

Interior graphics: Hadel Studio
Typesetting: Andrew S. Tanenbaum
Manufacturing buyer: Maura Zaldivar
Executive editor: Mary Franz
Editorial assistant: Noreen Regina
Marketing manager: Dan DePasquale

Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. Núm. 1031
Prentice Hall es una marca registrada de Pearson Educación de México, S.A. de C.V.
Reservados todos los derechos. Ni la totalidad ni parte de esta publicación pueden reproducirse, registrarse o transmitirse, por un siste-
ma de recuperación de información, en ninguna forma ni por ningún medio, sea electrónico, mecánico, fotoquímico, magnético o elec-
troóptico, por fotocopia, grabación o cualquier otro, sin permiso previo por escrito del editor.
El préstamo, alquiler o cualquier otra forma de cesión de uso de este ejemplar requerirá también la autorización del editor o de sus re-
presentantes.
ISBN 970-26-0162-2
Impreso en México. Printed in Mexico.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 - 06 05 04 03

Para Suzanne, Barbara, Marvin y en recuerdo de Bram y Sweetie π

1

CONTENIDO

PREFACIO

1

INTRODUCCIÓN

1.1 USOS DE LAS REDES DE COMPUTADORAS 3

1.1.1 Aplicaciones de negocios 3
1.1.2 Aplicaciones domésticas 6
1.1.3 Usuarios móviles 9
1.1.4 Temas sociales 12

1.2 HARDWARE DE REDES 14

1.2.1 Redes de área local 16
1.2.2 Redes de área metropolitana 18
1.2.3 Redes de área amplia 19
1.2.4 Redes inalámbricas 21
1.2.5 Redes domésticas 23
1.2.6 Interredes 25

1.3 SOFTWARE DE REDES 26

1.3.1 Jerarquías de protocolos 26
1.3.2 Aspectos de diseño de las capas 30
1.3.3 Servicios orientados a la conexión y no orientados a la conexión 32
1.3.4 Primitivas de servicio 34
1.3.5 Relación de servicios a protocolos 36

vii

viii

CONTENIDO

1.4 MODELOS DE REFERENCIA 37

1.4.1 El modelo de referencia OSI 37
1.4.2 El modelo de referencia TCP/IP 41
1.4.3 Comparación entre los modelos de referencia OSI y TCP/IP 44
1.4.4 Crítica al modelo OSI y los protocolos 46
1.4.5 Crítica del modelo de referencia TCP/IP 48

1.5 REDES DE EJEMPLO 49

1.5.1 Internet 50
1.5.2 Redes orientadas a la conexión: X.25, Frame Relay y ATM 59
1.5.3 Ethernet 65
1.5.4 LANs inalámbricas: 802.11 68

1.6 ESTANDARIZACIÓN DE REDES 71

1.6.1 Quién es quién en el mundo de las telecomunicaciones 71
1.6.2 Quién es quién en los estándares internacionales 74
1.6.3 Quién es quién en el mundo de los estándares de Internet 75

1.7 UNIDADES MÉTRICAS 77

1.8 PANORAMA DEL RESTO DEL LIBRO 78

1.9 RESUMEN 80

2

LA CAPA FÍSICA

85

2.1 LA BASE TEÓRICA DE LA COMUNICACIÓN DE DATOS 85

2.1.1 El análisis de Fourier 86
2.1.2 Señales de ancho de banda limitado 86
2.1.3 La tasa de datos máxima de un canal 89

2.2 MEDIOS DE TRANSMISIÓN GUIADOS 90

2.2.1 Medios magnéticos 90
2.2.2 Par trenzado 91
2.2.3 Cable coaxial 92
2.2.4 Fibra óptica 93

2.3 TRANSMISIÓN INALÁMBRICA 100

2.3.1 El espectro electromagnético 100
2.3.2 Radiotransmisión 103

CONTENIDO

ix

2.3.3 Transmisión por microondas 104
2.3.4 Ondas infrarrojas y milimétricas 106
2.3.5 Transmisión por ondas de luz 107

2.4 SATÉLITES DE COMUNICACIONES 109

2.4.1 Satélites geoestacionarios 109
2.4.2 Satélites de Órbita Terrestre Media 113
2.4.3 Satélites de Órbita Terrestre Baja 114
2.4.4 Satélites en comparación con fibra óptica 117

2.5 LA RED TELEFÓNICA PÚBLICA CONMUTADA 118

2.5.1 Estructura del sistema telefónico 119
2.5.2 La política de los teléfonos 122
2.5.3 El circuito local: módems, ADSL e inalámbrico 124
2.5.4 Troncales y multiplexión 137
2.5.5 Conmutación 146

2.6 EL SISTEMA TELEFÓNICO MÓVIL 152

2.6.1 Teléfonos móviles de primera generación 153
2.6.2 Teléfonos móviles de segunda generación: voz digital 157
2.6.3 Teléfonos móviles de tercera generación: voz y datos digitales 166

2.7 TELEVISIÓN POR CABLE 169

2.7.1 Televisión por antena comunal 169
2.7.2 Internet a través de cable 170
2.7.3 Asignación de espectro 172
2.7.4 Módems de cable 173
2.7.5 ADSL en comparación con el cable 175

2.8 RESUMEN 177

3

LA CAPA DE ENLACE DE DATOS

183

3.1 CUESTIONES DE DISEÑO DE LA CAPA DE ENLACE DE DATOS 184

3.1.1 Servicios proporcionados a la capa de red 184
3.1.2 Entramado 187
3.1.3 Control de errores 191
3.1.4 Control de flujo 192

x

CONTENIDO

3.2 DETECCIÓN Y CORRECCIÓN DE ERRORES 192

3.2.1 Códigos de corrección de errores 193
3.2.2 Códigos de detección de errores 196

3.3 PROTOCOLOS ELEMENTALES DE ENLACE DE DATOS 200

3.3.1 Un protocolo símplex sin restricciones 204
3.3.2 Protocolo símplex de parada y espera 206
3.3.3 Protocolo símplex para un canal con ruido 208

3.4 PROTOCOLOS DE VENTANA CORREDIZA 211

3.4.1 Un protocolo de ventana corrediza de un bit 214
3.4.2 Protocolo que usa retroceso N 216
3.4.3 Protocolo que utiliza repetición selectiva 223

3.5 VERIFICACIÓN DE LOS PROTOCOLOS 229

3.5.1 Modelos de máquinas de estado finito 229
3.5.2 Modelos de red de Petri 232

3.6 EJEMPLOS DE PROTOCOLOS DE ENLACE DE DATOS 234
3.6.1 HDLC—Control de Enlace de Datos de Alto Nivel 234
3.6.2 La capa de enlace de datos en Internet 237

3.7 RESUMEN 242

4

LA SUBCAPA DE CONTROL DE ACCESO AL MEDIO

247

4.1 EL PROBLEMA DE ASIGNACIÓN DEL CANAL 248

4.1.1 Asignación estática de canal en LANs y MANs 248
4.1.2 Asignación dinámica de canales en LANs y MANs 249

4.2 PROTOCOLOS DE ACCESO MÚLTIPLE 251

4.2.1 ALOHA 251
4.2.2 Protocolos de acceso múltiple con detección de portadora 255
4.2.3 Protocolos libres de colisiones 259
4.2.4 Protocolos de contención limitada 261
4.2.5 Protocolos de acceso múltiple por división de longitud de onda 265
4.2.6 Protocolos de LANs inalámbricas 267

CONTENIDO

xi

4.3 ETHERNET 271

4.3.1 Cableado Ethernet 271
4.3.2 Codificación Manchester 274