William Stallings Comunicaciones y Redes Computadores Captulo 1

William Stallings Comunicaciones y Redes Computadores Capítulo 1 Introducción Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 1

Objetivo de las Telecomunicaciones z. Intercambiar información entre entidades Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 2

Un Modelo de Telecomunicaciones z Fuente y genera los datos que se transmiten (p. e. teléfonos, computadores) z Transmisor (Tx) y Convierte los datos en señales transmitibles (señales eléctricas a ondas electromagnéticas; cadena de bits a señales analógicas) z Sistema de Transmisión y Portador de los datos (líneas de transmisión; enlaces de radio; red de telecomunicaciones) z Receptor (Rx) y Convierte la señal recibida en datos para que pueda ser manejada por el dispositivo destino z Destino y Toma los datos que entrantes Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 3

Modelo Simplificado para las Telecomunicaciones 4

Tareas Claves en un Sistema de Telecomunicaciones z Utilización del Sistema de Transmisión: y Hacer uso eficaz de los recusos usados en la transmisión, que suelen ser compartidos entre varios dispositivos de comunicación y La capacidad total del medio de transmisión se reparte entre los usuarios haciendo uso de técnicas de multiplexión. y Necesidad de técnicas de control de congestión para garantizar que el sistema no se sature z Interfaz entre el dispositivo y el medio de transmisión y Todas las técnicas de transmisión dependen en última instancia de la utilización de ondas electromagnéticas que se transmitirán a través del medio Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 5

Tareas Claves en un Sistema de Telecomunicaciones z Generación de la Señal y Las características de la señal tales como, la forma y la intensidad deben ser acondicionadas para que puedan: xser propagadas a través del medio xser interpretadas en el receptor como datos z Sincronización y El receptor (Rx) debe ser capaz de determinar cuándo comienza y termina la señal recibida y El receptor (Rx) deberá conocer la duración de cada elemento de señal Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 6

Tareas Claves en un Sistema de Telecomunicaciones z Gestión de Intercambio y Establecer, mantener y terminar una comunicación y Establecer si ambos dispositivos pueden transmitir simultáneamente o lo debe hacer por turnos y Decidir la cantidad y formato de los datos y Especificar qué hacer en caso de que se den ciertas contingencias (p. e. detección de errores) z Detección y Corrección de Errores y Siempre es posible que surjan errores en los sistemas de telecomunicaciones y Se debe implementar una forma de detección y/o corrección de errores Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 7

Tareas Claves en un Sistema de Telecomunicaciones z Control de Flujo y Para evitar que la fuente sature al destino transmitiendo datos más rápidamente de lo que el Rx pueda procesar. z Direccionamiento y Encaminamiento (Enrutamiento) y cuando el sistema se comparte por varios dispositivos se garantizar que el destino y sólo ése, reciba los datos y Si el sistema de transmisión es una red, se necesita elegir la ruta más apropiada z Recuperación y Puede ocurrir una interrupción por una falla y Debe haber un mecanismo que permita continuar transmitiendo desde donde se produjo la interrupción Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 8

Tareas Claves en un Sistema de Telecomunicaciones z Formato de Mensajes y Debe existir un acuerdo entre las partes involucradas respecto del formato de los datos intercambiados. P. e. código binario usado para representar caracteres. z Seguridad y Asegurar que sólo el destino deseado reciba los datos y Asegurar al Rx que los datos no han sido alterados en la transmisión y Asegurar al Rx que los datos provienen del supuesto emisor z Administración de la Red y Se necesita la habilidad de un gestor de red que: x. Configure el sistema, monitorice su estado, reaccione ante fallas y sobrecargas y planifique con acierto los futuros crecimientos Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 9

Modelo Simplificado para la Comunicación de Datos Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 10

Networking (Redes) z Conexión punto a punto entre todas las entidades no es práctica y. Dispositivos están muy lejanos entre sí y. Una gran cantidad de dispositivos necesitaría un número inpráctico de conexiones y. Número de conexiones necesarias = N x (N-1)/2 z Solución es una red de comunicaciones Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 11

Modelo Simplificado de Red Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 12

