PDF de programación - Comunicación de Datos

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Comunicación de Datos

•

Introducción

Jerarquías de protocolos

• Clases de redes
•
• Problemas en el diseño de los niveles
• Servicios

• Modelos de referencia de redes

• OSI
• TCP/IP
• OSI vs. TCP/IP
• Un ejemplo: Novell NetWare

• El nivel físico

• La velocidad máxima de un canal
• Medios de transmisión
• El sistema telefónico

• Los local loops
• Los troncales y la multiplexación
• MDT en el sistema telefónico

• Conmutación
• Narrowband ISDN
• Broadband ISDN y ATM
• Conmutadores de ATM
• Satélites
• El nivel de enlace

• Asuntos de diseño

• Servicios para el nivel de red
• Marcos
• Control de errores
• Control de flujo

• Detección y corrección de errores
• Códigos de detección de errores

• Códigos de CRC

• Protocolos elementales de enlace
• Protocolos de ventana deslizante

• SLIP y PPP
• El nivel de enlace de ATM

• Redes de broadcast

• ALOHA
• Protocolos de acceso múltiple con sentido de portador
• Protocolos de CSMA con la detección de choques
• Protocolos libre de choques
•
• Bridges
• LANs de velocidad alta

IEEE 802.3 y Ethernet

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• El nivel de red

• Estructura interna de la subred
• Algoritmos de ruteo

• Algoritmos estáticos
• Ruteo de vector de distancia
• Ruteo de estado de enlace
• Ruteo jerárquico
• Ruteo de broadcast

• Algoritmos de control de congestión

• Formación del tráfico
• Control de congestión en subredes de circuitos virtuales
• Paquetes de bloqueo
• Pérdida de carga

Internets

•
• El nivel de red en la Internet

• Protocolos de control
•

IPv6
• El nivel de transporte

• Primitivas del servicio de transporte
• Protocolos de transporte

• El protocolo de TCP

• Establecimiento de una conexión
• Desconexión
• Control de flujo
• Multiplexación
• Recuperación de caídas

Implementación del protocolo

•
• El encabezamiento de TCP
• Administración de conexiones
• Política de transmisión
• Control de congestión
• Administración de relojes

• Diseño para rendimiento mejor
• Procesamiento rápido de TPDUs

• Rendimiento

• El nivel de aplicación

• DNS--Domain Name System

• Espacio de nombres de DNS
• Registros de recurso
• Servidores de nombres

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Introducción

•
•

¿Qué es una red de computadores? Una colección interconectada de computadores autónomos.
¿Para qué se usan las redes?

• Compartir recursos, especialmente la información (los datos)
• Proveer la confiabilidad: más de una fuente para los recursos
• La escalabilidad de los recursos computacionales: si se necesita más poder computacional, se

puede comprar un cliente más, en vez de un nuevo mainframe

• Comunicación

Clases de redes

• Podemos clasificar las redes en las dimensiones de la tecnología de transmisión y del tamaño.
• Tecnología de transmisión

• Broadcast. Un solo canal de comunicación compartido por todas las máquinas. Un paquete

mandado por alguna máquina es recibido por todas las otras.

• Point-to-point. Muchas conexiones entre pares individuales de máquinas. Los paquetes de A a B

pueden atravesar máquinas intermedias, entonces se necesita el ruteo (routing) para dirigirlos.

• Escala

• Multicomputadores: 1 m
• LAN (local area network): 10 m a 1 km
• MAN (metropolitan area network): 10 km
• WAN (wide area network): 100 km a 1.000 km
•
• LANs

Internet: 10.000 km

• Normalmente usan la tecnología de broadcast: un solo cable con todas las máquinas conectadas.
• El tamaño es restringido, así el tiempo de transmisión del peor caso es conocido.
• Velocidades típicas son de 10 a 100 Mbps (megabits por segundo; un megabit es 1.000.000 bits,

no 220).

• WANs

• Consisten en una colección de hosts (máquinas) o LANs de hosts conectados por una subred.
• La subred consiste en las líneas de transmisión y los ruteadores, que son computadores dedicados

a cambiar de ruta.

• Se mandan los paquetes de un ruteador a otro. Se dice que la red es packet-switched (paquetes

ruteados) o store-and-forward (guardar y reenviar).

Internet

• Una internet es una red de redes vinculadas por gateways, que son computadores que pueden

•

traducir entre formatos incompatibles.

• La Internet es un ejemplo de una internet.

• Redes inalámbricas

• Una red inalámbrica usa radio, microondas, satélites, infrarrojo, u otros mecanismos para

comunicarse.

• Se pueden combinar las redes inalámbricas con los computadores móviles, pero los dos conceptos

son distintos:

Inalámbrico
No

Móvil
No

Aplicación
Workstations estacionarias

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No
Sí
Sí

Sí
No
Sí

Uso de un portable en un hotel
LANs en un edificio antiguo sin cables
PDA (personal digital assistant) para inventario

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Jerarquías de protocolos

• El software para controlar las redes se tiene que estructurar para manejar la complejidad.
• Se organiza la mayor parte de las redes en una pila de niveles.
• Cada nivel ofrece ciertos servicios a los niveles superiores y oculta la implantación de estos servicios. Usa

el nivel inferior siguiente para implementar sus servicios.

