Post on 09-Jan-2020
REDES DE
COMPUTADORAS 2 Clase 1
Porque seguir estudiando Redes?
• Razones Sociales
• Razones Políticas
• Razones Económicas
• Razones Personales
• Basado en “An Introduction to Computer Networks –
Standford University”
http://class.stanford.edu/networking/Fall2012/
Razones Sociales
• Estudiar las redes de computadoras nos permite entender
una de las más importantes actualmente: Internet
• Podemos verla como uno de los inventos más relevantes
de los últimos 40 años o incluso más.
• Hoy Internet ha cambiado (en una gran parte de la
población) nuestra forma de vivir, relacionarnos:
Compramos, vendemos, nos comunicamos (VoIP),
aprendemos (wikipedia), trabajamos e incluso se enamoran
por internet. En definitiva: “Vivimos en internet ?”
Razones Políticas
• Hoy parte de los eventos políticos del mundo pasan por
internet.
• Wikileaks: ej. Arab Spring.
• Movimientos Occupy, Twitter, Facebooks.
• Podríamos decir que Internet permite acercar la política a
la gente.
• TTEDxBerlin 2012 “Crossing Borders” “WHY THE
INTERNET CHANGES POLITICAL MOVEMENTS”
http://www.tedxberlin.de/tedxberlin-2012-ben-scott-why-
the-internet-changes-political-movements
Cambios Económicos
Top Billionaries:
• #1 Carlos Slim Helu Telecom Mexico.
• #2 Bill Gates Microsoft.
• #19 Je Bezos Amazon.
• #20 Larry Page Google.
• #21 Sergey Brin Google.
• #66 Mark Zuckerberg Facebook.
Fuente: http://www.forbes.com/billionaires/list/ 2013
Segunda Revolución Industrial
¿Qué es una red de computadoras?
• Definición, Red de Computadoras: un grupo de
computadoras/dispositivos interconectados.
• Objetivo: compartir recursos: dispositivos, información,
servicios.
• El conjunto, computadoras, software de red, medios y
dispositivos de interconexión forma un sistema de
comunicación.
• Ejemplos: red de la sala de PCs, red Universitaria, red de
sensores, Internet.
Componentes de un Sistema de
Comunicaciones
• Fuente (Software).
• Emisor/Transmisor (Hardware).
• Medio de transmisión y dispositivos intermedios (Hardware).
• Procesos intermedios que tratan la información (Software y
Hardware).
• Receptor (Hardware).
• Destino (Software).
• Otros: Protocolos (Software), Información, mensaje transmitido
(Software).
• Señal de Información, materialización del mensaje sobre el
medio (Hardware?).
Introducción
• ¿Qué es Internet?
• La frontera de la red
• El núcleo de la red (core)
• Red de acceso
• Medios físicos
• Estructura de Internet e ISPs
• Retardos & pérdidas en redes de paquetes conmutados
• Capas de protocolos, Modelo de servicio
¿Qué es Internet?
• Millones de dispositivos de cómputo conectados: hosts = sistema terminal
• Los hosts corren las aplicaciones de red
• Conectados vía Enlaces de comunicaciones • fibra, cobre, radio, satélite
• Tasas de transmisión = ”ancho de banda (bandwidth)”
• routers: re-envía paquetes (datos binarios)
ISP local
Red de
compañía
ISP regional
router workstation
server móvil
ISP: Internet Service provider
¿Qué es Internet?
• protocolos controlan el envío, recepción de mensajes
• ej., TCP, IP, HTTP, FTP, PPP
• Internet: “Red de redes”
• Débilmente jerárquica
• Internet pública versus intranet privadas
• Estándar en Internet
• RFC: Request for comments
• IETF: Internet Engineering Task Force
¿Qué es Internet? Servicios
• Servicios de comunicación provistos a las aplicaciones
• Sin conexión, no confiable
• Con conexión, confiable
• Infraestructura de comunicación permite aplicaciones distribuidas
• e.g., Web, email, juegos, e-comerce, peer-to-peer (Kazaa, eMule), contenido (youtube, gmail, facebook)
• El propósito de las redes es el compartir recursos (datos, acceso a máquinas, etc).
