PDF de programación - tema 1: Redes de ordenadores e Internet

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Redes de Comunicaciones - GIB



Tema1: Redes de

ordenadores e Internet



Stallings: 1.1, 1.4, 1.5, 1.6, 2.1, 2,2, 2.3 pag. 40-44,

2.4 pag.48-49, 2.5.

Tanenbaum: 1.1, 1.2, 1.3.1, 1.3.32, 1.3.3, 1.4, 1.5.1

©DIT-UPM, 2015. Algunos derechos reservados.
Este material se distribuye bajo licencia Creative Commons disponible en:
http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.es

Índice

•  Introducción y prestaciones. Internet

–  Fundamentos: componentes, conceptos, medios,
protocolos y servicios
–  Estructura de Internet
–  Redes de acceso
•  Núcleo de la red
–  Conmutación de paquetes
–  Encaminamiento
–  Organización de la red

•  Prestaciones en redes de comunicación
•  Arquitectura de red

–  Retardos, pérdidas y caudales

–  Modelos de capas. Arquitectura Internet TCP/IP

RCOM 2015/16 - T1 Redes de ordenadores e Internet

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Índice

•  Introducción y prestaciones. Internet

–  Fundamentos: componentes, conceptos, medios,
protocolos y servicios
–  Estructura de Internet
–  Redes de acceso
•  Núcleo de la red
–  Conmutación de paquetes
–  Encaminamiento
–  Organización de la red

•  Prestaciones
•  Arquitectura de red

–  Retardos, pérdidas y caudales

–  Modelos de capas. Arquitecturas Internet y OSI

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Internet: componentes

¿Qué es Internet?

!  Red de comunicaciones formada por cientos de
millones de dispositivos denominados sistemas
finales (“hosts”)

–  Ej.: ordenadores, teléfonos móviles, televisores,

consolas, sensores, etc.

!  conectados entre sí mediante enlaces de
comunicaciones y conmutadores de paquetes
(routers/switches).
!  Los enlaces de comunicaciones utilizan diferentes
medios físicos a través de los cuales los datos se
transmiten en la red.

–  Ej. de medios físicos: hilo de cobre, fibra óptica,
!  Los usuarios contratan el uso de Internet a ISPs

ondas de radio

(Internet Service Providers)

Red móvil

ISP Global

Red doméstica

ISP Regional

Red corporativa

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Internet: conceptos
•  Los datos se transmiten a través de los distintos enlaces a

distinta velocidad.
–  Depende del medio físico utilizado y se mide en bits/segundo (bps)

•  Esa velocidad se denomina Caudal del enlace y está

limitado por la Capacidad o Caudal máximo del enlace.
El Caudal eficaz es el cociente entre cantidad de datos y el
tiempo transcurrido hasta que llegan al destino.

•  Los datos viajan en unidades denominadas paquetes.
–  El emisor segmenta los datos y añade bits de cabecera a cada

segmento, formando los paquetes que se envían a través de la red
–  Cuando los paquetes llegan al receptor, vuelven a ser ensamblados

para obtener los datos originales

–  Su tamaño depende de si es una: petición, respuesta, descarga, ...)
–  Tienen un tamaño máximo establecido, típicamente 1.500 octetos.

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Internet: conceptos (cont.)
•  Un router:

–  toma los paquetes que llegan
por sus enlaces de entrada y
los reenvía por sus enlaces
de salida
•  Encamina los paquetes hacia su
•  Ruta que sigue un paquete:

destino final

–  Secuencia de enlaces de
comunicaciones y routers
desde un SF emisor hasta un
SF receptor

Red móvil

ISP Global

Red doméstica

ISP Regional

Red corporativa

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Medios físicos

Los datos se transmiten a través de los distintos enlaces a distinta velocidad.
Los enlaces (entre routers o entre SF y routers) utilizan “medios físicos” que
pueden ser:

–  Guiados: Cables de cobre o fibra.
–  No Guiados: Radio.

El par trenzado es un ejemplo de cable formado por pares hilos de cobre

aislados:
–  Categoría 3: es el cable tradicional de los cables telefónicos, 10 Mbps

Ethernet.

–  Categoría 5: 100Mbps/1Gbps Ethernet.

Cable coaxial:

–  Dos conductores de cobre concéntricos (e.g., 0,1’s-1’s Gbps)

Cable de fibra óptica:

–  Fibra de vidrio que transporta pulsos de luz.
–  Es un medio que opera a alta velocidad (e.g., 10’s-100’s Gbps)
–  Baja tasa de error e inmune al ruido electromagnético

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Medios físicos

Velocidad de transmisión.
(Caudal/Tasa binaria/Bandwidth)

R (bps)

Si R = 1Mbps "

T= 1 µs = 1/R

1 0 1 0 1 0 1 …….1

Longitud del medio.

L (km)



Puede afectar mucho a

las prestaciones.
La velocidad de

propagación de la señal

en el medio es de

200000 km/s

(retardo ≈ 5 µs/km)

Tasa de Error de Bit.

BER



Si BER = 10-5,
habrá “en media”
1 bit erróneo cada

100.000 bits

Ejercicio 1: Se desea transmitir un paquete de 1500 Bytes entre un SF y un router conectados
por un cable submarino de 3000km de longitud por el que se transmite a 2Mbps y que tiene una tasa
de error de 10-5.