Redes de Área Amplia (Wide Area Networks WAN) z Área geográfica grande z Cruzan rutas de acceso público z Tecnologías alternativas y. Conmutación de Circuitos (Circuit switching) y. Conmutación de Paquetes (Packet switching) y. Retransmisión de tramas (Frame relay) y. Asynchronous Transfer Mode (ATM) Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 13

Conmutación de Circuitos (Circuit Switching) z Mientras dure la comunicación se establece un camino de comunicación dedicado establecido a través de los nodos de la red z El camino es una secuencia conectada de enlaces físicos entre nodos z En resumen, se establece un canal físico entre ambos extremos que nadie más puede usar mientras dure la comunicación z e. g. Red telefónica Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 14

Conmutación de Paquetes (Packet Switching) z Se establece un canal virtual z Los datos se envían en secuencia z Pequeñas unidades (paquetes) de datos z Los paquetes pasan de nodo entre fuente y destino z En cada nodo el paquete se recibe completamente, se almacena durante un intervalo breve de tiempo y posteriormente se transmite al siguiente nodo z Usado para comunicaciones entre terminal a computador y computador a computador Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 15

Retransmisión de Tramas (Frame Relay) z El sistema de conmutación de paquetes tiene gran trabajo extra para compensar los errores de transmisión z Los sistemas modernos son más confiables z Los errores pueden ser tratados en los sistemas finales z Se elimina el control de errores z Velocidades típicas 64 Kbps, 2 Mbps Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 16

Modo de Transferencia Asincrónico (Asynchronous Transfer Mode ATM) z ATM (a veces llamado retransmisión de celdas cell relay) z Evolución de Frame Relay y. FR usa paquetes de longitud variable llamadas tramas y. ATM usa paquetes de longitud fija (53 bytes) denominadas celdas xesto reduce el esfuerzo adicional de procesamiento z Poca información adicional para el control de errores z Velocidades desde 10 Mbps to Gbps Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 17

Red Digital de Servicios Integrados RDSI (Integrated Services Digital Network ISDN) z ISDN z Diseñada para reemplazar la redes públicas de telecomunicaciones existentes z Amplia variedad de servicios z Enteramente digital Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 18

Redes de Área Local (Local Area Networks LAN) z Cobertura pequeña comparada con WAN y Edificios y pequeños campus z Usualmente son de propiedad de la misma entidad que es propietaria de los dispositivos z Velocidades mucho mayores que en WAN z Usa la difusión en lugar de técnicas de conmutación y una transmisión desde cualquier estación se recibirá por todas las otras estaciones z Actualmente se han introducido sistemas conmutados y ATM Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 19

Protocolos z Conjunto de reglas que gobiernan el intercambio de datos entre dos entidades z Usado para comunicaciones entre entidades en un sistema z Entidades cualquier cosa capaz de enviar y recibir datos y Aplicaciones de usuarios y gestores de e-mail y terminales z Sistemas es un objeto físico que contiene una o más entidades Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 20

Elementos Claves de un Protocolo z Para que dos entidades se comuniquen con éxito, se requiere hablen el mismo idioma. z Las entidades deben seguir una serie de convenciones mutuamente aceptadas a fin de saber: yqué se comunica (semántica) ycómo se comunica (sintaxis) ycuándo se comunica (temporización) Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 21

Elementos Claves de un Protocolo z Los puntos claves que definen o caracterizan a un protocolo son: z Sintaxis incluye aspectos de: y Formato de los datos y Niveles de señal z Semántica incluye aspectos de: y Información de control para la coordinación y Manejo de errores z Timing (Temporización) y Sintonización de velocidades y Secuenciación Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 22

Arquitectura de un Protocolo z Tareas de comunicación separadas en módulos z Por ejemplo transferencia de archivo podría usar tres módulos y. Aplicación para la transferencia de archivos y. Módulo de servicio de comunicaciones y. Módulo de acceso a la red Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 23

Arquitectura simplificada en Transferencia de Archivos Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 24

A Modelo de Tres Capas z Capa de Acceso a la red z Capa de transporte z Capa de aplicación Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 25

Capa de Acceso a la Red z Relacionada con el intercambio de datos entre el computador y la red z El computador emisor debe proporcionar a la red la dirección del destino z Puede invocar algunos servicios proporcionados por la red (p. e. gestión de prioridades) z El software de esta capa dependerá del tipo de red usado (normas para: LAN, packet switched etc. ) y de esta manera los softwares de comunicaciones que estén sobre la capa de acceso a la red no tendrán que preocuparse de las características de la red. Podrán trabaja independientemente del tipo de red. Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 26

