1.Introduccion Redes de Datos

REDES DE DATOS I

Primer término 2014

Ing. José Miguel Menéndez S, Msc

Examen: 60%

Deberes 10%

Proyectos 10%

Lecciones 10%

Laboratorios 10%

Participación Clases y Charlas ++


Esquema de Evaluación

1. Introducción a las redes

2. Protocolos y arquitectura

3. Capa de Aplicación

4. Capa de Transmisión

5. Conmutación de paquetes

6. Enlace de datos

7. Teoría de colas

8. Medios de transmisión

9. Tecnologías de Transmisión LAN

10. Tecnologías de Transmisión WAN


Programa Resumido

Adquirir conocimientos y desarrollar destrezas en el diseño y configuración de protocolos y técnicas avanzadas de direccionamiento de redes de datos en ambientes públicos y privados.

Adquirir conocimientos y desarrollar destrezas en el diseño y configuración de conmutación de paquetes.

Adquirir conocimientos y desarrollar destrezas en la administración y seguridad de redes.


Objetivos

Google, YouTube, mensajería instantanea, Facebook, Wikipedia, juegos online, Netflix, iTunes, y el fácil acceso a la información actual. Hace 8 años sería, sin su computador, ahora es… sin su teléfono.

El escenario anterior es de hace 3 decadas. Ahora:

Subir y compartir fotos, videos. Presentar y subir trabajos escolares. Comunicarnos con amigos y familiares por email, llamadas por

internet, mensajes instantaneos. Mirar videos, peliculas o episodios de series bajo demanda. Jugar en línea. Encontrar la ruta menos congestionada para llegar a tu destino.

Consultar el clima o el trafico de cámaras web. Revisar tu estado de cuenta, comprar ticketes para el estadio o

conciertos.

Introducción a las Redes


El desarrollo de las telecomunicaciones ha cambiado nuestras vidas en muchos aspectos.

Cambio la manera en que aprendemos.

Cambio la manera en que jugamos.

Cambio la manera en que interactuamos.

Cambio la manera en que nos proyectamos.

Impacto


La infraestructura de redes contiene 3 categorías de redes:

Dispositivos

Medio

Servicios

Los 2 primeros tratan de elementos físicos, mientras que los servicios son elementos intangibles.

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Elementos de las redes


http://static-course-assets.s3.amazonaws.com/IntroNet50ENU/module1/index.html1.2.1.2




























Dispositivos

Elementos de las redes: Dispositivos


Medios

Elementos de las redes: Medios


Servicios

Elementos de las redes: Servicios


Esquema de comunicación


Esquema de comunicación


Introducción

Para qué se usan? Compartir recursos.

Intercambio de información.

Redundancia de servicios

Optimización de servicios

Ing. José Miguel Menéndez, Msc. 13

Introducción

Componentes básicos Dispositivos: Computadores, teléfonos, impresoras, cámaras

IP, sensores, televisores…

Medios: Tarjetas de red, fibra óptica, cables UTP, medio aéreo (wireless)…

Servicios: Web, impresión, repositorio, transferencia de archivos, autenticación…


Clasificación

Diferentes criterios: Por alcance (geográfico)

Por tipo de conexión Medios guiados

Medios no guiados

Por tecnología (P2P, BC, MC)

Por topología física


Por Alcance

Extensión geográfica. PAN (Personal Area Network)

LAN (Local Area Network)

WLAN (Wireless LAN)

VLAN (Virtual LAN)

WAN (Wide Area Network)

SAN (Storage Area Network)


1. El sistema originador debe activar una ruta directa de comunicación de datos o identificar la red de comunicacion por donde alcanzar al sistema de destino.

2. El Sistema Originador debe comprobar que el Sistema de Destino está Preparado para recibir Datos.

3. La aplicación de transferencia de Datos en el Sistema Originador debe comprobar que el programa de manejo de archivo en el Sistema de Destino está preparado para aceptar y guardar el archivo para este usuario.

4. Sí el formato usado en los dos sistemas son diferentes, uno u otro sistema debe desarrollar una función de traslado de formato.