Calcular:

1.  El tiempo que tarda el SF en transmitir el paquete.
2.  El tiempo que tarda en llegar todo el paquete al Router.
3.  La probabilidad de que el paquete llegue con errores.
4.  Repetir 1 y 2 con un enlace por satélite en órbita geoestacionaria a 36.000 Km.
5.  Repetir 3 con BER =.10-4. ¿Qué podemos hacer?

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Protocolos y estándares
•  Protocolo: conjunto de

reglas que gobierna el envío
y recepción de mensajes
–  Ej.: HTTP, SMTP, IP, TCP,

UDP

–  Familia TCP/IP

•  Estándares de Internet:

–  RFC: Request for Comments
–  IETF: Internet Engineering

Task Force

Red móvil

ISP Global

Red doméstica

ISP Regional

Red corporativa

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Ejemplo de protocolo humano y protocolo de red
Protocolo: conjunto de reglas que
gobierna el envío y recepción de
mensajes/paquetes

Protocoles de Internet:
Ej.: HTTP, SMTP, IP,
TCP, UDP,….
“Familia” TCP/IP



Comparación de un
protocolo humano y un
protocolo de red

Hola

H o l a

¿Qué hora es?

0

0 : 0

1



Solicitud de conexión TCP

n T C P

x i ó

e

n

o

c

e

t a d

s

e

u

p

s

R e

>

o

r

e

h

< fi c

tiempo

tiempo

tiempo

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tiempo

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Internet de los servicios
•  Internet es una infraestructura
que ofrece un servicio básico de
transferencia de paquetes a las
aplicaciones
–  Permite la creación de servicios
avanzados

•  Aplicaciones distribuidas =
programas que utilizan la
infraestructura
–  Aplicaciones de red
–  Se ejecutan en los sistemas finales

Ejemplos de aplicaciones

correo-e, navegación web, VoIP,
IPTV, juegos en red, P2P,
videoconferencia, etc.

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Estructura de Internet

•  Periferia (o frontera) de la

red:
–  aplicaciones y sistemas

finales (SF)

•  Redes de acceso:

–  conectan a los usuarios con
los proveedores de servicios

•  Núcleo de la red:

–  routers
–  red de redes

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Redes de acceso

¿Cómo conectar los

sistemas finales a los
routers de los proveedores
de servicios?


Redes de acceso:

–  Redes residenciales
–  Redes corporativas (empresa,
–  Redes inalámbricas (Wifi,

universidad, ...)

Wimax)

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Acceso residencial: redes en casa
Componentes típicos:
•  modem ADSL o modem de cable
• 
•  Ethernet
•  Punto de acceso inalámbrico

router/firewall/NAT

DSLAM

Router ADSL/

firewall

ISP
Operador

Circuito
separador

Ethernet
conmutada

Punto de
acceso
Inalámbrico
WIFI

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Acceso de organizaciones: redes de área local

•  Las redes de área local (LAN)

permiten la interconexión entre sí de
sistemas finales en una
organización y la conexión al primer
router en el camino


•  LAN Ethernet

–  medio guiado compartido y dedicado
–  10 Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10 Gbps

•  LAN inalámbrica WIFI

–  medio radio difusivo compartido y

dedicado

–  54 Mbps, 200Mbps, …. 600Mbps

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Índice

•  Introducción y prestaciones. Internet

–  Fundamentos: componentes, conceptos, medios,
protocolos y servicios
–  Estructura de Internet
–  Redes de acceso
•  Núcleo de la red
–  Conmutación de paquetes
–  Encaminamiento
–  Organización de la red

•  Prestaciones
•  Arquitectura de red

–  Retardos, pérdidas y caudales

–  Modelos de capas. Arquitectura Internet TCP/IP

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El núcleo de la red
•  Malla de conmutadores de

paquetes (routers)
interconectados



•  ¿Cómo se realiza la

transferencia de datos a través
de la red?
conmutación de paquetes

se envían paquetes de

datos a través de los nodos
de la red, mediante
almacenamiento y reenvío.

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Conmutación de paquetes

•  El emisor divide los mensajes en paquetes
•  Los paquetes viajan a través de los enlaces de
comunicaciones y de los conmutadores (nodos
de la red)
–  Comparten los recursos existentes
–  Cada paquete utiliza toda la capacidad del enlace

•  Los conmutadores emplean el método de

almacenamiento y reenvío
–  El conmutador recibe el paquete completo antes de

pasarlo al enlace de salida

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Conmutación de paquetes: almacenamiento y reenvío

A

L paq bits
R bps

R bps

R bps

B

•  Se tarda dtrans = Lpaq/R segundos en entregar un paquete de Lpaq
bits a un enlace de velocidad R bps
•  Se tarda denlace = dtrans + dprop segundos en entregar al router un
paquete de Lpaq bits. (dprop es el retardo de propagación)
•  Se tarda dcruce segundos en cruzar un router. (dcruce es el
retardo de cruce)
•  Almacenamiento y reenvío: todos los bits del paquete deb
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http://lwp-l.com/pdf15823

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