Capa de Transporte z Intercambio confiable de datos y es deseable estar seguros de que todos los datos llegan a la aplicación destino y además en el mismo orden en que fueron enviados z Independiente de la red que se está usando z Independiente de la naturaleza de las aplicaciones Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 27

Capa de Aplicación z Contiene la lógica necesaria para soportar varias aplicaciones de usuario y p. e. para cada tipo distinto de aplicación se necesita un módulo independiente y con características bien definidas z e. g. e-mail, file transfer Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 28

Requerimientos de Direccionamiento z Se requieren dos niveles de direccionamiento z Cada computador necesita una única dirección de red z Cada aplicación en un computador multitarea necesita una única dirección dentro del computador y. Puntos de Acceso al Servicio (Service Access Point SAP) Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 29

Redes y Arquitecturas de Protocolos Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 30

Protocolos en una Arquitectura Simplificada Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 31

Unidades de Datos de los Protocolos UDP (Protocol Data Units PDU) z En cada capa, se usan los protocolos para comunicarse z En cada capa se agrega información de control a los datos del usuario z La capa de transporte puede fragmentar los datos del usuario Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 32

Unidades de Datos de los Protocolos UDP (Protocol Data Units PDU) z Cada fragmento tiene agregado un encabezado y. SAP destino: cuando la capa de transporte destino reciba la PDU de transporte, deberá saber para quién van destinados los datos y. Número de Secuencia: las PDU de transporte se enumeran por si llegan en desorden a destino, la entidad de transporte destino debe ser capaz de ordenarlas y. Código de detección de Error: la PDU transmitida incluye un código que es función del contenido del resto de la PDU. En el Rx se realiza el mismo cálculo y compara los resultados con el código recibido. Si hay discrepancia, hay error en la transmisión, y el Rx podrá descartar la PDU y adoptar acciones oportunas para su corrección. Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 33

PDU de Red z Agrega encabezado o cabecera de red a los datos provenientes de la capa de transporte. z La cabecera de red contiene: ydirección de red del computador destino xla red debe saber a quién debe entregar los datos y. Solicitud de recursos xel protocolo de acceso a la red puede pedir a la red que realice algunas funciones, como p. e. gestionar prioridades Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 34

Operación de una Arquitectura de Protocolo Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 35

Arquitectura Protocolo TCP/IP z Desarrollado por Defense Advanced Research Project Agency (DARPA) de USA para su red de conmutación de paquetes (ARPANET) z Usado por la Internet global z Modelo no oficial pero que trabaja y. Capa de Aplicación de transporte o Host to host Internet de acceso a la red física Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 36

Capa Física z Define interfaz física entre dispositivo de transmisión de datos (p. e. computador) y medio de transmisión o red z Características del medio de transmisión z Niveles de señal z Velocidad de datos z etc. Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 37

Capa de Acceso a la Red z Intercambio de datos entre el sistema final y la red z Proporciona dirección de destino para que la red pueda encaminar los datos hasta el destino apropiado z Invocar servicios de red como prioridad z El software que se use en esta capa dependerá del tipo de red y se han desarrollado estándares para xconmutación de circuitos xconmutación de paquetes (X. 25) x. LAN (ethernet) Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 38

Capa Internet (IP) z Los sistemas pueden ser conectados a diferentes redes z Funciones de encaminamiento a través de múltiples redes z El protocolo IP (Internet Protocol) se usa en esta capa para ofrecer servicio de encaminamiento a través de varias redes z Implementado en sistemas finales y routers y un router es un dispositivo con capacidad de procesamiento que conecta dos redes y que debe retransmitir datos desde una red a otra siguiendo la ruta adecuada para alcanzar el destino Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 39

Capa de Transporte (TCP) z Independientemente de la naturaleza de las aplicaciones se requiere que: y. La entrega de datos sea confiable y. Se asegure que todos los datos llegan a la aplicación destino y además en el mismo orden en que fueron enviados z El Protocolo TCP (Transmission Control Protocol) es el más utilizado para proporcionar esta funcionalidad Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 40