• El nivel n de una máquina se comunica con el nivel n de otra máquina. Las reglas y convenciones que

controlan esta conversación son el protocolo de nivel n.

• Las entidades en niveles correspondientes de máquinas distintas son pares. Son los pares que se

comunican.

• En la realidad el nivel n de una máquina no puede transferir los datos directamente al nivel n de otra. Se

pasa la información hacia abajo de un nivel a otro hasta que llega al nivel 1, que es el medio físico.

• Entre los niveles están las interfaces. Las interfaces limpias permiten cambios en la implementación de un

nivel sin afectar el nivel superior.

• Un nivel que tiene que transmitir un paquete a otra máquina puede agregar un encabezamiento al paquete y

quizás partir el paquete en muchos. Por ejemplo, el encabezamiento puede identificar el mensaje y el
destino. El nivel 3 de la mayor parte de las redes impone un límite en el tamaño de los paquetes.

Problemas en el diseño de los niveles

• Un mecanismo para identificar los remitentes y los recibidores.
• Transferencia de datos:

• Simplex. Solamente en un sentido.
• Half-duplex. En ambos, pero uno a la vez.
• Full-duplex. En ambos a la vez.

• Control de errores y detección de recepción.
• Orden de mensajes.
• Velocidades distintas de transmisión y recepción.
• Ruteo.

Servicios

• Cada nivel provee un servicio al nivel superior.
• Hay dos tipos de servicios:

• Servicio orientado a la conexión. Como el sistema telefónico. La conexión es como un tubo, y

los mensajes llegan en el orden en que fueron mandados.

• Servicio sin conexión. Como el sistema de correo. Cada mensaje trae la dirección completa del

destino, y el ruteo de cada uno es independiente.

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• Se caracterizan los servicios por la calidad de servicio.

• Compara la transferencia de archivos con la comunicación de voz (ambas orientadas a la

conexión).

• Para e-mail un servicio sin conexión y no confiable es suficiente, esto se llama servicio de

datagrama. Para dar confianza los servicios de datagrama con acuses de recibo son posibles.

• Cada servicio define un conjunto de primitivas (tales como "solicitar" o "acusar recibo"). Por contraste el
protocolo es el conjunto de reglas que controlan el formato y significado de los paquetes intercambiados
por entidades de par. Se usan los protocolos para implementar los servicios.

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Modelos de referencia de redes

Examinamos dos arquitecturas de red importantes: ISO OSI y TCP/IP.

OSI

• OSI es el Open Systems Interconnection Reference Model. Tiene siete niveles. En realidad no es una
arquitectura particular, porque no especifica los detalles de los niveles, sino que los estándares de ISO
existen para cada nivel.

• Nivel físico. Cuestiones: los voltajes, la duración de un bit, el establecimiento de una conexión, el número

de polos en un enchufe, etc.

• Nivel de enlace. El propósito de este nivel es convertir el medio de transmisión crudo en uno que esté libre

de errores de transmisión.

marcos de acuse.

• El remitente parte los datos de input en marcos de datos (algunos cientos de bytes) y procesa los

• Este nivel maneja los marcos perdidos, dañados, o duplicados.
• Regula la velocidad del tráfico.
• En una red de broadcast, un subnivel (el subnivel de acceso medio, o medium access sublayer)

controla el acceso al canal compartido.

• Nivel de red. Determina el ruteo de los paquetes desde sus fuentes a sus destinos, manejando la congestión

a la vez. Se incorpora la función de contabilidad.

• Nivel de transporte. Es el primer nivel que se comunica directamente con su par en el destino (los de

abajo son de máquina a máquina). Provee varios tipos de servicio (por ejemplo, un canal punto-a-punto sin
errores). Podría abrir conexiones múltiples de red para proveer capacidad alta. Se puede usar el
encabezamiento de transporte para distinguir entre los mensajes de conexiones múltiples entrando en una
máquina. Provee el control de flujo entre los hosts.

• Nivel de sesión. Parecido al nivel de transporte, pero provee servicios adicionales. Por ejemplo, puede
manejar tokens (objetos abstractos y únicos) para controlar las acciones de participantes o puede hacer
checkpoints (puntos de recuerdo) en las transferencias de datos.

• Nivel de presentación. Provee funciones comunes a muchas aplicaciones tales como traducciones entre

juegos de caracteres, códigos de números, etc.

• Nivel de aplicación. Define los protocolos usados por las aplicaciones individuales, como e-mail,

telnet, etc.

TCP/IP

• Tiene como objetivos la conexión de redes múltiples y la capacidad de mantener conexiones aun cuando

una parte de la subred esté perdida.

• La red es packet-switched y está basada en un nivel de internet sin conexiones. Los niveles físico y de

enlace (que juntos se llaman el "nivel de ho