PDF de programación - Redes de Computadores - Arquitectura TCP/IP

REDES DE

COMPUTADORES

CURSO 2018/19

1º Semestre

Plan 2009

Redes de Computadores

REDES DE

COMPUTADORES

El objetivo de esta asignatura es comprender el
funcionamiento de las tecnologías básicas de
comunicaciones que constituyen el núcleo de

Internet, y de las redes de empresas y

organizaciones

Redes de Computadores

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REDES DE

COMPUTADORES

Introducción

1.

Introducción a las comunicaciones

2. Arquitectura TCP/IP

3. Tecnologías de Redes de área local

4. Nivel de transporte y aplicaciones

5. Redes de Área Extensa e Internet

Redes de Computadores

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REDES DE

COMPUTADORES

Tema 1

Introducción a las Comunicaciones

Introducción

1.1 Conceptos básicos de transmisión de datos

1.2 Medios de Transmisión. Capacidad de un canal

1.3 Técnicas de transmisión

1.4 Distribución de Ancho de Banda

1.5 Técnicas de comunicación de datos

1.6 Ejercicios: Tema 1

Redes de Computadores

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1.

REDES DE

COMPUTADORES

Introducción a las Comunicaciones

Tema 1

Introducción. Conceptos de red

1.1 Conceptos básicos de transmisión de datos

1.1.1 Señales
1.1.2 Representación espectral.
1.1.3 Ancho de banda
1.1.4 Régimen binario versus ancho de banda del canal

1.2 Medios de Transmisión. Capacidad de un canal

1.2.1 Perturbaciones

1.2.1.1 Atenuación
1.2.1.2 Ruido

1.2.2 Capacidad de un canal

1.2.2.1 Teorema de Nyquist
1.2.2.2 Teorema de Shanon para canales con ruido

Redes de Computadores

REDES DE

COMPUTADORES

Tema 1

Introducción a las Comunicaciones

1.3 Técnicas de transmisión

1.3.1 Transmisión analógica y transmisión digital

1.3.2 Codificaciones digitales

1.3.2.1 Unipolar, polar

1.3.2.2 Con retorno a cero y sin retorno a cero

1.3.2.3 Manchester y Manchester diferencial

1.3.2.4 De bloque y Multinivel

1.3.3 Transmisión analógica. Modulaciones

1.3.4 Transmisión digital

1.3.4.1 Modulación MIC

1.3.4.2 Digitalización de la voz

Redes de Computadores

REDES DE

COMPUTADORES

Introucción a las comunicaciones

Tema 1

Introducción a las Comunicaciones

1.4 Distribución de Ancho de Banda.

1.4.1 Multiplexación

1.4.1.1 En frecuencia (MDF)
1.4.1.2 En longitud de Onda
1.4.1.2 En el tiempo (MDT)

1.4.2 Espectro expandido

1.5 Técnicas de comunicación de datos

1.5.1 Control de errores

1.6 Ejercicios: Tema 1

Redes de Computadores

REDES DE

COMPUTADORES

Redes de Computadores

Redes de Computadores

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REDES DE

COMPUTADORES

Concepto de Sistema

Sistema: Entidad direccionable dentro de una red capaz de
ejecutar un conjunto de protocolos de comunicaciones.

Sistema final: Aquél que está situado en el extremo de una
comunicación. Puede ser cualquier tipo de sistema origen o
destino de la comunicación. Dispone de su propia arquitectura
de comunicaciones y dirección de red

intermedio

(router): Aquél

de
Sistema
intermediario entre dos sistemas finales y permite encaminar
las unidades de datos en función de la dirección de red del
sistema final destinatario. Suele ser un equipo especializado
que dispone de su propia arquitectura de comunicaciones.

que

hace

Redes de Computadores

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REDES DE

COMPUTADORES

Concepto de Red

Red de comunicaciones: medio común de comunicación y compartición de
recursos, que vamos a representar gráficamente mediante una “nube”

 Red: solución para conectar personas/dispositivos localizados en
lugares diferentes con el fin de comunicarse/transferirse información
y/o compartir recursos, etc.