¿Cómo se estructuran y estudian las
redes de computadoras? “Dividir para conquistar”
La arquitectura se puede subdividir en capas.
Capas de la arquitectura de Internet:
Aplicación
Transporte
Red
Enlace de Datos
Física
¿Qué es un protocolo?
Protocolos humanos:
“¿Qué hora es?”
“Tengo una pregunta”
… mensaje específico es enviado
… acción específica es tomada cuando el mensaje u otros eventos son recibidos
Protocolos de red:
Máquinas en lugar de humanos
Todas las actividades de comunicación en Internet son gobernadas por protocolos
Protocolo: conjunto de reglas que
definen el formato y orden de
mensajes enviados y recibidos
entre entidades de la red, y las
acciones tomadas al transmitir o
recibir mensajes
¿Qué es un protocolo?
Un protocolo humano y un protocolo en redes de computadores.
La estructura de la red
Frontera de la red o red periférica (network edge): aplicaciones y terminales (hosts)
Núcleo de la red o red central (network core)
Enrutadores (routers)
Red de redes
Redes de Acceso, medios de comunicación: enlaces de
comunicación
Frontera de la red
Terminales (hosts): Corren programas/aplicaciones
E.g. Web, mail, chat
En la periferia de la red
Modelo cliente/servidor
Terminales clientes piden servicios y los reciben de los servidores “always on”
Modelo peer-to-peer:
Uso mínimo de servidores dedicados
E.g Gnutella, KaZaA, otros
Modelos híbridos
Mezcla de los dos previos
Frontera de la red: aplicaciones de red
Aplicaciones de la red
• Corren en diferentes sistemas y se comunican por la red.
• Ej. Web: Programa del servidor Web se comunica con el programa del navegador
No se refiere a software escrito para los dispositivos en la red interna
• Dispositivos internos de la red (routers, switches) no funcionan en la capa aplicación
• Este diseño permite desarrollos rápidos
Frontera de la red. Transporte: servicio
orientado a la conexión Objetivo: transferir datos
entre sistemas terminales (hosts)
handshaking: preparación para transferencia
Hola, hola en protocolos humanos
Fija “estado” en dos hosts comunicándose
TCP - Transmission Control Protocol
Servicio TCP[RFC 793]
confiable, en orden, transmisión de flujos de bytes pérdidas: acuses de recibo
y retransmisiones
Control de flujo: Transmisor no debe
sobrecargar al receptor
Control de congestión: transmisor “baja tasa de
envío” cuando la red está congestionada
Frontera de la red. Transporte: servicio sin
conexión (UDP) Objetivo: Igual que el previo! Transferencia de datos entre sistemas terminales (hosts)
UDP - User Datagram Protocol [RFC 768]: Sin conexión
Transferencia no confiable de datos
Sin control de flujo
Sin control de congestión
Aplicaciones que usan TCP:
HTTP (Web), FTP (file transfer), Telnet (login remoto), SMTP (email)
Aplicaciones que usan UDP:
streaming media, teleconferencia, DNS, Telefonía en Internet (la voz)
El núcleo de la red
Malla de routers interconectados
La pregunta fundamental: Cómo se transfieren datos a
través de las redes?
• Conmutación de circuitos (circuit Switching): Un circuito
dedicado por cada “llamada” (ej. red telefónica)
o
• Conmutación de paquetes (packet switching): datos enviados a
través de la red en bloques discretos
Taxonomía de redes
• En internet las aplicaciones envían paquetes.
• En su trayecto los paquetes pueden transitar por circuitos conmutados
Redes de
Telecomunicaciones
Redes de circuitos
conmutados
FDM TDM
Redes de paquetes
conmutados
Redes con
VCs
Redes de
Datagramas
El núcleo de la red: Conmutación de
circuitos
En este caso los recursos desde un terminal a otro son
reservados al inicio de la llamada (transmisión de datos)
Se reserva ancho de banda enlaces, capacidad en
switches
Los recursos reservados son dedicados, no compartidos.
Capacidad garantizada
Se requiere una configuración de la conexión (call setup)
previa al envío.
