Redes de Computadoras Ing Gilberto Snchez Quintanilla 1

Redes de Computadoras Ing. Gilberto Sánchez Quintanilla 1

Introducción ¿Que es una Red de Computadoras? n Es un conjunto de computadoras u otros dispositivos de red (repetidor, concentrador, HUB, puente, switch, ruteador, gateway, etc. ) que operan de forma autónoma y que se interconectan entre si a través de un medio de transmisión para compartir recursos. 2

Introducción Uso de las Redes de Computadoras n n n n Compartir recursos de hardware Compartir procesamiento Compartir datos (información) Compartir servicios Comunicación Entretenimiento Control a distancia (telemática) 3

Introducción Sistema cerrado n Un sistema cerrado significa que, una vez que una empresa adquiere computadoras de un determinado fabricante, se ve obligada a continuar con ese fabricante por la imposibilidad de conectar su equipo a aparatos diseñados y fabricados por otra compañía. 4

Introducción Sistema Abierto n En estos sistemas, un equipo que respete los estándares internacionales puede intercambiar información con el de otro fabricante que se rija por esos estándares. 5

Introducción Sistema Abierto Cliente: www. yahoo. com. mx Terminal A Servidor: www. yahoo. com. mx RED Terminal B PC – x 86 Servidor IBM AIX S. O. Windows S. O. UNIX 6

Introducción Objetivo de los Sistemas Abiertos n Es que un proceso (programa, aplicación o utilidad en ejecución) corriendo en un computador, pueda comunicarse con un proceso que esté corriendo en un computador remoto. 7

Introducción n Los procesos pueden ser: w Un programa ejecutado en una PC (cliente), que accesa a una base de datos en un computador remoto (servidor) w Un cliente que accesa a un servicio de correo electrónico. w Un cliente en una sucursal bancaria que hace operaciones de cargos y abonos en un sistema que opera en un computador central remoto (servidor) 8

Introducción Organizaciones que establecen estándares n Sistema vehicular w Verde: siga w Amarillo: preventivo w Rojo: alto 9

Introducción n Sistema ferroviario w Vías del tren n Sistema telefónico w Código de colores 10

Introducción n Sistema de transmisión de datos w Estándar RS-232 Conexión RS-232 Computadora Personal VSAT Computadora Central Mitsubishi HP VSAT IBM – UNIX NEC VSAT: Very Small Aperture Terminal 11

Introducción Organización que establecen estándares n n n n IEEE: Redes LAN IETF: Internet ANSI: Códigos binarios EIA: Cableado estructurado TIA: Cableado estructurado junto con EIA ISO: Modelo OSI ITU: Telecomunicaciones 12

Modelo OSI (Open System Interconnection) n n OSI es una estructura o arquitectura que especifica las funciones de comunicación que deben emplearse con el fin de enlazar computadoras de diversos fabricantes y tener las definiciones de estándares. El propósito del modelo OSI no es definir en forma detallada los servicios y protocolos que se deben presentar en cada nivel del modelo, sino proporcionar una arquitectura funcional y conceptual que permita a grupos internacionales desarrollar estándares para cada nivel del modelo OSI. 13

Modelo OSI n Fue diseñado según la filosofía de la programación estructurada: w Divide el trabajo global en funciones o módulos, que son más simples de diseñar y más fáciles de controlar. w Cada función tiene una tarea especifica y si desea realizar una tarea, utiliza los servicios de otra(s) funciones. 14

Modelo OSI n Para la estructura del Modelo OSI, se utilizo la filosofía de programación estructurada: w Dividir las funciones necesarias de la red de computadoras en niveles o capas especificas. n Cada capa realiza su propio trabajo, sin considerar el desarrollo internamente en las otras capas. 15

Modelo OSI n El Modelo OSI divide las funciones de red en siete capas Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace de Datos Física 16

Modelo OSI n Cada capa se comunica con su igual (peer) en otro sistema remoto por medio de un protocolo. Terminal A protocolo Aplicación Presentación PDU peer Terminal B Presentación Sesión Transporte Red Enlace de Datos Física Medio de Transmisión 17

Modelo OSI n Sin embargo, la comunicación tiene lugar realmente de la siguiente forma: w La comunicación entre la capa n y la capa n-1 se conoce como una interfaz. w Así cada capa presta servicios a la capa superior y usa los servicios de la capa inferior. w La información fluye verticalmente sobre las interfaces. w Y horizontalmente sobre el medio físico. 18

Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace de Datos Física Verticalmente Modelo OSI Medio de Transmisión Horizontalmente 19

Modelo OSI Aplicación P Datos Presentación Datos Sesión Transporte Red Enlace de Datos Física Verticalmente Aplic. S T R E Datos BITS C 101010101010101010101 Medio de Transmisión 20

Modelo OSI Terminal B Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace Física A P S T R E C BITS Medio de Transmisión 21 Verticalmente Terminal A

Modelo OSI n Unidad de Datos de Protocolo (PDU Protocol Data Unit) A Aplicación S Sesión Paquete R Red Física Segmento T Transporte Enlace Datos P Presentación E C Trama BITS 22

Modelo OSI Presidente EUA Interprete Armamento Nuclear Italiano Teléfono Presidente Rusia Interprete Teléfono Satélite 23

Modelo OSI Presidente EUA Interprete Petróleo Italiano Teléfono Presidente Rusia Interprete Teléfono Satélite 24

Modelo OSI Presidente EUA Interprete Petróleo Francés Teléfono Presidente Rusia Interprete Teléfono Satélite 25

Modelo OSI Presidente EUA Interprete Petróleo Francés Teléfono Presidente Rusia Interprete Teléfono Fibra Optica 26

Modelo OSI n Definición de protocolo: w Conjunto de reglas y convenciones que utiliza una capa de nivel n, para comunicarse con una capa lógicamente igual y similar en un computador remoto. w Elementos de un protocolo: n n n Sintaxis: Formato de los datos y niveles eléctricos. Semántica: Información de control para la coordinación y manejo de errores Base de tiempo: Sincronización, acoplamiento de velocidades y secuencia de paquetes. 27

Modelo OSI n Ejemplo de comunicación mediante el modelo de capas w Dos artistas, uno en Moscú y el otro en Valencia, mantienen por vía telegráfica una conversación sobre pintura. Para entenderse disponen de traductores ruso-inglés y valenciano-inglés, respectivamente. Los traductores pasan el texto escrito en inglés a los telegrafistas que lo transmiten por el telégrafo utilizando código Morse. 28

Modelo OSI Comunicación virtual Capa 4 Artista 3 Traductor 2 Telegrafista 1 Comunicación real Telégrafo Moscú Valencia 29

Modelo OSI n Principio del modelo de capas w El modelo de capas se basa en los siguientes principios: n n n La capa n ofrece sus servicios a la capa n+1. La capa n+1 solo usa los servicios de la capa n. La comunicación entre capas se realiza mediante una interfaz Cada capa se comunica con la capa equivalente en el otro sistema utilizando un protocolo característico de esa capa (protocolo de la capa n). w El protocolo forma parte de la arquitectura, la interfaz no. 30

Modelo OSI Interfaces Protocolos Capa Pintura 4 Artista Ruso 3 Valenciano Traductor Morse Telegrafista Manipulador 1 Inglés Traductor Texto escrito 2 Artista Texto escrito Telegrafista Impulsos eléctricos Manipulador Telégrafo Moscú Valencia 31

Modelo OSI Servicios ofrecidos a la capa N+1 Comunicación real Capa N Servicios utilizados de la capa N-1 Comunicación con la entidad homóloga mediante el protocolo de la capa N Comunicación virtual (salvo si N=1) 32

Modelo OSI n Comunicación homologada mediante el modelo de capas w Supongamos ahora que Moscú y Valencia no disponen de comunicación directa vía telégrafo, pero que la comunicación se realiza de forma indirecta por la ruta: n n n Moscú – Copenague: telégrafo por cable Copenague – París: radiotelégrafo París – Valencia: telégrafo por cable 33

Moscú Copenhague París Valencia Radiotelégrafo Telégrafo por cable 34

Modelo OSI Pintura Artista Inglés Traductor Morse Telegrafista Impulsos eléctricos Morse Telegrafista Ondas de radio Telegrafista Impulsos eléctricos Telégrafo Moscú Copenhague París Valencia 35

Modelo OSI n Funciones comunes a todas las capas w Encapsulado w Segmentación w Establecimiento de la conexión w Control de flujo w Control de error 36