Transferencia de un archivo

Alto grado de cooperación entre los dos Sistemas de computadores

El objetivo es dividir en subtareas, las cuales seran implementadas separadamente.

En una arquitectura de protocolo, los modulos son arreglados de manera vertical.

Cada capa en la pila desarrolla un set de funciones relacionadas requeridas para comunicarse con el otro Sistema.

El mismo set de funciones debe exister en ambos Sistemas.


Arquitectura de Protocolos

Compra de boletos

Documentar equipaje

Embarque

Despegué

Confirmar retorno

Recoger equipaje

Dembarque

Aterrizaje

Ruta de vuelo

Viaje One-Way

Proceso de un viaje aéreo en capas de servicios

Entrega mostrador a mostrador de [personas y equipaje] Traslado de equipaje: entrega-reclamo Traslado de personas: embarque-desembarque Traslado de la aeronave: pista a pista

Ruta de vuelo desde el origen hasta el destino

Capas: cada capa implementa un servicio a través de las acciones internas a la capa y solicitando el servicio proporcionado por una capa inferior

Implementación distribuida de la funcionalidad de las capas

Boleto (compra) equipaje (entrega) embarque despegue Vuelo

Confirmar retorno equipaje (reclamo) desembarque aterrizaje Vuelo

ruta de vuelo

Sal

ida

Ae

rop

ue

rto

Lle

gad

a A

ero

pu

ert

o

tráfico aéreo intermedio

ruta de vuelo ruta de vuelo

¿Porqué un modelo de red dividido en capas?

Divide el proceso de comunicación en partes más pequeñas:

Facilita el desarrollo de componentes de red

Facilita el diseño de las redes

Facilita la corrección de errores

Facilita la administración de la red


Modelo OSI

¿Porqué un modelo ...?

Estandariza el software y los dispositivos de red

Asegura la compatibilidad y la interoperabilidad entre dispositivos de diferentes fabricantes

Previene que los cambios en una capa afecten a otras

Las capas se desarrollan más rápido

Acelera la evolución de las redes

Simplifica el aprendizaje


Modelo OSI

OSI es un estándar

El modelo OSI fue adoptado en 1979 por el comité técnico TC97 (procesamiento de datos), del cual dependía el subcomité SC16

OSI fue adoptado en 1984 oficialmente como un estándar internacional por la ISO (International Organization of Standards).

Ahora es la recomendación X.200 de la ITU (International Telecommunication Union) y la norma ISO/IEC 7498-1

OSI como Modelo de Referencia

OSI es un modelo de referencia que muestra como debe transmitirse un mensaje entre nodos en una red de datos

El modelo OSI tiene 7 niveles de funciones

No todos los productos comerciales se adhieren al modelo OSI

Sirve para enseñar redes y en discusiones técnicas (resolución de problemas).


Modelo OSI

Encapsulación

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Física

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Física

RED

Nodo A Nodo B

DATOS

DATOS

DATOS

DATOS Header 4

Header 3

Header 2

Unidades de Información

Puede contener encabezados de las capas 5, 6 y 7

Mensaje

Paquete

Frame

bits

Encapsulación

Cuando un protocolo de una capa superior envía datos a su par en otro nodo, los entrega al protocolo de la capa inferior. El protocolo de la capa inferior no sabe si el protocolo de nivel superior

envía una imagen, un correo o una secuencia numérica.

Luego el protocolo del nivel inferior, para crear su mensaje, agrega una información de control (header) que es utilizada entre pares para comunicarse entre ellos. Esta información de control generalmente es colocada al iniciar el

mensaje. En algunos casos se anexa información de control al final del mensaje y la llaman trailer.

A los datos entregados por el protocolo de la capa superior, dentro del mensaje, se le llama cuerpo del mensaje o payload.

La operación de “meter” el mensaje del nivel superior detrás de un header o cabecera en el mensaje de nivel inferior se llama encapsulación.

Multiplexamiento y demultiplexamiento

En cada una de las capas de un modelo de comunicaciones se pueden alojar varios procolos.

