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TEMA 1. Introduccin a las redes
REDES
Grados Ing. Informtica / Ing. de Computadores / Ing. del Software
Universidad Complutense de Madrid
PROFESORES:Rafael Moreno VozmedianoRubn Santiago MonteroJuan Carlos Fabero Jimnez
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Tipos de redes: Redes de rea local Redes
Interconexin de un conjunto de dispositivos capaz de comunicarse
Dispositivo: mquina, porttil, mvil, dispositivo de interconexin (router)... Comunicacin: intercambio de informacin sobre cualquier medio
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Tipos de redes: Redes de rea local
Redes de rea Local (LAN)
De carcter privado. Interconecta dispositivos en una oficina, hogar o edificio Cada dispositivo tiene un identificador nico en la red, su direccin Los mensajes estn etiquetados por las direcciones origen y destino Topologas:
cable comn (bus) / inalmbricas - redes de difusin
switch - redes conmutadas
Switch
cable comnconector
terminador
mquina decualquier tipo
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Tipos de redes: Redes de rea extensa
Ocupan un rea geogrfica mayor (ciudad, pas, incluso global) Una WAN interconecta dispositivos de conexin como routers, switches... Normalmente de uso pblico y gestionadas por empresas de comunicacin
WAN punto a punto Conectan dos dispositivosde comunicacin va un medio de transmisin
(aire, cable)
Ejemplos: Conexin mdem DSL
WAN conmutadas (switched) Conectan ms de dos extremos Ejemplo: Backbone de Internet
switch switch
switch
RED
RED RED
RED
RED
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Tipos de redes: Interred
Conexin de Redes (internetworks) Redes LAN o WAN habitualmente estn interconectadas Una inter-red (internet o internetwork) es una conexin de varias LAN o WAN Ejemplo: internet de varias WANs y LANs
RED
RED RED
switch
switch switch
switch
router
router
router
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Tipos de redes: Funcionamiento
Conmutacin Una interred es una red conmutada (switch conecta al menos dos extremos) Cada switch enva datos de un enlace a otro Tipos de redes conmutadas:
Conmutacin por circuitos Hay siempre una conexin dedicada (circuito) entre los dos extremos La capacidad del enlace determina el nmero de circuitos simultneos
Los switches no realizan procesamiento Conmutacin por paquetes
La comunicacin se hace en bloques (paquetes) Los switches (router) almacenan y envan los paquetes La capacidad del enlace determina los retardos en la comunicacin
switchswitch
routerrouter
cola cola
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Tipos de redes: Funcionamiento
Difusin Los computadores estn unidos mediante un canal de comunicacin compartido La informacin se divide en paquetes, que identifican la mquina emisora y la
destinataria Cuando un computador quiere enviar informacin, la escribe en el canal
Si dos o ms computadores escriben simultneamente se produce una colisiny la informacin resultante es invlida
Ejemplos Redes de rea local (LAN, Local Area Network): Ethernet, Token Ring,
WiFi
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Internet: Historia
Breve Historia de Internet Antecedentes (~1960)
Desarrollo de la conmutacin de paquetes MIT - 1961 ARPANET: Interconexin de supercomputadoras - 1969
Nacimiento de Internet (1970-1990) Internetting Project (ARPANET) Vint Cerf - 1972 Conexin de diferentes redes (inter-red) ARPANET + radio + satlite - 1977
Especificacin del protocolo TCP/IP - 1978 UNIX de Berkeley incorpora la pila TCP/IP - 1981 ARPANET: MILNET + CSNET + NSFNET...
