PDF de programación - Arquitectura de Redes I

Arquitecturas de Redes I
Área de Ingeniería Telemática. 2011


All material copyright 1996-2009
J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved

Computer Networking: A Top
Down Approach ,
5th edition.
Jim Kurose, Keith Ross
Addison-Wesley, April 2009.


Tema 1: Redes de Computadores e Internet

Apartados 1.1 y 1.2

Tema 1: Introducción

3

Objetivos
¨  Toma de contacto y terminología.
¨  Uso de Internet como ejemplo.

Más detalle y profundidad al

avanzar el curso.

Resumen del Tema 1
¨  ¿Qué es Internet?
¨  ¿Qué es un protocolo?
¨  Sistemas finales (hosts), redes

de acceso, enlaces.

¨  Núcleo de red: conmutación de
paquetes/circuitos, estructura de
Internet.

¨  Prestaciones: pérdidas, retardo,

rendimiento.

¨  Protocolos estructurados en
capas, modelos de servicio

¨  Historia.

Tema 1. Redes de Computadores e Internet

4

Tema 1: Contenido
1.1 ¿Qué es Internet?
1.2 Sistemas finales, redes de acceso y enlaces
1.3 Núcleo de red

n  Conmutación de circuitos, conmutación de paquetes,

estructura de red

1.4 Retardo, pérdidas y rendimiento en redes de

conmutación de paquetes

1.5 Capas de protocolo, modelos de servicios
1.6 Historia



Tema 1. Redes de Computadores e Internet

Internet: Perspectiva general

5

PC

servidor

portátil

teléfono
móvil

punto
de acceso
enlaces
cableados

router

¨  Millones de dispositivos

interconectados:

Hosts = Sistemas o
dispositivos finales.
¤  Ejecutan aplicaciones de

red.

¨  Enlaces de comunicación.

¤  Fibra óptica, cobre, radio,

satélite.

¤  Tasa o velocidad de

transmisión (tiene relación
con el ancho de banda).

¨  Routers: encaminan

paquetes (portan trozos
de datos).

ISP: Internet Services Provider

Red móvil

ISP global

Red de hogar

ISP regional

Red institucional

Tema 1. Redes de Computadores e Internet


Aplicaciones de internet ‘curiosas’

6

Tostadora web +
predicción del tiempo

Marco de fotografías IP
http://www.ceiva.com/

Posiblemente el servidor web más pequeño del mundo
http://d116.com/ace/

Teléfonos IP

Tema 1. Redes de Computadores e Internet


7

Internet: Perspectiva general
¨  Internet: “red de redes”.
¤  Débilmente jerarquizada.
¤  Internet pública vs intranet privada.

Red móvil

ISP global

¨  Protocolos.

¤  Control de envío y recepción de

mensajes.

¤  Ej., TCP, IP, HTTP, Skype, Ethernet.

¨  Estándares de Internet.

¤  RFC: Request For Comments.
¤  IETF: Internet Engineering Task Force.

Red de hogar

ISP regional

Red institucional

Tema 1. Redes de Computadores e Internet


8

Internet: Perspectiva de servicios
¨  Infraestructura de comunicación que
permite el despliegue de aplicaciones
distribuidas:
¤  Web, VoIP, correo, juegos, comercio
electrónico, compartición de ficheros.

Red móvil

Red de hogar

¨  Provisión de servicios de

comunicación a las aplicaciones:
¤  Entrega de datos fiable desde una fuente

a un destino.

¤  Entrega de datos sin garantías, no fiable

(servicio best-effort).

ISP global

ISP regional

Red institucional

Tema 1. Redes de Computadores e Internet


¿Qué es un protocolo?

9

Protocolos humanos
¨  “¿Qué hora es?”
¨  “Tengo una pregunta”
¨  Presentaciones

… mensajes específicos enviados
… acciones específicas tomadas
cuando se reciben mensajes o
se producen otros eventos

Protocolos de red
¨  Máquinas en lugar de

humanos.

¨  Todas las comunicaciones en

Internet están gobernadas
por protocolos.

Los protocolos definen el formato y el orden
de los mensajes enviados y recibidos entre
las entidades de red, y las acciones a tomar
resultado de la transmisión y recepción de
los mensajes.

Tema 1. Redes de Computadores e Internet


¿Qué es un protocolo?

10

Un protocolo humano y un protocolo de red de computadores:

Hola
Hola

¿Qué hora es?

2:00

tiempo

P: ¿Otros protocolos humanos?

petición de
de conexión TCP

respuesta
de conexión TCP
Get http://www.awl.com/kurose-ross

<fichero>

Tema 1. Redes de Computadores e Internet


11

Tema 1: Contenido
1.1¿Qué es Internet?
1.2 Sistemas finales, redes de acceso y enlaces
1.3 Núcleo de red

n  Conmutación de circuitos, conmutación de paquetes,

estructura de red

1.4 Retardo, pérdidas y rendimiento en redes de

conmutación de paquetes

1.5 Capas de protocolo, modelos de servicios
1.6 Historia



Tema 1. Redes de Computadores e Internet


La estructura de red en detalle

12

¨ Sistemas finales:

¤  Hosts y Aplicaciones

¨ Redes de acceso, medio

físico:
¤  Enlaces de comunicación
cableados e inalámbricos

¨ Núcleo de red:

¤  Routers interconectados

¨ Red de Redes

Red móvil

ISP global

Red de hogar

ISP regional

Red institucional

Tema 1. Redes de Computadores e Internet


Sistemas finales

13

¨ Sistemas finales (Hosts).

¤  Ejecutan Aplicaciones.

n  Ej. Web, correo electrónico.

