Arquitectura de Redes - unizar.es · Redes y Servicios Fundamentos de Telemática 3A Redes,...

Arquitectura de Redesq

José Ruiz / Ignacio Martínez

http://www.unizar.es/indotec/ARQredes

http://diec.cps.unizar.es/asignaturas/asignatura_info.php?codigo=11945

Asignatura Troncal Semestres 5º6 créditos (4.5 T + 1.5 A) 4 horas pizarra/semana

Área de Ingeniería Telemática.Dpto. Ingeniería Electrónica y Comunicaciones

Centro Politécnico Superior. Universidad de Zaragoza

Arquitectura de Redes Presentación del curso – pág.1

CONTEXTO ACADÉMICOPlan de estudiosPlan de estudios

Arquitectura de Redes

Laboratorio de Redes y Servicios

Fundamentos de Telemática

3A

Redes, Sistemas y Servicios de Comunicaciones

4Ade Comunicaciones

Planificación y Tecnologías de Red

Laboratorio de Telemática

4B

Optativas de Ingeniería Telemática


Ingeniería Telemática

PROGRAMACIÓN DE LA ASIGNATURAObjetivos GlobalesObjetivos Globales

• Fomentar la capacidad de modelar y estructurar el problema de lascomunicaciones

l b l

comunicaciones.

• Dotar al alumno de conceptos de las redes de comunicaciones de voz y datos.

globales• Acrecentar en el alumno la filosofía del aprendizaje continuo y delautoaprendizaje, así como estrategias y procedimientos para llevarlas a cabo.

• Potenciar cualidades para el trabajo en equipo.

• Mejorar los recursos expresivos y de comunicación.

• Incentivar la capacidad de evaluación de resultados utilizando losconocimientos teóricos previamente adquiridos.

• Inculcar la necesidad del rigor y seriedad en el estudio y en el futuro trabajoprofesional.

• Transmitir la preocupación por las implicaciones y consecuencias de laactividad del ingeniero en la sociedad, medio ambiente, etc.


PROGRAMACIÓN DE LA ASIGNATURAObjetivos Específicos

• Introducir conceptos básicos de comunicaciones, incluyendo loscorrespondientes a arquitecturas, protocolos y servicios.

Objetivos Específicos

correspondientes a arquitecturas, protocolos y servicios.

• Estudiar diferentes aspectos de la interfaz física y a nivel de enlace entre losequipos y las redes de comunicacionesequipos y las redes de comunicaciones.

• Conocer los aspectos particulares de las redes de área local y las tecnologíasá t didmás extendidas.

• Estudiar las diferentes redes de comunicaciones atendiendo a los tipos deconmutación.

• Analizar problemas relacionados directamente con el nivel de red como elpencaminamiento y el control de congestión.


PROGRAMACIÓN DE LA ASIGNATURABibliografía Básica

W. Stallings, “Comunicaciones y Redes de Computadores”, 6ª ed., MacMillan,

Bibliografía Básica

New York, 2000.

F. Halsall, “Comunicación de Datos, Redes de Computadores y Sistemas , , p yAbiertos”, 4ª ed., Addison Wesley, Reading (MA), 1998.

A S Tanenbaum “Redes de Ordenadores” 2ª ed Prentice-Hall EnglewoodA. S. Tanenbaum, Redes de Ordenadores , 2 ed., Prentice-Hall, Englewood Cliffs (NJ), 1991.

J E Flood “Telecommunications Switching Traffic and Networks” 1ªedJ. E. Flood, Telecommunications Switching, Traffic and Networks , 1ªed, Prentice-Hall, Englewood Cliffs (NJ), 1999.

J. C. Bellamy, “Digital Telephony”, 3ªed, John Willey & Sons, New York, 2000.


PROGRAMACIÓN DE LA ASIGNATURABibliografía Complementaria

C. R. Lewart, ” The Ultimate Modem Handbook”, 1ª ed., Prentice-Hall,

Bibliografía Complementaria

, , , ,Englewood Cliffs (NJ), 1998.

