Introduccion a las Redes de Ordenadores - uc3m

Introducción TEMA 1  Índice ◆ Conceptos y estructura de redes de ordenadores ◆ Arquitectura de protocolos ◆ Modelos de referencia v El modelo de referencia OSI v El modelo de referencia TCP/IP v Comparativa  Conceptos preliminares ◆...

Introducción TEMA 1  Índice ◆ Conceptos y estructura de redes de ordenadores ◆ Arquitectura de protocolos ◆ Modelos de referencia v El modelo de referencia OSI v El modelo de referencia TCP/IP v Comparativa  Conceptos preliminares ◆ Red v Conjunto de ordenadores autónomos con capacidad de interconexión ◆ Comunicación de datos v Movimiento de información codificada de un punto a otro por medio de sistemas de transmisión ◆ Sistema distribuido v Colección interconectada de ordenadores autónomos transparentes al usuario ◆ Ventajas de emplear redes: v Compartición de recursos v Tolerancia a fallos v Ahorro económico v Expandibilidad  Tipos de Enlaces ◆ Un enlace directo es aquel que une a emisor y receptor sin requerir nodos intermedios v Indirecto: requiere nodos intermedios (... red) ◆ Enlace directo punto a punto: v Sólo esos dos dispositivos comparten el medio ◆ Enlace directo de difusión: v Otros dispositivos comparten el medio Punto a Punto Difusión  Tipos de Enlaces: multicast Comunicaciones multipunto (“1 a n” ó “n a n”) v Unicast: una fuente envía una copia a cada uno de los distintos receptores ü Número de receptores “n” limitado por el ancho de banda del emisor v Broadcast: una fuente envía una copia a las distintas partes de la red, de los cuales sólo unos pocos están interesados. ü Este tipo de tráfico puede crecer fuera de control produciendo “broadcast storms” ü Se suele utilizar para mantener o realizar diagnósticos de la red, como por ejemplo IP ARP o OSPF v Multicast: se envía un único paquete a aquellas partes de la red interesadas (“grupo multicast”) ü Soportado intrínsecamente por algunas tecnologías (Ethernet) ü Sólo una copia del mensaje se genera en cada una de las subredes implicadas en la transmisión Tipos de Enlaces: multicast  Tipos de Transmisión Sentido de la transferencia de información Simplex TX RX sólo 1 sentido (Half)Duplex TX RX 2 sentidos alternativamente RX TX Full-duplex TX / TX / 2 sentidos RX RX  Estructura de la red ◆ Terminología v Host: ordenador autónomo conectado a la red v Subred: conjunto de Líneas de Transmisión y Elementos de Conmutación, que conectan a los hosts Subred EC Host LT Tipos de redes atendiendo al diseño de la subred Malladas ◆ Redes dedicadas Punto a punto ◆ Redes de difusión Tipos de redes atendiendo al diseño de la subred ◆ Redes de conmutación v Nodos de tránsito vs. nodos periféricos o de acceso v Por su funcionamiento distinguimos: ü Redes de conmutación de circuitos ü Redes de conmutación de mensajes ü Redes de conmutación de paquetes 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: v Establecimiento de la conexión v Transferencia de la información v Liberación del circuito 3 Redes de conmutación de mensajes ◆ Redes específicas diseñadas para la transmisión de bits ◆ No existe canal dedicado, cada máquina envía el 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 ◆ El mensaje siempre se transmite a la máxima velocidad del enlace ◆ Redes de almacenamiento y reenvío (store & forward) Redes de conmutación de paquetes ◆ Filosofía similar a la conmutación de mensajes ◆ Un mensaje se subdivide en paquetes para su transmisión ◆ En función del encaminamiento elegido: v Redes de conmutación de paquetes por datagramas: cada paquete (=datagrama) se envía por su cuenta v Redes de conmutación de paquetes por circuitos virtuales: se establece un camino único (=circuito virtual) para todos los paquetes entre dos hosts  Topologías de red ◆ Tipos: v FÍSICA: cómo se dispone físicamente v LÓGICA: cómo se utiliza lógicamente ◆ Topologías más utilizadas: h BUS: las estaciones se conectan a un medio de transmisión común h ANILLO: cada estación se integra al medio de comunicación hasta formar un circulo h ESTRELLA: cada estación está conectada al concentrador de red h MALLA: todos con todos Clasificación de redes de ordenadores ◆ LAN Local Area Network ( cientos de Km) v Topologías muy diversas, normalmente con enlaces punto a punto y de conmutación, de gran alcance v Ejemplo: Internet,...  