Internet Hoy Protocolo HTTP - WWW, Tim Berners-Lee
Correo electrnico: protocolo SMTP Multimedia: video/voz/televisin sobre IP Redes sociales: twiiter, facebook... Aplicaciones y servicios Web
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Internet: Historia
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Internet: Estructura
BACKBONES
ProviderNetwork
ProviderNetwork
ProviderNetwork
ProviderNetwork
ProviderNetwork
CostumerNetwork CostumerNetwork CostumerNetwork CostumerNetwork
Costumer
Network
Costumer
Network
Costumer
Network
Costumer
Network
Costumer
Network
Costumer
Network
Red Telefona Cable Wireless
Conexin directa
Peering
Point
PeeringPoint
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Internet: Red troncal cientfica
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Internet: Tecnologas de AccesoRed Telefnica Principalmente en el acceso residencial
Conexin WAN punto-a-punto Modem (dial-up) DSL
Por Cable Principalmente en el acceso residencial
Servicios de TV por cable
Red Inalmbrica Acceso residencial y combinado
WiFi WiMAX
Telefona celular (GSM, 3G, 4G)
Conexin Directa Grandes organizaciones ~ ISP Conexin WAN a ISP regional Conexin red troncal
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Conexin telefnica por mdem convencional (dial-up modem)
Utiliza el bucle de abonado de la red telefnica convencional Bucle de abonado: conexin entre el usuario final y la centralita telefnica Ancho de banda: 3.000 Hz (usado tpicamente para transmisin de voz) Medio de transmisin tpico: par trenzado
Necesario el uso de MODEM
Convierte los datos digitales a una seal analgica portadora Se usan 2.400 Hz del ancho de banda total disponible Algunos estndar de mdems
V.32: 9,6 Kbps V.92: flujo de datos asimtrico (bajada: 56 Kbps; subida: 48Kbps)
TELCO = Centralita Telefnica
Internet: Acceso por Red Telefnica
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Tpica en EEUU y otros pases
Decenas de canales de TV a travs de una red de cable coaxial Parte del ancho de banda disponible se puede utilizar para datos
Internet: Acceso por Red de TV por Cable
Distribucin de canales Canales de TV (54 a 550 Mhz)
Hasta 80 canales de TV de 6MHz cada uno Canales de bajada de datos (550 a 750 MHz)
Varios canales de 6 MHz (compartidos por mtiples usuarios) Velocidad mxima por canal: 30 Mbps
Canales de subida de datos (5 a 42 MHz) Varios canales de 6 MHz (compartidos por mtiples usuarios)
Velocidad mxima por canal: 12 Mbps
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Redes de telefona mvil
Acceso a Internet a travs de la red de telefona mvil Evolucin de las tecnologas mviles
Red mvil analgica (1G): slo voz GSM/GPRS (2G y 2.5G): hasta 150 Kbps UMTS (3G): hasta 10 Mbps
4G: hasta 100 Mbps
Internet: Acceso por Redes Inalmbricas
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Redes inalmbricas residenciales: WiFi
WiFi (Wireless Fidelity) es una tecnologa de red WLAN especificada por elestndar del IEEE 802.11
mbito LAN Modo Infraestructura con Modem DSL Algunas implementaciones fsicas soportadas (cobertura < 300m)
802.11a 54Mbs 802.11g 54Mbps 802.11n 70/150 Mbps
Redes pblicas inalmbricas: WiMAX
WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) especificado en elestndar IEEE 802.16 mbito MAN Sustituto de ltima milla de otras tecnologas (ej. DSL)
Radio de cobertura de hasta 80 kilmetros Velocidad hasta 75 Mbps (35+35 Mbps de subida y bajada).
Internet: Acceso por Redes Inalmbricas
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Arquitectura de Red: Protocolos
HablarEscuchar
HablarEscuchar
Layer 1
Aire
Definen las reglas que ambos extremos (y dispositivos intermedios) debenseguir para comunicarse
Normalmente estas reglas se dividen en tareas a diferentes niveles Cada nivel usa un protocolo especializado (protocolo en capas)
Ejemplo 1 Comunicacin directa entre dos personas Un nico nivel (conversacin cara a cara en el mismo idioma) Reglas:
[Comienzo de la comunicacin] Saludo [Codificacin informacin] Uso de un registro verbal adecuado [Control de acceso al medio] Hablar/escuchar [Cierre de la comunicacin] Despedida
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Arquitectura de Red: Protocolos
Ejemplo 2 Correspondencia segura El protocolo debe incluir capas adicionales
Cifrado Envo de correo
Ventaja del uso de capas Modularidad (otro alg. cifrado)
Servicio vs implementacin Uso parcial de las capas
Objetos idnticos
EnviarRecibir
EnviarRecibir
Layer 1
CifrarDescifrar
CifrarDescifrar
Layer 2
HablarEscuchar
HablarEscuchar
Layer 3
Servicio Postal
Conexin Lgica
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Arquitectura de Red: ProtocolosCaractersticas de una arquitectura en capas
Cada capa tiene una serie de funciones bien definidas
Servicios La capa K slo se comunica con su capa inferior K-1 a travs de los
servicios que sta ofrece Protocolos
Las capas del mismo nivel manejan las mismas reglas y unidades de
informacin En la comunicacin se establece una conexin lgica en cada capa.