El núcleo de la red: Conmutación de
circuitos Recursos de la red (e.g., bandwidth) dividido en “pedazos”
Pedazos asignados a llamados
Recurso es inactivo (idle) si no es usado por el dueño de la llamada (no se comparte)
Dos formas para dividir
los recursos en “pedazos”
• División en frecuencia
FDM (Frequency
Division Multiplexing)
• División en tiempo
TDM (Time Division
Multiplexing)
Conmutación de circuitos: FDM y TDM
FDM
frecuencia
tiempo
TDM
frecuencia
tiempo
4 usuarios
Ejemplo: (En redes ópticas: WDM)
Frequency Division Multiplexing
Time Division Multiplexing
Ej. Radiodifusoras
Canales en WiFi
Ej.
* Sala de clases
* Redes ópticas:
SONET, SDH
ranura
trama
Ejemplo
¿Cuánto tiempo toma enviar un archivo de 640.000 bits desde host A a host B por una red conmutada por circuitos?
• Todos los enlaces desde A a B son de 1,536 Mbps
• Cada enlace usa TDM con 24 ranuras
• 500 msec son requeridos para establecer el circuito extremo a extremo
• Suponga que no hay overhead (todos los bits del enlace transportan información)
• Estimación, pues se desconoce qué ranura y su tamaño
Resolverlo!
El núcleo de la red: Conmutación de
paquetes
Cada flujo de datos extremo a extremo es dividido en paquetes
Paquetes de usuarios A, B comparten los recursos de la red
Cada paquete usa el bandwidth total.
Recursos son usados según son necesarios
División del Bandwidth en
“pedazos”
Asignación dedicada
Reservación de recursos
Contención de recursos:
Demanda acumulada de recursos
puede exceder cantidad
disponible
congestión: encolar paquetes,
esperar por uso del enlace
Almacenamiento y re-envío (store
and forward): paquetes se
mueven un tramo por vez
• Nodo recibe paquetes
completos antes de re-
enviarlos
Conmutación de paquetes: Multiplexación
estadística
Secuencias de paquetes de A y B no tienen patrón fijo multiplexación estadística.
Distinto a TDM donde cada host obtiene la misma ranura en la trama TDM.
A
B
C 10 Mb/s
Ethernet
1.5 Mb/s
D E
multiplexación estadística
Cola de paquetes
Esperando por enlace
de salida
Conmutación de paquetes versus
conmutación de circuitos Conmutación de paquetes permite que más usuarios usen la red!
Enlace de 1 Mb/s
Escenario: Cada usuario: • Usa 100 kb/s cuando están “activos”
• Está activos 10% del tiempo
Conmutación de circuitos: • 10 usuarios
Conmutación de paquetes: • con 35 usuarios, la probabilidad de
tener más de 10 activos es menor que .0004
• Equivale a calcular la probabilidad de obtener más de 10 caras al lanzar 35 “monedas” donde cada “moneda” resulta cara con P=0.1
N usuarios
1 Mbps link
Conmutación de paquetes versus
conmutación de circuitos ¿Es la conmutación de paquetes un ganador?
Packet switching
Excelente para datos en ráfagas (de corta duración)
• Se comparten los recursos
• Más simple, no requiere establecimiento de llamado.
Ante excesiva congestión: retardo de paquetes y pérdidas
• Protocolos necesarios para transferencia de datos confiable y control de congestión
¿Cómo proveer comportamiento tipo circuito?
• bandwidth garantizado requerido en aplicaciones de audio y video
• Aún un problema no resuelto (más adelante en el curso)
Conmutación de paquetes:
almacenamiento y reenvío
Demora L/R segundos transmitir (enviar) paquetes de L bits por el enlace de R bps
El paquete completo llega al router antes que éste pueda ser transmitido sobre el próximo enlace: store and forward
Retardo = 3L/R
Ejemplo:
L = 7.5 Mbits
R = 1.5 Mbps
retardo = 15 sec
OJO: No se ha considerado tiempos de propagación ni de procesamiento en el conmutador.