Índice ◆ Conceptos y estructura de redes de ordenadores ◆ Arquitectura de protocolos ◆ Modelos de referencia v El modelo de referencia OSI v El modelo de referencia TCP/IP v Comparativa  Arquitectura de protocolos ◆ Las funciones necesarias para la comunicación en las redes se organizan en capas que abstraen detalles de implementación: la capa inferior ofrece servicios a la capa superior ◆ 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 procesos y servicios ofrecidos por la capa inferior a la superior ◆ Arquitectura de red: definición del conjunto de capas y protocolos ◆ Pila de protocolos: lista de todos los protocolos empleados por cierto sistema, con un protocolo por capa. Ej:TCP/IP  Arquitectura de protocolos Protocolo de la capa 7, A entre entidades pares B Capa 7 de capa 7 Capa 7 Interfaz capa 6/7 Protocolo de la capa 6 Capa 6 Capa 6 PILA DE PROTOCOLOS Interfaz capa 5/6 Protocolo de la capa 5 Capa 5 Capa 5 Interfaz capa 4/5 Protocolo de la capa 4 Capa 4 Capa 4 Interfaz capa 3/4 Protocolo de la capa 3 Capa 3 Capa 3 Interfaz capa 2/3 Protocolo de la capa 2 Capa 2 Capa 2 Interfaz capa 1/2 Protocolo de la capa 1 Capa 1 Capa 1 Medio Físico  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 formalmente mediante un conjunto de primitivas disponibles para acceder al servicio v Interfaces de nivel: reglas que rigen el intercambio de información entre niveles v Primitivas: son el nombre de una función que ordena a un determinado servicio ejecutar una acción determinada  Interfaces de nivel ◆ Nivel superior pasa al inferior una IDU (interface data unit) v Service Data Unit (SDU) v Interface Control Information (ICI)  Primitivas ◆ Tipos de primitivas v Solicitud (Request) v Indicación (Indication) v Respuesta (Response) v Confirmación (Confirmation) ◆ Ej. Envío de datos al nivel de transporte 1.-TRANSPORT_DATA.REQUEST (ICI,SDU) 2.-TRANSPORT_DATA.INDICATION (SDU) 3.-TRANSPORT_DATA.RESPONSE 4.-TRANSPORT_DATA.CONFIRM  Servicios ◆ Comunicación entre ü Usuario: nivel superior ü Proveedor: nivel inferior ◆ Tipos de servicios ü Orientados a conexión ü No orientados a conexión ◆ Categorías de servicios ü Servicios confirmados ü Servicios no confirmados ü Servicios confirmados por el proveedor ü Servicios iniciados por el proveedor  Servicio confirmado Usuario Proveedor Usuario Iniciador no Iniciador indication request response confirm SAP SAP  Servicio no confirmado Usuario Proveedor Usuario Iniciador no Iniciador indication request SAP SAP Servicio confirmado por el proveedor Usuario Proveedor Usuario Iniciador no Iniciador request indication confirm SAP SAP  Servicio iniciado por el proveedor Usuario Proveedor Usuario indication indication SAP SAP  Índice ◆ Conceptos y estructura de redes de ordenadores ◆ Arquitectura de protocolos ◆ Modelos de referencia v El modelo de referencia OSI v El modelo de referencia TCP/IP v Comparativa  Modelo de referencia OSI ◆ Organiza la transferencia de información en la red en 7 capas ◆ Principios aplicados para el establecimiento de las capas: v Una capa se crea cuando se necesita un nivel diferente de abstracción v Cada capa debe efectuar unas funciones bien definidas v La función que realiza cada capa deberá definirse con intención de definir protocolos normalizados internacionalmente v Los límites de las capas deberán seleccionarse de forma que se minimice el flujo de información entre las interfaces v El número de capas debe ser lo suficientemente grande como para que funciones