Modelo OSI n Encapsulado w Para cada capa n, el mensaje que recibe de la capa superior n + 1 es sólo una secuencia de bits de datos. Ella agrega un encabezado a ese mensaje y lo pasa a la capa n – 1. Para la capa n – 1, lo que recibe de la capa n son datos y ella agrega su propio encabezado. 37

Modelo OSI n Encapsulado A Aplicación P Presentación S T R E C BITS Sesión capa n + 1 Transporte capa n Red capa n - 1 Enlace Física 38

Modelo OSI n Segmentación w Una capa n puede segmentar el mensaje que recibe de la capa n + 1 con el fin de satisfacer sus propios requerimientos (o los requerimientos de otras capas). w Por ejemplo: La capa de red puede segmentar un mensaje de 2000 bytes que recibe de la capa de transporte en cuatro paquetes de 500 bytes cada uno, porque el sistema de comunicación utilizado solo maneja unidades de 500 bytes. 39

Modelo OSI n Segmentación Transmisión de MP 3 de 5 Mbytes Aplicación Presentación Aplicación Buffer = 2 n = 64 Kbytes Sesión Transporte Red Enlace Interfaz Física de red MTU – Maximum Transfer Unit Ethernet: 1514 bytes Token Ring: 4500 bytes FDDI: 4500 bytes 40

Modelo OSI n Segmentación Terminal A Terminal B A A T Ruteador R R NIC Ethernet: 1514 Bytes NIC T Token Ring: 4500 Bytes R NIC 41

Modelo OSI n Establecimiento de la conexión w Una capa n puede proporcionar los siguientes servicios a una capa n en un computador remoto: w Servicio orientado a conexión (SOC) w Servicio no orientado a conexión (SNOC) n n Sin reconocimiento. Con reconocimiento. 42

Modelo OSI n Servicio Orientado a Conexión (SOC) w Se fundamenta en los tres servicios siguientes: n n n Establecimiento de la conexión Transmisión de datos Terminación de la conexión w Ejemplo: PSTN 43

Modelo OSI n Servicio No Orientado a Conexión (SNOC) w Solamente se utiliza el servicio siguiente n Transmisión de datos w Ejemplo: n n Telégrafo Envía los datos directamente sin preguntar antes. Si la comunicación no es posible los datos se perderán. 44

Modelo OSI n Control de flujo: w Es una función desarrollada por una entidad en una capa n (computador B), para limitar el regimen de datos que recibe de la entidad correspondiente del computador A. w Esto se hace necesario para que la entidad del computador A no sature el buffer de la entidad correspondiente en el computador B. 45

Modelo OSI n Control de error w Con esta función la entidad en el computador B puede determinar si ha habido o no error en la secuencia de datos recibidos de su correspondiente en el computador A. 46

Modelo OSI n Capa física (funciones) w Requerimientos eléctricos: n n Niveles de voltaje para representar los bits Base de tiempo para la señal Duración de cada pulso Impedancia w Requerimientos mecánicos: n n n Tipos de conectores (RJ-45, RS-232, BNC, etc. ) Forma de los conectores Conexión mecánica del medio (fibra óptica, cable coaxial, par de hilos) 47

Modelo OSI n Capa física (funciones) w Requerimientos de procedimiento: n n Transmisión sincronía o asíncrona Transmisión full duplex o half duplex Uso de cada pin en un conector Códigos de línea 48

Capa Física Especificación de medios de transmisión mecánicos, eléctricos, funcionales y procedurales Transmite Los Datos Medio físico N=1 49

Modelo OSI n Capa de enlace (funciones) w Esta capa ofrece a la red el servicio de una conexión confiable: w Organiza los datos (paquetes) en tramas w Agrega información redundante para ayudar al receptor a detectar errores w Regula el trafico usando buffers w Agrega banderas para indicar comienzo y fin de trama. w Asigna un número de folio a las tramas w Traduce los bits que recibe de la capa física en tramas w Asegura la sincronía del Receptor con el Transmisor. w Provee esquemas de direccionamiento. 50

Capa de Enlace Provee el control de la capa física Datos puros Detecta y/o corrige Errores de transmisión Driver del dispositivo de comunicaciones N=2 51

Modelo OSI n Capa de red (funciones) w Esta capa establece una trayectoria física y lógica entre dos nodos que se comunican: w Establece rutas de un nodo fuente a un nodo destino. w Dirige los nodos intermedios en la ruta que siguen los paquetes. w Ensambla los paquetes que recibe de la capa de transporte en paquetes. w Reconoce prioridad en los mensajes y los envía con la prioridad establecida. w Ofrece servicios de interconectividad para enlazar redes por medio de ruteadores 52