 Debe haber un método para identificar cada dispositivo conectado en

red: dirección de red

Redes de Computadores

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REDES DE

COMPUTADORES

Conceptos de Red

Redes de Comunicaciones (o redes físicas): Engloban cualquier tipo de red
existente para proporcionar cualquier tipo de servicio de comunicaciones (voz,
datos, vídeo, etc.). Por ejemplo, una red de cable Ethernet o una red inalámbrica
WiFi.

Redes de Computadoras (o redes abstractas): Formadas por la interconexión de
redes de comunicaciones. Se basan en el uso de una técnica de direccionamiento y
un mismo conjunto de protocolos de
comunicaciones que permiten la
interoperabilidad entre procesos iguales que se ejecutan en el mismo nivel de
comunicaciones en computadoras diferentes. El ejemplo más significativo es la red
Internet

• INTERNET: Una inmensa red de
tecnología
IP de

computadoras
TCP/IP y
direccionamiento común

con
formato

un

Redes de Computadores

REDES DE

COMPUTADORES

Arquitectura de comunicaciones

Resuelve el problema de la comunicación entre ordenadores
estructurando el software en niveles

 Estratificación en niveles:

 Reduce la complejidad del desarrollo: favorece la labor de diseño.

Estructura más comprensible en diferentes niveles de comunicaciones
mutuamente independientes.

 Facilita el cambio tecnológico: los cambios realizados en un nivel no

afecten al resto de los niveles

Nivel “n”

…….

Nivel 2

Nivel 1

 Protocolo: Conjunto de reglas que controlan la interacción entre

entidades pares o iguales de máquinas distintas

 Interfaz: Conjunto de reglas que controlan la interacción entre

entidades de niveles contiguos en el mismo sistema

Una arquitectura estructurada de comunicaciones es un conjunto de

protocolos de comunicaciones que se ejecutan de forma independiente
en diferentes niveles, exceptuando el nivel más elemental o nivel físico

o de hardware

Redes de computadores

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REDES DE

COMPUTADORES

Modelo de servicio: Protocolo e Interfaz

Máquina A

Máquina B

Entidad de Nivel

N+1

Protocolo de nivel N+1

Entidad de Nivel

N+1

Interfaz

Interfaz

Entidad de Nivel

Protocolo de nivel N

Entidad de Nivel

N

Interfaz

N

Interfaz

Entidad de Nivel

Protocolo de nivel N-1

Entidad de Nivel

N -1

N-1

Redes de Computadores

REDES DE

COMPUTADORES

Ejemplo de solución estructurada en niveles

Dos sistemas con sólo 3 niveles: Aplicación, traducción y Físico

mensajes
en chino

colaboración
Mensajes en

inglés

Medio Físico

mensajes
en español

Redes de Computadores

REDES DE

COMPUTADORES

ARQUITECTURA TCP/IP

ARQUITECTURA ESTRUCTURADA en 5 NIVELES DE COMUNICACIONES

APLICACIÓN

Nivel más alto o Nivel de usuario

TRANSPORTE

INTERNET o RED

ENLACE

FÍSICO o Hardware

Nivel más bajo o Nivel Físico o de Hardware

MEDIO FÍSICO DE TRANSMISIÓN

…

Red de Acceso

(Ethernet o WiFi)

Redes de Computadores

REDES DE

COMPUTADORES

EJEMPLO DE COMUNICACIÓN ENTRE NIVELES DE

EQUIPOS VECINOS

(EMISOR)
EQUIPO A

APLICACIÓN

(RECEPTOR)
EQUIPO B

APLICACIÓN

TRANSPORTE

TRANSPORTE

RED o INTERNET

RED o INTERNET

Enlace

Físico

INTERFAZ DE

RED

tramas

RED

INTERFAZ DE

RED

tramas

Enlace

Físico

Redes de Computadores

REDES DE

COMPUTADORES

Arquitectura TCP/IP

Protocolos TCP (Transmission Control Protocol)
(Internet Protocol)