diferentes no tengan que ponerse juntas en la misma capa y lo suficientemente pequeño como para que su arquitectura sea manejable  Modelo de referencia OSI Sistema Sistema Final Final APLICACIÓN 7 7 PRESENTACIÓN 6 6 SESIÓN 5 5 Sistema TRANSPORTE 4 Intermedio 4 RED 3 3 3 ENLACE 2 2 2 FISICO 1 1 1 Modelo de Referencia OSI Arquitectura por niveles  Modelo de Referencia OSI Nivel 1 – Físico ◆ Se encarga de la transmisión de bits ◆ Cuestiones a resolver: v Voltios a emplear para representar un 0 o un 1 v µs que deberá durar un bit v Posibilidad de hacer transmisiones bidireccionales v... ◆ Problemas de diseño v Aspectos mecánicos y eléctricos/ópticos de los conectores y del medio de transmisión física v Aspectos funcionales y de procedimiento  Modelo de Referencia OSI Nivel 2 - Enlace ◆ Se encarga de conseguir una transmisión sin errores para el nivel de red ◆ El emisor divide los datos en tramas, las envía de forma secuencial y procesa las tramas de asentimiento ◆ Responsabilidades: v Reconocimiento de los límites de trama v Resolver problemas causados por daño, duplicidad o pérdida de tramas v Regular el tráfico mediante mecanismos de control de flujo y errores  Modelo de Referencia OSI Nivel 3 - Red ◆ Se encarga de el control y operación de la subred: v Cómo encaminar los paquetes (enrutamiento) v Cómo saber quién es quién (direccionamiento) v Cómo evitar la congestión de la red v Cómo interconectar redes heterogéneas v...  Modelo de Referencia OSI Nivel 4 - Transporte ◆ Se encarga de aceptar los datos del nivel de sesión, trocearlos en unidades más pequeñas, pasarlos a la capa de red y asegurar que todos ellos llegan perfectamente al otro extremo ◆ Hace que la multiplexación sea transparente a la capa de sesión ◆ También se ocupa del establecimiento y liberación de conexiones a través de la red y el control del flujo de la información  Modelo de Referencia OSI Nivel 5 - Sesión ◆ Permite establecer una sesión entre dos usuarios de distintas máquinas ◆ Gestiona el control del diálogo ◆ Gestiona la sincronización  Modelo de Referencia OSI Nivel 6 – Presentación ◆ Se encarga de los aspectos de sintaxis y semántica de la información que se transmite ◆ Se encarga de convertir entre diferentes representaciones de la información ◆ También puede utilizar técnicas de compresión de datos para disminuir el número de bits que tienen que transmitirse ◆ También puede encargarse de cifrar la información criptográficamente por cuestiones de seguridad  Modelo de Referencia OSI Nivel 7 - Aplicación ◆ Es el nivel más próximo al usuario. ◆ Está compuesto por las aplicaciones típicas: v Transferencia de ficheros v Correo electrónico v Entrada remota de trabajos v Mantenimiento de directorios v...  Modelo TCP/IP Ejemplos Aplicación Mensajes o HTTP Flujos continuos Bloque de Transporte TCP / UDP Aplicación Segmentos Servicios Interred IP de Red Datagramas IP Subred Tramas Ethernet Físico  Modelo TCP/IP: niveles ◆ Nivel físico v Similar al de OSI, a veces incluido en nivel “subred” ◆ Nivel de enlace (o acceso a subred) v Comprende el nivel de enlace OSI y parte del nivel de red OSI v Se encarga de la transmisión de datos entre equipos de una misma red v Controla el interfaz entre los equipos finales y la subred ◆ Nivel de interred v Se encarga de conectar equipos situados en diferentes redes v Permite interconectar redes diferentes v Ej: Protocolo IP  Modelo TCP/IP: niveles ◆ Nivel de transporte v Es el equivalente a los niveles 4 y parte del 5 de OSI v Transferencia de datos extremo a extremo, asegurando llegada en el mismo orden y sin errores v Esta capa puede incluir mecanismos de seguridad v Ej: TCP y UDP ◆ Nivel de aplicación v Comunicación entre procesos o aplicaciones en computadores distintos v Además, se cubren necesidades de presentación y sesión (niveles 5 y 6) v Ej:TELNET, FTP, HTTP, SMTP con TCP y SNMP con UDP Comparativa TCP/IP-OSI