Por tal, dentro del header que agrega un protocolo al construir el mensaje para su par, ubicado en otro nodo, debe incluir un identificador para indicar a qué protocolo o servicio de la capa superior le pertenece el “payload”. Este identificador es conocido como llave de multiplexación

(demux key)

Cuando el mensaje llega al nodo destino, el protocolo que lo recibe debe retirar el header, mirar la llave de multiplexación y entregar (demultiplexar) la carga útil (payload) al protocolo o aplicación correctos en la capa superior.

Ejemplo

Enlace (2)

Física (1)

Usuario en el Nodo A envía el mensaje “Tengo una idea.”

H4 H3

Tengo una idea.

Tengo una idea.

Teng o una idea. H3

H4

H2 H4 H3 Teng T2 o una idea. H3 H2 T2


Tengo una idea.

Tengo una idea.

Red (3)

Transp. (4)

Sesión (5)

Los datos se encapsulan y se registra a qué protocolo de la capa superior le pertenece la carga útil (payload)

Ejemplo

Física (1)

Usuario en el Nodo B recibe el mensaje “Tengo una idea.”

H4 H3

Tengo una idea.

Tengo una idea.

Teng o una idea. H3

H4



Tengo una idea.

Tengo una idea.

Enlace (2)

Red (3)

Transp. (4)

Sesión (5)

Para entregar el mensaje al protocolo correcto, dentro de una capa, se usa

la llave de multiplexación.

Los 7 Niveles del modelo OSI

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Física

Aplicaciones de Red: transferencia de archivos

Formatos y representación de los datos

Establece, mantiene y cierra sesiones

Entrega confiable/no confiable de “mensajes”

Entrega los “paquetes” y hace enrutamiennto

Transfiere “frames”, chequea errores

Transmite datos binarios sobre un medio

Nivel OSI Función que ofrece

Cada nivel (ó capa) tiene unas funciones precisas para resolver determinados problemas de la comunicación (“divide y vencerás”)

Nivel de Aplicación (Capa 7)

La capa de aplicación está cerca al usuario (no ofrece servicios a otras capas del modelo OSI) Es el nivel más alto en la arquitectura OSI

Define la interfaz entre el software de comunicaciones y cualquier aplicación que necesite comunicarse a través de la red.

Las otras capas existen para prestar servicios a esta capa

Las aplicaciones están compuestas por procesos.

Un proceso de aplicación se manifiesta en la capa de aplicaciones como la ejecución de un protocolo de aplicación.

Nivel de Presentación (Capa 6)

Define el formato de los datos que se intercambiarán

Asegura que la información enviada por la capa de aplicación de un nodo sea entendida por la capa de aplicación del otro nodo

Si es necesario, transforma a un formato de representación común

Negocia la sintáxis de transferencia de datos para la capa de aplicación (estructura de datos)

Ejemplo: formato GIF, JPEG ó PNG para imágenes.

Nivel de Sesión (Capa 5)

Define cómo iniciar, coordinar y terminar las conversaciones entre aplicaciones (llamadas sesiones). Administra el intercambio de datos y sincroniza el diálogo

entre niveles de presentación (capa 6) de cada sistema. Ofrece las herramientas para que la capa de aplicación, la de

presentación y la de sesión reporten sus problemas y los recursos disponibles para la comunicación (control del diálogo –sesión- entre aplicaciones).

Lleva control de qué flujos forman parte de la misma sesión y qué flujos deben terminar correctamente.

Nivel de Transporte (Capa 4)

Proporciona un número amplio de servicios. Asegura la entrega de los datos entre procesos que han establecido una sesión y que se ejecutan en diferentes nodos Evita que las capas superiores se preocupen por los detalles

del transporte de los datos hasta el proceso correcto Hace multiplexamiento para las aplicaciones

¿cuál es la aplicación/servicio destino/origen?

Segmenta bloques grandes de datos antes de transmitirlos (y los reensambla en le nodo destino)

Asegura la transmisión confiable de los mensajes No deja que falten ni sobren partes de los mensajes

trasmitidos (si es necesario, hace retransmisión de mensajes)

hace control de flujo y control de congestión

Nivel de Red (Capa 3)

Entrega los paquetes de datos a la red correcta, al nodo correcto, buscando el mejor camino (es decir, permite el intercambio de paquetes). Evita que las capas superiores se preocupen por los detalles

de cómo los paquetes alcanzan el nodo destino correcto

En esta capa se define la dirección lógica de los nodos

Esta capa es la encargada de hacer el enrutamiento y el direccionamiento Enrutamiento: ¿cuál es el mejor camino para llegar a la red destino?