R P Grimaldi “Matemáticas Discreta y Combinatoria” 1ª ed Addison WesleyR. P. Grimaldi, Matemáticas Discreta y Combinatoria , 1 ed., Addison Wesley, Reading (MA), 1989.

J D Spragins “Telecommunications: Protocols and Design” 1ª ed AddisonJ. D. Spragins, “Telecommunications: Protocols and Design”, 1ª ed., Addison Wesley, Reading (MA), 1991.

W. Stallings, “High-Speed Networks: TCP/IP and ATM Design Principles”, 1ª ed., Prentice-Hall, Englewood Cliffs (NJ), 1998.


PROGRAMACIÓN DE LA ASIGNATURASistema de evaluación

E l ió ti

Sistema de evaluación

Evaluación continua A lo largo del curso se realizan 2 controles intermedios de tipo TEST OPTATIVO. - El primer control comprende las unidades I y II.

El d t l d l id d III IV- El segundo control comprende las unidades III y IV.

Examen finalC d 2 l ª S í dConsta de 2 partes: la 1ª parte es tipo TEST, y se requiere un mínimo de NotaTest = 4(sobre 10) para realizar la 2ª parte tipo PROBLEMAS que requiere, a su vez, un mínimo deNotaProblemas = 4 (sobre 10) para promediar con la 1ª parte.

Así, la nota del examen para quienes hayan realizado las dos partes se calcula como:NotaExamen = 0.5 NotaTest + 0.5 NotaProblemas.

La calificación de la asignatura se puede calcular como:- Para los alumnos realicen solamente uno de los dos controles.

Nota final = máximo {NotaExamen 0 1 NotaControl + 0 9 NotaExamen}Nota final = máximo {NotaExamen, 0.1 NotaControl + 0.9 NotaExamen}

- Para los alumnos que realicen los dos controles (siendo NotaControl la media de ambos).Nota final = máximo {NotaExamen, 0.2 NotaControl + 0.8 NotaExamen}


PROGRAMACIÓN DE LA ASIGNATURASelección de contenidosSelección de contenidos

Los contenidos se seleccionan a partir de los objetivos y del descriptor de laasignatura y de acuerdo a los créditos de la misma (4 5T + 1 5A)asignatura y de acuerdo a los créditos de la misma (4.5T + 1.5A)

Estructura en Unidades TemáticasEstructura en Unidades Temáticas

Unidad I (11hT + 3hP) Redes de Telecomunicación.

Unidad II (12hT + 3hP)Unidad II (12hT + 3hP)Nivel físico y nivel de enlace.

Unidad III (14hT + 6hP) Conmutación de circuitos: RTC, RDSI y GSM.

Unidad IV (8hT + 3hP) Conmutación de paquetes: X.25, FR y ATM.


UNIDAD I. Redes de Telecomunicación. Introducción. Principios Básicos (11hT + 3hP)

La primera unidad introduce los conceptos fundamentales de las redes de telecomunicación describiendola problemática del modelo de comunicación y sus principales conceptos relacionados: clasificaciones,

i i t lti l ió t ió t í l i i li i b di h d

Introducción. Principios Básicos (11hT + 3hP)

encaminamiento, multiplexación, conmutación, etc. así como los servicios y aplicaciones sobre dichas redes.También se introduce el diseño de red: cualquier proceso de comunicación entre dos dispositivos sigue unconjunto de reglas (protocolo) que regulan su comportamiento. Se presenta su arquitectura, característicasy funciones básicas, así como los dos principales modelos: OSI y TCP/IP. Estos establecen las directricesy , p p yde dicho diseño basado en la división de tareas del proceso de comunicación, agrupadas por capas oniveles. En ambos casos se describen los servicios proporcionados por cada nivel y se profundiza enTCP/IP, el más habitual, detallando sus características y modelo de direccionamiento.

