PDF de programación - Redes de Comunicaciones - Introducción

Introducción

Redes de Comunicaciones

Paula Montoto Castelao

Tecnologías de la Información

y las Comunicaciones

[email protected]

1

Telecomunicaciones

Informática

Telemática

Telemática: ciencia que utiliza las telecomunicaciones
para potenciar las posibilidades y aplicaciones de la
informática

2

Sumario

• Definición. Tipos de redes y su

clasificación

• Arquitectura de Redes
• Modelos de Referencia

– Modelo de Referencia OSI
– Modelo de Referencia TCP/IP

3

Clasificación de las redes

• Por su ámbito:

– Redes de área local o LAN (Local Area Network):
Diseñadas desde el principio para transportar datos.

– Redes de área extensa o WAN (Wide Area Network):
Utilizan el sistema telefónico, diseñado inicialmente
para transportar voz.

• Por su tecnología:

– Redes broadcast (broadcast = radiodifusión)
– Redes punto a punto

4

Clasificación de las redes por su

tecnología

Tipo

Broadcast

Enlaces punto a punto

Características

Ejemplos

La información se envía a
todos los nodos de la red,
aunque solo interese a unos
pocos
•Casi todas las LANs
(excepto LANs conmutadas)
•Redes de satélite
•Redes de TV por cable

La información se envía
solo al nodo al cual va
dirigida

•Enlaces dedicados
•Servicios de
conmutación de paquetes
(X.25, Frame Relay y
ATM).
•LANs conmutadas

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Redes broadcast

• El medio de transmisión es compartido. Suelen ser

redes locales. Ej.: Ethernet 10 Mb/s

• Los paquetes se envían a toda la red, aunque vayan

dirigidos a un único destinatario. Posibles
problemas de seguridad (encriptado)

• Se pueden crear redes planas, es decir redes en las

que la comunicación entre dos ordenadores
cualesquiera se haga de forma directa, sin routers
intermedios.

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Redes de enlaces punto a punto (I)
• La red esta formada por un conjunto de enlaces entre los

nodos de dos en dos (líneas, circuitos, canales)

• Es posible crear topologías complejas (anillo, malla,etc.)
• Generalmente la comunicación entre dos ordenadores

cualesquiera se realiza a través de nodos intermedios que
encaminan o conmutan los paquetes (conmutador o router).
• Un router o conmutador es un ordenador especializado en

la conmutación de paquetes; generalmente utiliza un
hardware y software diseñados a propósito (p. ej. sistemas
operativos en tiempo real)

• En una red de enlaces punto a punto el conjunto de routers
o conmutadores y los enlaces que los unen forman lo que se
conoce como la subred. La subred delimita la
responsabilidad del proveedor del servicio.

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Algunas topologías típicas de redes punto a punto

Estrella

Anillo

Estrella distribuida, árbol sin

bucles o ‘spanning tree’

Malla completa

Anillos interconectados

Topología irregular

(malla parcial)

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Redes de enlaces punto a punto (II)

• En una red punto a punto los enlaces pueden ser:

– Simplex: transmisión en un solo sentido
– Semi-dúplex o half-duplex: transmisión en ambos sentidos, pero

no a la vez

– Dúplex o full-duplex: transmisión simultánea en ambos sentidos

• En el caso dúplex y semi-dúplex el enlace puede ser

simétrico (misma velocidad en ambos sentidos) o
asimétrico. Normalmente los enlaces son dúplex simétricos

• No es trivial averiguar cual es la ruta óptima.
• Nodo: cada uno de los ordenadores que participan en la red

(tipos: intermedios y terminales)

• Para llegar de un nodo a otro se han de atravesar uno o

varios enlaces (hops).

• Cada enlace puede tener una velocidad diferente.

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Clasificación de las redes por su ámbito

Distancia entre
procesadores

Procesadores ubicados

Ejemplo

en el mismo ...

1 m
10 m
100 m
1 Km
10 Km
100 Km
1.000 Km
10.000 Km

Multiprocesador

LAN

MAN (o WAN)

WAN

Sistema
Habitación
Edificio
Campus
Ciudad
País

Continente

Planeta

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Redes de área local o LAN

(Local Area Network)

• Características:

– Generalmente son de tipo broadcast (medio compartido)
– Cableado normalmente propiedad del usuario
– Diseñadas inicialmente para transporte de datos

• Su alcance limitado permite saber el tiempo máximo de un

extremo a otro => simplifica su gestión

• Ejemplos:

– Ethernet (IEEE 802.3): 1, 10, 100, 1000 Mb/s
– Token Ring (IEEE 802.5): 1, 4, 16, 100 Mb/s
– FDDI: 100 Mb/s

• Topología en bus (Ethernet) o anillo (Token Ring, FDDI)
• En años recientes se utilizan tecnologías típicas de redes WAN

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Topologías LAN típicas

Ordenador (Host)

Ordenador (Host)

Cable

Bus

(Ethernet)

Cable

Anillo

(Token Ring, FDDI)

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Redes de área extensa o WAN

(Wide Area Network)

• Se caracterizan por utilizar normalmente medios

telefónicos, diseñados en principio para transportar la voz.

• Son servicios contratados normalmente a operadoras

(Telefónica, Retevisión, Ono, BT, Uni2, etc.).

• Las comunicaciones tienen un costo elevado, por lo que se

suele optimizar su diseño.