IP

Objetivo:

 IP: Transmisión de datagramas desde la máquina origen a la
máquina destino, mediante la dirección y el encaminamiento
a través de dispositivos intermedios (gateways-routers)

 TCP: garantizar la transmisión fiable de segmentos

 Primera Implementación en el S.O Unix BSD 4.2 en 1984

Redes de Computadores

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REDES DE

COMPUTADORES

Arquitectura TCP/IP

Niveles y Unidades de Datos

APLICACIÓN

TRANSPORTE

INTERNET o RED

ENLACE

FÍSICO o Hardware

DATOS

= CARGA ÚTIL

DATOS

DATOS

DATOS

DATOS

DATOS

MEDIO FÍSICO DE TRANSMISIÓN

…

Red de Acceso

Redes de Computadores

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REDES DE

COMPUTADORES

Arquitectura TCP/IP

Comunicación entre niveles

 Comunicación entre sistemas no vecinos vía routers

 Los routers implementan el protocolo IP

Redes de Computadores

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REDES DE

COMPUTADORES

1. Introducción a las comunicaciones

Introducción

1.1 Conceptos básicos de transmisión de datos

1.2 Medios de Transmisión. Capacidad de un canal

1.3 Técnicas de transmisión

1.4 Distribución de ancho de banda

1.5 Técnicas de comunicaciones de datos

1.6 Supuestos: Tema 1

Redes de Computadores

REDES DE

COMPUTADORES

1.1 Conceptos básicos de transmisión

de datos

1.1.1 Señales

1.1.2 Ancho de banda

1.1.3 Representación espectral.

1.1.4 Régimen binario versus ancho de banda del canal

Redes de Computadores

REDES DE

COMPUTADORES

Conceptos básicos. Transmisión de datos

Problema a resolver:

 Mover información (bits/datos) entre máquinas

Solución a nivel físico:

 Medios de transmisión

 Señales electromagnéticas

Redes de Computadores

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REDES DE

COMPUTADORES

Datos y Señales

Datos analógicos: toman valores en un determinado intervalo continuo

Datos Digitales: toman valores discretos, como los valores 0 ó 1

Redes de Computadores

REDES DE

COMPUTADORES

Señales analógicas y digitales

Analógica

Digital (multinivel)

Digital (binaria)

Redes de Computadores

REDES DE

COMPUTADORES

Señales periódicas.

Ejemplo: señal sinusoidal

 Dominio del tiempo

 Periodo:

Es el

tiempo transcurrido
entre dos puntos equivalentes
de la onda

 Amplitud

• Valor de pico

 Frecuencia

 Frecuencia es la inversa

del periodo

Hz = ciclos/seg

 Fase:

T = 1/f; T = 166,6 mseg.

 Posición

de
respecto a t=0

la

onda

Dominio de la frecuencia

Redes de Computadores

[Foro13]

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REDES DE

COMPUTADORES

Señales

Amplitud

Amplitud

Frecuencia

Representación en dominio del tiempo de tres

ondas seno con frecuencias 0, 8 y 16

Representación en dominio de
frecuencia de las mismas tres

señales

Redes de Computadores

[Foro13]

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REDES DE

COMPUTADORES

Ancho de Banda

Análisis de Fourier

•Cualquier señal periódica g(t) puede representarse como:

Redes de Computadores

[TANE11]

fT01 REDES DE

COMPUTADORES

Ancho de Banda de una señal

Representación espectral de señales digitales y reconstrucción

Carácter ASCCI b

Espectro (análisis de Fourier)

Redes de Computadores

[TANE11]

REDES DE

COMPUTADORES

Ancho de Banda

Representación espectral de señales digitales y reconstrucción

Redes de Computadores

[TANE11]

REDES DE

COMPUTADORES

Ancho de Banda de la señal

Rango de frecuencias medida en Hz,
en el que