PDF de programación - TEMA 1 - Introducción a las Redes de Ordenadores

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Universidad Carlos III de Madrid

Dpto. de Ingeniería Telemática

TEMA 1
TEMA 1
Introducción a las
Introducción a las
Redes de Ordenadores
Redes de Ordenadores

Índice

 Conceptos y estructura de redes de

ordenadores

 Arquitectura de protocolos
 Modelos de referencia

 El modelo de referencia OSI
 El modelo de referencia TCP/IP
 Comparativa
 Comparativa

Introducción 1

Introducción 2

Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido

1

Universidad Carlos III de Madrid

Dpto. de Ingeniería Telemática

Conceptos preliminares

 Conjunto de dispositivos autónomos con capacidad de

 Red

interconexión
interconexión

 Ejemplo: Internet

 Comunicación de datos

 Movimiento de información codificada de un punto a

otro por medio de sistemas de transmisión

 Sistema distribuido

 Colección interconectada de dispositivos autónomos

que aparecen como un único sistema al usuario.

ú
 Ejemplo: World Wide Web

Introducción 3

Conceptos preliminares

 Elementos de red

Host

Elemento de
conmutación

Enlace

Introducción 4

Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido

2

Universidad Carlos III de Madrid

Dpto. de Ingeniería Telemática

Conceptos preliminares

 Elementos de red

 Host: dispositivo de usuario (ordenador, móvil, tablet)

conectado a la red

 Elemento de conmutación: Dispositivo que reenvía los

mensajes que le llegan a otros elementos de
conmutación o hosts

 Enlace: Une los host y los elementos de conmutación

entre sí
 Punto a punto: Solo dos dispositivos comparten el canal de

comunicación

 Broadcast o de difusión: Más de dos dispositivos pueden

compartir el canal de comunicación

LT

Introducción 5

Conceptos preliminares

 Tipos de transmisión:

 En función del sentido de transferencia de información

Simplex
sólo 1 sentido

Half-Duplex
2 sentidos, pero
no simultáneamente

Full-Duplex
2 sentidos,
simultáneamente

A

A

A

o

B

B

B

Introducción 6

Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido

3

Universidad Carlos III de Madrid

Dpto. de Ingeniería Telemática

Conceptos preliminares

 Comunicaciones punto a punto (“1 a 1”)
 Comunicaciones multipunto (“1 a n” o “n a n”)

 Se pueden implementar de tres modos:
 Se pueden implementar de tres modos:

 Unicast: una fuente envía una copia a cada uno de los

distintos receptores

 Broadcast: una fuente envía una copia a las distintas
partes de la red, de las cuales sólo unos pocos están
interesados
Este tipo de tráfico puede crecer fuera de control

produciendo “broadcast storms”

Se suele utilizar para mantener o realizar diagnósticos de
Se suele utilizar para mantener o realizar diagnósticos de

la red

 Multicast: se envía un único paquete a aquellas partes de

la red interesadas (“grupo multicast”)
Sólo una copia del mensaje se genera en cada uno de las

subredes (enlaces) implicadas en la transmisión

Conceptos preliminares

Introducción 7

Introducción 8

Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido

4

Universidad Carlos III de Madrid

Dpto. de Ingeniería Telemática

Tipos de redes

 Redes dedicadas: un enlace para cada par de

nodos

 Redes de difusión: un enlace para todos los nodos

Tipos de redes

 Redes de conmutación

 Nodos de tránsito vs. nodos de acceso

Tránsito

Acceso

 Por su funcionamiento distinguimos:
 Redes de conmutación de circuitos
 Redes de conmutación de mensajes
 Redes de conmutación de paquetes

Introducción 9

Introducción 10

Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido

5

Universidad Carlos III de Madrid

Dpto. de Ingeniería Telemática

Redes de conmutación de circuitos

 Se establece un camino directo y

dedicado entre el equipo origen y el
destino

 La comunicación se produce en 3

fases:
 Establecimiento de la conexión
 Transferencia de la información
 Liberación del circuito

 Es ineficiente una vez reservados
 Es ineficiente, una vez reservados
los recursos nadie más los puede
utilizar

 Ejemplo: red telefónica clásica

Introducción 11

Redes de conmutación de mensajes

 Redes diseñadas para la transmisión de bits
 No existe canal dedicado, cada máquina envía el

mensaje completo al nodo que le da servicio
mensaje completo al nodo que le da servicio,
incluyendo en el mensaje la dirección del
destinatario

 Los nodos en el camino almacenan el mensaje
completo, leen la dirección destino y envían al
siguiente nodo

 El nodo final al que está conectado el destinatario,

envía el mensaje directamente a éste

 Redes de almacenamiento y reenvío (store &

forward)

Introducción 12

Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido

6

Universidad Carlos III de Madrid

Dpto. de Ingeniería Telemática

Redes de conmutación de paquetes

 Filosofía similar a la

conmutación de mensajes
 Un mensaje se subdivide

en paquetes

t

 En función del

encaminamiento elegido:
 Redes de conmutación de
paquetes por datagramas:
cada paquete (=datagrama)
se envía por su cuenta
R d
paquetes por circuitos
virtuales: se establece un
camino único (=circuito
virtual) para todos los
paquetes entre dos hosts