T 1 MODELO DE COMUNICACIÓN PROBLEMÁTICA

Además del material de clase (transparencias, apuntes) es recomendable leer estos mismos contenidos enlos Caps.1 y 2 del libro W.Stallings “Comunicaciones y Redes de Computadores”, 6ª ed., MacMillan, 2000.

Tema 1. MODELO DE COMUNICACIÓN. PROBLEMÁTICA.

Tema 2. REDES. CONCEPTOS RELACIONADOS. Clasificación (según el tráfico mayoritario, la topología, la tecnología de transmisión, la cobertura).E i i tEncaminamiento. Multiplexación (FDM, TDM, CDMA). Conmutación (circuitos, mensajes, paquetes [datagrama/circuito virtual]). Servicios y aplicaciones.y p

Tema 3. ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. MODELOS.Protocolos: Arquitectura, características y funciones. Modelo OSI. Referencia para la normalización. Niveles OSI


ode o OS e e e c a pa a a o a ac ó e es OSModelo TCP/IP. Niveles. Protocolos. Direccionamiento IP. Servicios en TCP/IP.

I.1 MODELO DE COMUNICACIÓN. ProblemáticaJustificación del uso de redesJustificación del uso de redes

Red de Transporte

Acceso inalambricoAcceso satélite

Red de Transporte

Central local

Red de distribución

Regleteros de abonado

Bucle local


I.2 REDES. Conceptos relacionadosClasificación. Multiplexación. Conmutación. Servicios y aplicacionesClasificación. Multiplexación. Conmutación. Servicios y aplicaciones


I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. ModelosProtocolos. Modelos OSI y TCP/IP.

C

Ejemplo modelo TCP/IP:

Protocolos. Modelos OSI y TCP/IP.

Aplicación

Capa HTTP

Aplicación4

3TCP

Host-to-Host Host-to-Host

2IP

InternetIP IP

InternetInternet Internet

1 Acceso a red

PPPAcceso a

redAcceso a

redAcceso a

red

TokenRingEthernet

red redred red

Cliente ServidorLANEthernet

LANToken Ring


UNIDAD II. Nivel físico y nivel de enlace. Nivel físico. Nivel de enlace. Redes LAN (12hT + 3hP)Nivel físico. Nivel de enlace. Redes LAN (12hT + 3hP)

El primer bloque presenta algunos de los aspectos de la interfaz física que definen el modo en que setransfiere la información en una red de comunicaciones como son: la transmisión síncrona o asíncrona, serie

l l di i l bidi i l l h d i ió á d t ll d d l do paralelo, direccional o bidireccional, a la vez que se hace una descripción más detallada de algunos deestos interfaces (RS232, USB y módem). Además del material de clase se recomienda leer estos contenidosen Caps. 2 y 3 de F.Halsall “Comunicación de datos, redes de computadores”, 4ª ed., Addison Wesley,1998.

El segundo bloque desarrolla algunas de las funciones asociadas al nivel de enlace que garantizan laEl segundo bloque desarrolla algunas de las funciones asociadas al nivel de enlace que garantizan lafiabilidad de la comunicación como son: el control de flujo, el control de errores, y el control de acceso almedio. También es recomendable leer los Caps. 4 y 5 de F.Halsall.

El último bloque describe las redes LAN, ya que el servicio proporcionado por estas redes está basado enq , y q p p pestos dos primeros niveles: físico y de enlace. Dentro de este bloque se hace un especial énfasis sobre lasdistintas redes LAN: Ethernet, Token Ring, FDDI, etc. Para completar el material de clase, conviene leer losCaps. 13 y 14 de W.Stallings, y Caps. 6 y 7 de F.Halsall. Además, para afianzar conceptos, es necesariocompletar la teoría con la descripción detallada que se hace en el Laboratorio de Redes y Servicios

Tema 1. CONCEPTOS BÁSICOS. INTERFAZ FÍSICA.