¤  Están en los “extremos de la red”.
¨ Modelo cliente/servidor.

¤  Los host clientes solicitan servicios a

servidores dedicados (siempre operativos).
¤  Ej. cliente/servidor Web; cliente/servidor de

correo.

¨  Modelo peer-to-peer (P2P).
¤  Uso mínimo o inexistencia de servidores

dedicados.

¤  Ej. Skype, BitTorrent.

Red móvil

peer-peer

Red de hogar

ISP global

ISP regional

Red institucional

cliente/servidor

Tema 1. Redes de Computadores e Internet


Redes de acceso y medio físico

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P: ¿Cómo conectar los sistemas

finales al núcleo de red?

Red móvil

ISP global

¨  Redes de acceso residencial
¨  Redes de acceso institucional

(escuelas, empresas, …)
¨  Redes de acceso móvil
Tener en cuenta:
¨  ¿Ancho de banda (bits por

segundo) de la red de acceso?

¨  ¿Compartido o dedicado?

Red de hogar

ISP regional

Red institucional

Tema 1. Redes de Computadores e Internet


Acceso por módem telefónico (Dial-up)

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Línea telefónica

Central
telefónica

Hogar

Línea telefónica

Rd telefónica

Router

Internet

PC

Módem telefónico

Módem del ISP

¨  Utiliza la infraestructura de telefonía existente.

¤  El hogar se conecta a la central telefónica.
¤  Requiere marcación para conectarse a Internet.
¨  Hasta 56Kbps en el acceso directo al router.

¤  A menudo menos.

¨  No es posible conectarse a Internet y hablar a la vez.

Tema 1. Redes de Computadores e Internet


Acceso por línea de abonado digital (xDSL)

16

Línea de telefonía existente:
0-4KHz teléfono; 4-50KHz datos
en subida; 50KHz-1MHz datos
en bajada

Internet

hogar
teléfono

DSLAM

Central
telefónica

Red de telefonía


splitter
módem DSL

hogar
PC

DSL: Digital Subscriber Line
DSLAM: Digital Subscriber
Line Access Multiplexer

¨  También utiliza la infraestructura telefónica existente, pero sólo la línea de abonado.
¨  Velocidades en el rango de decenas de Mbps.

¤  Velocidades de “bajada” mayores que velocidades de “subida”. Acceso asimétrico.

¨  Par de abonado dedicado hasta la centralita telefónica.
¨  Conexión permanente a Internet, no se requiere marcación.
¨  Es posible conectarse a Internet y hablar a la vez.

Tema 1. Redes de Computadores e Internet


17

Acceso por redes de cable
¨ No utilizan la infraestructura telefónica.

¤  En su lugar utilizan la infraestructura de televisión por cable.
¨ HFC: Hybrid Fibre Coaxial (redes híbridas Fibra-Coaxial).

¤  Asimétrica: velocidades que superan los 100 Mbps.

¨ Red de cable y fibra enlaza los hogares con el router del ISP.

¤  Acceso compartido, los hogares comparten el acceso al router.
¤  Diferente al xDSL que soporta un acceso dedicado.


Tema 1. Redes de Computadores e Internet


Redes de cable: los módems de cable

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Diagram: http://www.cabledatacomnews.com/cmic/diagram.html

Tema 1. Redes de Computadores e Internet


Acceso por fibra hasta el hogar (FTTH)

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Internet

fibras ópticas

fibra óptica

splitter óptico

OLT

central

¨  Enlaces ópticos desde la central hasta el hogar.
¨  Dos tecnologías en competencia:

¤  Red Óptica Pasiva (PON, Passive Optical Network).
¤  Red Óptica Activa (AON, Active Optical Network).

ONT

ONT

ONT

OLT: Optical Line Terminator
ONT: Optical Network Terminator
FTTH : Fiber To The Home

¨  Velocidades mucho más altas; la fibra también transporta TV y

servicios telefónicos.

Tema 1. Redes de Computadores e Internet


20

Acceso Ethernet
¨  Utilizado habitualmente en empresas, universidades, etc.
¨  Velocidades: 10 Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps.
¨  Sistemas finales se conectan habitualmente a conmutadores Ethernet.

100 Mbps

Router
institucional

Switch
Ethernet

Al ISP de la
institución

100 Mbps

100 Mbps

1 Gbps

Servidor

Tema 1. Redes de Computadores e Internet


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Acceso inalámbrico
¨  La red de acceso inalámbrica conecta el sistema

final al router.
¤  Vía “estación base” o “punto de acceso”.

¨  Acceso inalámbrico de corto alcance.

¤  LANs inalámbricas.
¤  802.11b/g/n (WiFi): 11, 54, 108 Mbps.
¨  Acceso inalámbrico de largo alcance.

¤  Proporcionado por operadores de Telecomunicación.
¤  ~1Mbps sobre red celular (3G, HSDPA).

n  3G: 3rd Generation mobile telecommunications.
n  HSDPA: High Speed Downlink Packet Access.

¨  ¿Futuro? : WiMAX (10’s Mbps).

¤  Worldwide Interoperability for Microwave Access.

Al ISP

Router

Punto de
Acceso

Hosts
móviles

Conexión inalámbrica

entre los Hosts y el Punto de Acceso

Tema 1. Redes de Computadores e Internet


22

Redes de hogar
¨  Componentes típicos de las redes de hogar:

¤  Módem DSL ó módem Cable.
¤  Router/Firewall/NAT.
¤  Ethernet.
¤  Punto de Acceso inalámbrico.

a/desde

cabecera de
red cable o

central telefónica

Router/
Firewall/NAT

Módem Cable/Módem DSL

NAT: Network Address Translation

Ethernet
cableada