 Redes de conmutación de

ió d

d

t

Introducción 13

Redes de conmutación de paquetes

Introducción 14

Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido

7

Universidad Carlos III de Madrid

Dpto. de Ingeniería Telemática

Topologías de red

 Tipos:

 FÍSICA: cómo se dispone físicamente
 LÓGICA: cómo se utiliza lógicamente
 LÓGICA: cómo se utiliza lógicamente

 Topologías más utilizadas:

 BUS: las estaciones se conectan a un medio de

transmisión común

 ANILLO: cada estación se integra al medio de

comunicación hasta formar un círculo

 ESTRELLA: cada estación está conectada al

concentrador de red

 MALLA: todos con todos

Introducción 15

Tipos de redes en función de su tamaño
 PAN Personal Area Network (pocos metros)
 Distintas velocidades en función del uso
 Se usan para conectar pequeños dispositivos entre si
 Ejemplos: Bluetooth ZigBee
 Ejemplos: Bluetooth, ZigBee…
 LAN Local Area Network (<10 Km)

 Velocidades altas: decenas hasta miles de Mb/s
 Diversas topologías: anillo, estrella, árbol...
 Ejemplos: Ethernet, WiFi...

 MAN Metropolitan Area Network (< cientos de Km)

 Tecnología similar a las LANs
 Ejemplo: WiMAX

 WAN Wide Area Network (> cientos de Km)

 Topologías muy diversas, normalmente con enlaces punto a

punto y de conmutación, de gran alcance

 Ejemplo: Internet, LTE ...

Introducción 16

Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido

8

Universidad Carlos III de Madrid

Dpto. de Ingeniería Telemática

Índice

 Conceptos y estructura de redes de

ordenadores

 Arquitectura de protocolos
 Modelos de referencia

 El modelo de referencia OSI
 El modelo de referencia TCP/IP
 Comparativa
 Comparativa

Introducción 17

Arquitectura de protocolos

 Funciones que tiene que realizar una red:

 Inicializar y finalizar conexiones
 Encontrar una ruta para llegar al destino
 Encontrar una ruta para llegar al destino
 Transferir la información sin errores
 Transferir información de tamaños variables
 Enviar la información tan rápido como sea posible
 Repartir el ancho de banda entre los distintos usuarios
 Asegurar la confidencialidad de la comunicación cuando

sea necesario

 Permitir que la red crezca tanto en número de usuarios

como en extensión geográfica

 Realizar todas estas funciones en un solo bloque

sería muy complejo

Introducción 18

Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido

9

Universidad Carlos III de Madrid

Dpto. de Ingeniería Telemática

Arquitectura de protocolos

 Las funciones necesarias para la comunicación se organizan

en capas que abstraen detalles de implementación

 Cada capa utiliza únicamente los servicios de la capa

inmediatamente inferior

 Protocolo: Reglas y convenciones utilizadas en la

comunicación de una misma capa entre dos máquinas

 Procesos pares: entidades que forman una misma capa en

máquinas diferentes

 Interfaz: define los servicios ofrecidos por la capa inferior a

la superior

p

 Pila de protocolos: lista de todos los protocolos empleados

por cierto sistema, con un protocolo por capa.

Arquitectura de protocolos

Interfaz capa 6/7

Interfaz capa 5/6

Interfaz capa 4/5

Interfaz capa 3/4

Interfaz capa 2/3
/

p

Interfaz capa 1/2

A

Capa 7

Capa 6

Capa 5

Capa 4

Capa 3

Capa 2

Capa 1

Protocolo de la capa 7,
entre entidades pares

de capa 7

Protocolo de la capa 6

p

Protocolo de la capa 5

Protocolo de la capa 4

Protocolo de la capa 3

Protocolo de la capa 2

Protocolo de la capa 1

Medio Físico

B

Capa 7

Capa 6

Capa 5

Capa 4

Capa 3

Capa 2

Capa 1

Introducción 19

Introducción 20

Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido

10

Universidad Carlos III de Madrid

Dpto. de Ingeniería Telemática

Arquitectura de protocolos

 Ejemplos de protocolos:
 TCP, IP, 802.11, Ethernet,
,

,

,

,

HTTP, SSL, DNS…

 Ejemplo de una pila de

protocolos:
 La usada por un

navegador web en un
portatil que está
conectado a Internet
conectado a Internet
usando una conexión WiFi

Navegador
Navegador

HTTP

TCP

IP

802 11
802.11

Introducción 21

Interfaces y servicios

 El nivel superior accede a servicios

proporcionados por el nivel inferior en el punto de
acceso al servicio (SAP) correspondiente

 Los servicios se especifican mediante un conjunto
 Los servicios se especifican mediante un conjunto
de primitivas disponibles para acceder al servicio
 Primitivas: Función que ordena a un determinado

servicio ejecutar una acción determinada

 Nivel superior pasa al inferior

una IDU (Interface Data Unit)
 Service Data Unit (SDU)
 Interface Control Information

(ICI)

Introducción 22

Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido

11

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