Tema 2. NIVEL DE ENLACE: FUNCIONES.

completar la teoría con la descripción detallada que se hace en el Laboratorio de Redes y Servicios

Tema 2. NIVEL DE ENLACE: FUNCIONES.Introducción.Control de flujo y Control de errores. EntramadoC t l d l diControl de acceso al medio.

Tema 3. REDES LAN.Aspectos básicosN IEEE 802


Normas IEEE 802Interconexión de redes

II.1 INTERFAZ FÍSICA. CONCEPTOS BÁSICOSModos de transmisión. Interfaz serie (RS-232, USB, módem).Modos de transmisión. Interfaz serie (RS 232, USB, módem).


II.2 NIVEL DE ENLACETécnicas de control de flujo, control de errores y acceso al medioTécnicas de control de flujo, control de errores y acceso al medio


II.3 REDES LANClasificación de redes LAN: Ethernet. Token Ring. FDDI.Clasificación de redes LAN: Ethernet. Token Ring. FDDI.


UNIDAD III. CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS Tecnologías RTC, RDSI y GSM (14hT + 6hP)Tecnologías RTC, RDSI y GSM (14hT + 6hP)

El contenido de la tercera unidad temática está centrado en el estudio de la conmutación de circuitos y elanálisis con más detalle de la estructura y topología de las redes que operan según estos modos: RTC,RDSI GSM L i t t l l ió d l R d T l fó i t bá iRDSI y GSM. La primera parte se centra en la evolución de la Red Telefónica y sus conceptos básicos,como son: técnicas de señalización, multiplexación, jerarquización, etc. La segunda parte trata el diseño y laplanificación de las redes. Así, dado un determinado tráfico de acceso (+ expectativas de crecimiento), sepretende determinar los recursos necesarios (enlaces, conmutadores) que minimizan el coste de la red,p ( , ) q ,manteniendo un mínimo aceptable de calidad de servicio. Para alcanzar este objetivo se describen, por unlado, tecnologías de acceso de usuario y de la red de enlaces en la red troncal y, por otro, las redes deinterconexión (redes multietapa) o conjunto de dispositivos que permiten realizar la conmutación decircuitos Se analizan para esto los conceptos de accesibilidad total y cálculo de bloqueo interno (condicióncircuitos. Se analizan, para esto, los conceptos de accesibilidad total y cálculo de bloqueo interno (condiciónde Clos), según el método de Lee. La tercera parte presenta a modo de ejemplo una tecnología de redbasada en conmutación de circuitos (GSM) detallando su estructura y arquitectura funcional, procedimientosy servicios básicos.

Tema 1. RED TELEFÓNICA BÁSICA.T l í i i t ñ li ió

Para esta unidad conviene leer el Cap. 5 de J.C. Bellamy “Digital Telephony”, 3ªed, J.Willey & Sons, 2000.

Topología, encaminamiento y señalización.Evolución de la red.

Tema 2. PLANIFICACIÓN DE RED.T l í d ADSL RDSITecnologías de acceso: ADSL, RDSI.Tecnologías para la red de enlaces.Redes de interconexión para conmutación de circuitos.Cálculos de probabilidad de bloqueo.


p q

Tema 3. GSM: GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATIONS.

III.1 CONCEPTOS BÁSICOSEvolución. RTC Red Telefónica ConmutadaEvolución. RTC Red Telefónica Conmutada


III.1 CONCEPTOS BÁSICOSESQUEMA GENÉRICO DE RED DE ACCESO Y DE TRANSPORTE

RDSI / xDSL PDH SDHfija / móvil

ESQUEMA GENÉRICO DE RED DE ACCESO Y DE TRANSPORTE

Red Acceso Red TransporteRed Usuario

Proveedor Acceso a Red

PYMEs

centralconmut

multiplexaciónencaminamientoencaminamientocontrol de congestióngestión de tráfico