Arquitectura de una red El conjunto de capas que la forman El conjunto de servicios y protocolos
Capa N
Capa N-1
Servicios dela Capa N-1
Servicios dela Capa N-2
Capa N
Capa N-1
Servicios dela Capa N-1
Servicios dela Capa N-2
Protocolo Capa N
Protocolo Capa N-1
Computador A Computador B
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Arquitectura de Red: Protocolo TCP/IP
Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP) Capa Red
Es la responsable de la comunicacin entre los hosts y de enviar lospaquetes por el mejor camino posible
Internet Protocol: Define el formato del paquete (datagrama) La forma en que se designan los hosts (direcciones)
Encaminamiento (unicast and multicast) No ofrece control de errores, congestin o flujo Protocolos asociados: IGMP, ARP, ICMP,DHCP
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Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP) La arquitectura TCP/IP se suele implementar mediante un modelo de 5 capas
Capa Enlace de Datos Transmisin de los datagramas por el enlace El datagrama se encapsula en un marco (frame) LAN con switch, WiFi, WAN cableada... No se especifica un protocolo en particular Pueden ofrecer correccin/deteccin de errores
Arquitectura de Red: Protocolo TCP/IP
Aplicacin
Transporte
Red
Enlace de Datos
Fsica
Layer 5
Layer 4
Layer 3
Layer 2
Layer 1
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C /
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Arquitectura de Red: Protocolo TCP/IP
IP ARP RARP
OSPFICMP RIP
TCPUDP
FTP HTTPNFSNIS+
SNMP
TELNET SMTP POP3 RPC
PPPToken Ring Ethernet
Aplicacin
Red
Transporte
Enlace / Fsica
DNS
DHCP
A i d R d P l TCP/IP
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switch
router
switch
Aplicacin (5)
Transporte (4)
Red (3)Enlace de Datos (2)
Fsica (1)
Origen Destino
Ejemplo 3 Comunicacin entre dos LANs
Host origen y destino requieren transformaciones de las 5 capas Routers: Encaminamiento (nivel 3), puede usar dos protocolos de enlace de
datos o fsicos diferentes Switch: enlace de datos (nivel 2), puede usar dos capas fsicas diferentes
Arquitectura de Red: Protocolo TCP/IP
A it t d R d P t l TCP/IP
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Ejemplo 4 Conexiones lgicas y objetos de comunicacin en la transmisin Origen-
Destino anterior Las capas 5,4 y 3 son extremo-a-extremo (internet) Las capas 2 y 1 son paso-a-paso entre hosts y routers (no switch) (enlace)
Aplicacin (5)
Transporte (4)
Red (3)Enlace de Datos (2)
Fsica (1)
Origen Destino
Mensaje
Segmento / Datagrama
Paquete / Datagrama
Trama (Frame) Trama (Frame)
BitsBits
Arquitectura de Red: Protocolo TCP/IP
Paquete / Datagrama
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A it t d R d M d l OSI
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Arquitectura de Red: Modelo OSI
Aplicacin
Transporte
Red
Enlace de Datos
Fsica
Mltiples protocolos deaplicacin
Transporte
Red
Enlace de Datos
Fsica
Sesin
Presentacin
Aplicacin
Modelo OSI Protocolos TCP/IP
Protocolos Transporte
Protocolo Internet y otros
Tecnologa WAN/LAN
Modelo OSI y TCP/IP Capa de Aplicacin
Parte de la funcionalidad de la capa de sesin es implementada por algunosde los protocolos de transporte de TCP/IP
Las capas OSI de aplicacin/presentacin corresponden ms con el diseode las aplicaciones de red