Direccionamiento: ¿cuál es el nodo destino?

Dispositivos de Red

Enrutador (Router)

Dispositivos de Red

Enrutador (Router)

Nivel de Enlace (Capa 2)

Inicia, mantiene y libera los enlaces de datos entre dos nodos.

Hace transmisión confiable (sin errores) de los datos sobre un medio físico (un enlace) Define la dirección física de los nodos Construye los “frames” También debe involucrarse con el orden en que lleguen los

frames, notificación de errores físicos, reglas de uso del medio físico y el control del flujo en el medio.

Es diferente de acuerdo a la topología de red y al medio utilizado.

Dispositivos de Red

NIC (Network Interface Card)

Dispositivos de Red

NIC (Network Interface Card)

Dispositivos de Red

Puente (Bridge)

Dispositivos de Red

Puente (Bridge)

Dispositivos de Red

Switch

Dispositivos de Red

Switch

Nivel Físico (Capa 1)

Define las características mecánicas, eléctricas y funcionales para establecer, mantener, repetir, amplificar y desactivar conexiones físicas entre nodos

Acepta un “chorro” de bits y los transporta a través de un medio físico (un enlace)

Nivel de voltaje, sincronización de cambios de voltaje, frecuencia de transmisión, distancias de los cables, conectores físicos y asuntos similares son especificados en esta capa.

Dispositivos Capa 1

Repetidor (Repeater)

Dispositivos Capa 1

Concentrador (Hub)

Dispositivos Capa 1

Concentrador (Hub)

Modelo OSI

Capas de Host vs. Capas de Medios

Capas de Host

Proporcionan una entrega

precisa de los datos entre

los computadores

Capas de Medios

Controlan la entrega física

de mensajes a través de la

red

Modelo OSI

Las dos únicas capas del modelo con las que el usuario interactúa son la primera capa la: Física, y la última capa: la de Aplicación.

Modelo OSI

Abarca los aspectos físicos de la red (cables, hubs, y el resto de los dispositivos que conforman el entorno físico de la red).

Ejemplo: Ajustar un cable mal conectado.

*Telecommunication Standards Organizations

International Telecommunications Union - Telecommunication Standardization Sector (ITU-TSS). Formerly called the Consultative Committee on International Telegraph and Telephone (CCITT)

International Organization for Standards (ISO). Member of the ITU, makes technical recommendations about data communications interfaces.

American National Standards Institute (ANSI) Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Internet Engineering Task Force (IETF) Electronic Industries Association (EIA) National Institute of Standards and Technology (NIST) National Exchange Carriers Association (NECA) Corporation for Open Systems (COS) Electronic Data Interchange -(EDI) of Electronic Data Interchange for

Administration Commerce and Transport (EDIFACT).

http://info.internet.isi.edu/in-notes/rfc/files/

*Internet Engineering Task Force

A protocol proposed by a vendor

IETF working group study the proposal

IETF issues a request for comment (RFC)

IETF reviews the comments

IETF proposes an improved RFC

The proposed standard becomes a draft

standard if two or more vendors adopt it

The RFC becomes a proposed standard

Una arquitectura de protocolo es la estructura en capas de hardware y software que soporta el intercambio de datos entre sistemas y soportes de aplicaciones distribuidas, como el correo electrónico y transferencia de archivos.

En cada capa de una arquitectura de protocolo, uno o más protocolos comunes son implementadas en sistemas de comunicación. Cada protocolo proporciona un conjunto de reglas para el intercambio de datos entre sistemas

La arquitectura de protocolo más utilizado es el conjunto de protocolos TCP / IP, que consta de las siguientes capas:, acceso físico de red, Internet, transporte y aplicación.

Otra arquitectura de protocolo importante es el modelo OSI de siete capas.

Los mensajes al enviar BAJAN en la arquitectura de capas y al recibir SUBEN.


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