L
Redes de conmutación de paquetes: re-
envío
Objetivo: mover los paquetes a través de routers desde la fuente al destino • Estudiaremos varios algoritmos para seleccionar la ruta (más
adelante: ruteo o enrutamiento)
Redes de datagramas: • Dirección de destino en paquete determina próximo tramo
• Las rutas pueden cambiar durante la sesión
• analogía: conducción preguntando instrucciones
Redes de circuitos virtuales: • Cada paquete lleva un rótulo (identificador del circuito, virtual circuit
ID), el rótulo determina el próximo tramo
• Camino fijo determinado cuando se establece la llamada, permanece fijo durante la llamada.
• Analogía: Maratón con trazado definido.
• En este caso routers mantienen estado por cada llamada (=> mayor uso de memoria)
Redes de acceso
¿Cómo conectar terminales a un router de borde (edge router)?
redes de acceso residencial
acceso institucional (compañía, colegios)
redes de acceso móvil
Cosas a considerar:
bandwidth (bits por segundo) de la red de acceso?
BW subida, bajada.
compartido o dedicado?
Acceso Residencial: Acceso punto a
punto Vía Modem telefónico, obsoleto?
• hasta 56Kbps acceso directo a
router (a menudo menos)
• No se puede navegar y llamar al
mismo tiempo: no puede
permanecer “siempre on”
• Caso sistema reporte elecciones.
ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line (1998)
• En 2009 hasta 12 a 55 Mbps bajada (http://www.broadband-
forum.org/)
• En 2009 hasta 1,6 a 20 Mbps subida
• FDM: 0 kHz - 4 kHz para telefonía normal
• 26 kHz - 138 kHz para canal de subida
• 138 kHz - 1104 MHz para canal de bajada
Acceso Residencial: cable modems
HFC: Hybrid Fiber Coax
• También es Asimétrico: 10 a 20 Mbps de bajada y 2 a 10 Mbps
de subida.
Red de cable y fibra conecta casas a los routers del ISP
• Las casas comparten el acceso al router.
distribución: disponible vía compañías de TV por cable.
Acceso Residencial: cable modems
Las tasas han cambiado.
Arquitectura de la red de cable
casa
Extremo del cable
Red de distribución
por cable
Típicamente de 500 a 5,000 casas
Channels
V
I
D
E
O
V
I
D
E
O
V
I
D
E
O
V
I
D
E
O
V
I
D
E
O
V
I
D
E
O
D
A
T
A
D
A
T
A
C
O
N
T
R
O
L
1 2 3 4 5 6 7 8 9
FDM:
server(s)
Comparación ADSL y HFC
ADSL el par telefónico no es compartido, en HFC el
medio de bajada y el de subida son compartidos. Muchos
usuarios simultáneos notarán una diferencia. Hay
ganancia cuando son pocos.
En HFC el canal de subida es compartido, luego HFC
requiere de un protocolo de accedo múltiple distribuido.
Fibra hasta la casa (Fiber-to-the-home
FTTH)
Mucha mayor capacidad que par telefónico y cable
coaxial.
Existen varias tecnologías:
• Fibra dedicada desde una oficina central del proveedor a cada
casa.
• Fibra compartida y luego fibras individuales al acercarse a casa.
Tasas actuales: Bajada 50 Mbps, subida 25 Mbps.
Además señal de TV y telefonía.
(http://espanol.verizon.com/enes/)
Acceso en instituciones: LAN (Local Area
Networks) Compañía/Univ Local Area
Network (LAN) conecta sistemas
terminales a routers periféricos
(border Gateways)
Ethernet:
• Enlace compartido o dedicado
que conecta sistemas terminales
con router
• 10 Mbs, 100Mbps, Gigabit Ethernet
LANs: estudiaremos más
adelante los detalles
Redes de acceso inalámbrico LANs inalámbricas
• Redes acceso inalámbrico compartido conecta sistemas terminales a routers vía estación base conocidas como “puntos de acceso” (access point, AP)
• 802.11b (WiFi): 11 Mbps
• 802.11g: 54Mbps
Acceso inalámbrico de área amplia • Provistas por operadores de telecomunicaciones
• 3G tasas >144kbps auto movimiento, >384kbps calle caminando, > 2 Mbps quieto.
• WAP/GPRS, CDMA2000 (Code-Division Multiple Access), EDGE, HSDPA (14 Mbps downlink y 5.8 Mbps uplink HSDPA).