ResidenciasParticulares


Redes Corporativas

III.2 PLANIFICACIÓN DE REDRedes multietapa. Probabilidad de Bloqueo. Método Aproximado de LeeRedes multietapa. Probabilidad de Bloqueo. Método Aproximado de Lee

A

B

1 12 A 2

1 12 2

1 12 2

1 12 2Input

Output#1

3 3

1 12 2

1 123 2

1 12 2

A

Output#2

1 12 B 23 3

1 12

2 31 12 2

1 12 2

InputB

Output#3


III.3 TECNOLOGÍAS RDSI y GSM Estructura y arquitectura funcional. Procedimiento, servicios y ejemplos.Estructura y arquitectura funcional. Procedimiento, servicios y ejemplos.

2 72 7

56

45

2

13

46

71

3

45

62

14

56

57

2

13

46

71

3

45

634

56 5

72


UNIDAD IV. CONMUTACIÓN DE PAQUETES Nivel de red. Tecnologías X.25, FR y ATM (8hT + 3hP)Nivel de red. Tecnologías X.25, FR y ATM (8hT + 3hP)El primer bloque de la unidad estudia el nivel de red y sus funciones. Inicialmente, se introducen los modelosya conocidos de organización de la capa red en conmutación de paquetes (circuito virtual y datagrama) para,a continuación abordar las funciones principales de este nivel La capa de red necesita conocer la topologíaa continuación, abordar las funciones principales de este nivel. La capa de red necesita conocer la topologíade la red para fijar la trayectoria más apropiada en una comunicación extremo a extremo (encaminamiento),debe evitar la sobrecarga de las líneas (situaciones de congestión) y resolver los problemas derivados deque la fuente y el destino estén en redes diferentes (interconexión de redes).

El segundo bloque analiza los aspectos básicos y diferenciadores de las distintas tecnologías basadas enconmutación de paquetes: X.25, FR (Frame Relay), ATM (Asynchronous Transfer Mode). En cada una seestudian los principios básicos que las caracterizan, la motivación de su aparición, su arquitectura funcional yd t l ti d i i di i t d tió d l t áfi t l d tióde protocolos, tipos de servicios y procedimientos de gestión del tráfico y control de congestión.

Para completar el material de clase y los conceptos básicos de esta unidad, conviene consultar los librosW.Stallings “High-Speed Networks: TCP/IP and ATM Design Principles”, 1ª ed., Prentice-Hall, 1998. yW St lli “ISDN d B db d ISDN ith F R l d ATM” P ti H ll 4th Ed 2000

Tema 1. NIVEL DE RED. FUNCIONES.- Modelos de organización de la capa de red

W.Stallings “ISDN and Broadband ISDN with Frame Relay and ATM” Prentice Hall 4th Ed., 2000.

Modelos de organización de la capa de red.- Encaminamiento.- Control de congestión.- Interconexión de redes

Tema 2. TECNOLOGÍAS DE RED. - X.25. Definición y arquitectura funcional. Control de congestión y limitaciones. Evolución X.25 a FR.- FR. Definición. Arquitectura de protocolos. Gestión de tráfico. Control de congestión. Evolución FR a ATM


e c ó qu ec u a de p o oco os Ges ó de á co Co o de co ges ó o uc ó a- ATM. Definición y estructura funcional. Arquietectura de protocolos. Conmutación. Gestión de tráfico.

IV.1 ENCAMINAMIENTO. CONTROL CONGESTIÓNAlgoritmos, mecanismos y protocolos.Algoritmos, mecanismos y protocolos.

Circuito virtual Datagrama


IV.2 TECNOLOGÍAS X.25, FR, ATM Y GPRS.Estructura y arquitectura funcional. Procedimiento, servicios y ejemplos.Estructura y arquitectura funcional. Procedimiento, servicios y ejemplos.

SubredHost Router

Subred

WAN (red de enlaces punto a punto)

LAN (red broadcasto LAN conmutada)


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