Capa de Red Suministra información sobre la ruta a seguir ¿Por donde debo ir a w. x. y. z? Routers N=3 53

Modelo OSI n Capa de transporte (funciones) w La capa de transporte ofrece a la capa superior un servicio de transferencia de mensajes confiable. w Las funciones que realiza son: w Asegura integridad de los mensajes w Control de flujo y control de error w Multiplexa conexiones de transporte a conexiones de red w Mapea direcciones a nombres 54

Capa de Transporte Verifica que los datos se transmitan correctamente ¿Son estos datos buenos? Error de comprobación de mensaje Conexión extremo a extremo (host a host) Paquetes de datos Este paquete no es bueno. Reenviar N=4 55

Modelo OSI n Capa de sesión (funciones) w La capa de sesión ofrece a la de transporte el servicio de establecimiento, mantenimiento y terminación de la conexión: w Las funciones que realiza son: w Controla el dialogo entre procesos: quién transmite, cuándo, cuánto tiempo, si se realiza por enlace half o full duplex. w Sincronización. Restablece la comunicación si ocurre una ruptura del enlace sin perder datos w Transmite la información del usuario en una forma ordenada. 56

Capa de Sesión Sincroniza el intercambio de datos entre capas inferiores y superiores Me gustaría enviarte algo Buena idea! Gracias De nada! Cerrar Conexión Establecer Conexión N=5 57

Modelo OSI n Capa de presentación (funciones) w Esta capa proporciona a la capa de aplicación mecanismos para traducir los formatos de datos del transmisor de modo que sean adecuados para el receptor: w Las funciones que realiza son: w Comprensión de datos w Encripción de datos w Transformación sintática del conjunto de caracteres 58

Capa de Presentación Convierte los datos de la red al formato requerido por la aplicación Datos de capas bajas (independientes de la máquina) Datos de la aplicación (dependientes de la máquina) N=6 59

Modelo OSI n Capa de aplicación (funciones) w Esta capa proporciona los siguientes servicios al usuario: w Transferencia, administración y acceso de archivos w Correo electrónico w Servicios de directorios. 60

Capa de Aplicación ) P TT WW (H ¿Que debo enviar? Tra ns f. A rch ivo s( FT P) W Vid 23 eo co nfe ren cia (H. 3 a e-m ) ) TP M S il ( Es la interfaz que ve el usuario final Muestra la información recibida En ella residen las aplicaciones Envía los datos de usuario a la aplicación de destino usando los servicios de las capas inferiores N=7 61

Modelo OSI n Servicio de primitivas w Los servicios al usuario proporcionados por una capa de OSI, se especifican formalmente por un conjunto de primitivas disponibles para que el usuario tenga acceso al servicio. w Primitivas en OSI n n Requerimiento (Req): Una entidad desea que la capa realice un trabajo Indicación (Ind): Una entidad es informada acerca de un trabajo Respuesta (Resp): Una entidad desea responde a un evento Confirmación (Conf): Una entidad es informada acerca de su requerimiento. 62

Modelo OSI n Servicio confirmado w En este tipo de servicios, se tienen las primitivas de Req, Ind, Resp y Conf. Entidad A Entidad B Req Ind Resp Conf 63

Modelo OSI n Servicio no confirmado w En este tipo de servicios, solo se tienen las primitivas de Req e Ind. Entidad A Entidad B Req Ind 64

Modelo OSI n Servicio Orientado a Conexión w Establecimiento de conexión n Servicio confirmado w Transmisión de datos n n Servicio confirmado Servicio no confirmado w Terminación de la conexión n n Servicio confirmado Servicio no confirmado 65

Modelo OSI Entidad A Entidad B Conexión. Req Conexión. Ind Conexión. Conf Conexión. Resp Datos. Req Datos. Ind Datos. Resp Datos. Conf Desconexión. Req Desconexión. Ind Desconexión. Conf Desconexión. Resp 66

Modelo OSI n Servicio No Orientado a Conexión w Transmisión de datos n n Con Reconocimiento (Servicio confirmado) Sin Reconocimiento (Servicio no confirmado) Entidad A Entidad B Datos. Req Datos. Ind Datos. Resp Datos. Conf 67