• Actualmente han reducido su tasa de errores
• Tienen la gran virtud de llegar prácticamente a todas partes
• Normalmente utilizan enlaces punto a punto temporales o
permanentes, salvo las comunicaciones vía satélite que son
broadcast. También hay servicios WAN que son redes de
conmutación de paquetes.

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Clasificación de las redes

Redes LAN

Redes WAN

Redes
broadcast

Redes de
enlaces punto a
punto

Ethernet,
Token Ring,
FDDI
HIPPI,
LANs
conmutadas

Redes vía
satélite,
redes CATV
Líneas
dedicadas,
Frame Relay,
ATM

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Escenario típico de una red completa (LAN-WAN)

Host

Subred

Router

LAN (red broadcast
o LAN conmutada)

WAN (red de

enlaces punto a punto)

15

Posibles formas de enviar la información
• Según el número de destinatarios el envío de un paquete

puede ser:
– Unicast: si se envía a un destinatario concreto. Es el mas normal.
– Broadcast: si se envía a todos los destinatarios posibles en la red.

Ejemplo: para anunciar nuevos servicios en la red.

– Multicast: si se envía a un grupo selecto de destinatarios de entre
todos los que hay en la red. Ejemplo: emisión de videoconferencia.

– Anycast: si se envía a uno cualquiera de un conjunto de

destinatarios posibles. Ejemplo: servicio de alta disponibilidad
ofrecido por varios servidores simultáneamente; el cliente solicita
una determinada información y espera recibir respuesta de uno
cualquiera de ellos.

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Internetworking

• Se denomina así a la interconexión de redes diferentes
• Las redes pueden diferir en tecnología (p. ej. Ethernet-

Token Ring) o en tipo (p. ej. LAN-WAN).

• También pueden diferir en el protocolo utilizado, p. ej.

DECNET y TCP/IP.

• Los dispositivos que permiten la interconexión de redes

diversas son:
– Repetidores y amplificadores
– Puentes (Bridges)
– Routers y Conmutadores (Switches)
– Pasarelas de nivel de transporte o aplicación (Gateways)

17

• Definición. Tipos de redes y su clasificación
• Arquitectura de Redes
• Modelos de Referencia

– Modelo de Referencia OSI
– Modelo de Referencia TCP/IP

18

Planteamiento del problema

• La interconexión de ordenadores es un problema técnico

de complejidad elevada.

• Requiere el funcionamiento correcto de equipos

(hardware) y programas (software) desarrollados por
diferentes equipos humanos.

• Cuando las cosas no funcionan es muy fácil echar la culpa

al otro equipo.

• La interoperabilidad no cumple la propiedad transitiva. El

correcto funcionamiento de A con B y de B con C no
garantiza el correcto funcionamiento de A con C
• Estos problemas se agravan más aún cuando se
interconectan equipos de distintos fabricantes.

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La solución

• La mejor forma de resolver un problema complejo es

dividirlo en partes.

• En telemática dichas ‘partes’ se llaman capas y tienen

funciones bien definidas.

• El modelo de capas permite describir el funcionamiento
de las redes de forma modular y hacer cambios de manera
sencilla.

• El modelo de capas más conocido es el llamado modelo

OSI de ISO (OSI = Open Systems Interconnection).

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Ejemplo de comunicación mediante

el modelo de capas

Dos artistas, uno en Moscú y el otro en A

Coruña, mantienen por vía telegráfica una
conversación sobre pintura. Para entenderse
disponen de traductores ruso-inglés y
gallego-inglés, respectivamente. Los
traductores pasan el texto escrito en inglés a
los telegrafistas que lo transmiten por el
telégrafo utilizando código Morse.

21

Ejemplo de comunicación mediante el modelo

de capas

Capa

4

3

2

1

Artista

Traductor

Comunicación

virtual

Artista

Traductor

Telegrafista

Telegrafista

Telégrafo

Moscú

Telégrafo

A Coruña

22

Comunicación

real

Protocolos e Interfaces

Capa

Protocolos

4

3

2

1

Artista

Ruso

Traductor

Texto escrito

Telegrafista

Manipulador

Telégrafo

Moscú

Pintura

Inglés

Morse

Impulsos eléctricos

23

Interfaces

Artista

Gallego

Traductor

Texto escrito

Telegrafista

Manipulador

Telégrafo

A Coruña

Servicios ofrecidos a la capa N+1

Comunicación

real

Capa N

Comunicación con la entidad

homóloga mediante el
protocolo de la capa N

Servicios utilizados de la capa N-1

Comunicación virtual

(salvo si N=1)

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Comunicación indirecta mediante el

modelo de capas

Supongamos ahora que Moscú y A Coruña no

disponen de comunicación directa vía
telégrafo, pero que la comunicación se
realiza de forma indirecta por la ruta:

Moscú – Copenague: telégrafo por cable
Copenague – París: radiotelégrafo
París – A Coruña: telégrafo por cable

25

Copenague

Moscú

París

A Coruña

Radiotelégrafo

Telégrafo por cable
26

Comunicación indirecta entre dos artistas a

través de una red de telégrafos

Artista

Traductor

Morse

Telegrafista

Telegrafista

Impulsos
eléctricos

Telégrafo

Copenague

Telégrafo

Moscú

Pintura

Inglés

Morse

Ondas
de radio

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Artista

Traductor

Telegrafista

Telégrafo

A Coruña

Morse

Impulsos
eléctricos

Telegrafista

Telégrafo

París

Arquitectura de redes

• La arquitectura es un patrón común al que han de ceñirse

unos productos (hard y soft) para mantener un cierto grado
de compatibilidad entre sí.

• La necesidad de diseñar ar