Capa de Aplicación z Contiene la lógica necesaria para soportar varias aplicaciones de usuario y p. e. para cada tipo distinto de aplicación se necesita un módulo independiente y con características bien definidas z e. g. Http (hipertex transfer protocol), SMTP (simple mail tranfer protocol) Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 41

Modelo de Arquitectura de Protocolo TCP/IP Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 42

Modelo OSI z OSI = Open Systems Interconnection z Desarrollado por International Organization for Standardization (ISO) como arquitectura para comunicaciones entre computadores z Objetivo: ser el marco de referencia en el desarrollo de protocolos estándares z Siete capas z Un sistema teórico desarrollado muy tarde! z TCP/IP es el estándar de facto Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 43

Capas OSI z Aplicación: y Es la capa más cercana al usuario y Brinda servicios de red a las aplicaciones del usuario y No brinda servicios a ninguna otra capa OSI, sino que a procesos de aplicación y p. e. hojas de cálculo, procesamiento de texto, etc. z Presentación: y Asegura que la capa de aplicación pueda leer la información enviada por la capa de aplicación de otro sistema y De ser necesario, la capa de presentación realiza una traducción entre varios formatos de representación de datos, usando un formato de representación común y Proporciona a los procesos de aplicación independencia respecto a las diferencia en la representación de los datos (sintaxis) Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 44

Capas OSI z Sesión: y Proporciona el control de la comunicación entre las aplicaciones ; establece, administra y cierra las conexiones (sesiones) entre las aplicaciones cooperadoras y Brinda sus servicios a la capa de presentación z Transporte: y Segmenta y reensambla los datos en un flujo de datos y Brinda un servicio de transporte de datos que proteja a las capas superiores de los detalles de implementación de transporte y Se ocupa de temas tales como la confiabilidad del transporte a través de una interconexión de redes y Proporciona seguridad, transferencia transparente de datos entre los puntos finales: proporciona además procedimientos de recuperación de errores y control de flujo origen destino Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 45

Capas OSI z Red: y Proporciona conectividad y selección de rutas entre dos sistemas finales que pueden estar ubicados en redes geográficamente distintas y Proporciona independencia a los niveles superiores respecto de las técnicas de conmutación y de transmisión usadas para conectar los sistemas; es responsable del establecimiento, mantenimiento y cierre de las conexiones z Enlace de Datos: y Ofrece un tránsito confiable de datos a través de un enlace físico y Envía bloques de datos (tramas) llevando a cabo la sincronización, el control de errores , la entrega ordenada de tramas y el flujo necesario Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 46

Capas OSI z Física: y Se encarga de la transmisión de cadenas de bits no estructurados sobre el medio físico; está relacionada con las características mecánicas, eléctricas, funcionales y de procedimiento para acceder al medio físico y Aquí se definen características tales como: x niveles de voltaje x sincronización de cambio de voltaje x velocidad de datos físicos x distancias máximas de transmisión x conectores físicos Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 47

Modelo de Referencia OSI 7 Aplicación 6 Presentación 5 Sesión 4 Transporte 3 Red 2 Enlace de Datos 1 Física Prof. Herman García Procesos de red para aplicaciones Representación de datos Comunicación entre aplicaciones Conexiones extremo a extremo Direcciones y mejor ruta Acceso a los medios Transmisión binaria Redes de Datos Cap. 1 48

OSI v/s TCP/IP Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 49

Estándares z Requerido para permitir la interoperabilidad entre equipos z Ventajas y Asegura un gran mercado para equipos y software xestimula la producción masiva reduciendo los costos y Permite que productos de diferentes proveedores se comuniquen z Desventajas y Tienden a congelar la tecnología xmientras que un estándar se desarrolla, se revisa y se adopta, ya se habrán desarrollado otras técnicas más eficaces Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 50

Organizaciones de Normalización z Internet Society z ISO z ITU-T (formally CCITT) z ATM forum Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 51

Lecturas Adicionales z Stallings, W. Data and Computer Communications (6 th edition), Prentice Hall 1999 chapter 1 z Web sites for IETF, IEEE, ITU-T, ISO z Internet Requests for Comment (RFCs) z Usenet News groups ycomp. dcom. * ycomp. protocols. tcp-ip Prof. Herman García Redes de Datos Cap. 1 52