• 802.16 (WiMAX): ~(2-70Mbps) hasta 50kms
Acceso inalámbrico de área reducida • Bluetooth (Personal Access Networks – PAN) • Class 1 100 mW (20 dBm) ~100 meters
• Class 2 2.5 mW (4 dBm) ~10 meters
• Class 3 1 mW (0 dBm) ~1 meter
• 802.15.4 (ZigBee): ~(20-250kbps), ~10-75mts, transmisores de baja potencia (1mW)
base station
mobile hosts
router
Versión 1.0 723kbps
Versión 1.2 1Mbps
Versión 2.0 3Mbps
Versión 3.0 24Mbps
Redes caseras
Componentes típicas en redes hogareñas:
ADSL o cable modem
router/cortafuegos/NAT
Ethernet
Punto de acceso inalámbrico
wireless
access
point
wireless
laptops router/
firewall
cable
modem
a/desde
Empresa
De cable
Ethernet
Redes caseras: acceso inalámbrico
El conjunto Nodo Remoto y AP mostrados aquí actúan como router, DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) y NAT (Network Address Translation). Inalámbricamente conectados a red fija LAN
CASA
Enlace red externa
Red inalámbrica
local
Antena Antena
LAN
Red
fija Nodo Remoto
Access Point (AP)
Medios Físicos
Medios Físicos
Enlace físico: lo que
existe entre transmisor
y receptor
Medio guiado:
• La señal se propaga en un medio sólido: cobre,
fibra, coaxial.
Medio no guiados:
• La señal se propaga libremente, e.g., radio,
infra-rojo
Par trenzado (Twisted Pair,
TP)
Dos cables de cobre
aislados
• Categoría 3: cables
tradicionales de teléfonos,
10 Mbps Ethernet
• Categoría 5:
100Mbps Ethernet
• Categoría. 6:
1Gbps Ethernet
• Lo más relevante es el
número de trenzas por cm.
• Conector común se llama
8P8C
Medios físicos: coaxial y fibra
Cable Coaxial: Dos conductores concéntricos
de cobre con aislante entre ellos
bidireccional
Banda base: • Un único canal en el cable
• Ethernet original
Banda amplia: • múltiples canales en el
cable
• HFC (Hybrid Fiber Coax) Internet+TV+Teléfono por cable
Cable de fibra óptica:
Fibra de vidrio transportando
pulsos de luz, cada pulso un
bit
Operación a alta velocidad:
• Transmisión punto-a-punto (e.g., 5 Gbps)
Baja tasa de errores:
repetidores espaciados a
distancia; inmune a ruido
electromagnético, ataques.
Medios físicos: radio
Señal transportada en
espectro electromagnético
no “cable” físico
bidireccional
Efectos del ambiente de
propagación: • reflexiones
• obstrucción por objetos
• interferencia
Tipos de radio enlaces:
Microondas terrestres
• e.g. canales de hasta 45 Mbps
LAN (e.g., Wifi)
• 2Mbps, 11Mbps, 54Mbps
Área amplia (e.g., celular)
• e.g. 3G: cientos de kbps
Satélite
• Canales de hasta 50Mbps (o
varios canales más pequeños)
• 270 mseg retardo extremo a
extremo
• Geo-estacionarios versus baja
altitud (poca versus alta
latencia)
Estructura de Internet: Red de Redes
Básicamente jerárquica
Al centro: “nivel-1” ISPs (ej., Global Crossing), cobertura
nacional/internacional
• Se tratan entre si como iguales
Nivel 1 ISP
Nivel 1 ISP
Nivel 1 ISP
Proveedores
Nivel-1 se
interconectan
privadamente
Proveedores nivel-
1 se conectan a
través de Puntos
de intercambios en
Internet (Internet
Exchange point)
Nivel-1 ISP: ej. Sprint
Sprint US backbone network
Estructura de Internet: Red de Redes
“Nivel-2” ISPs: ISPs más pequeños (a menudo
regionales)
• Se conectan a 1 ó más Nivel-1 ISPs, y posiblemente a otros
ISPs de nivel-2
Nivel 1 ISP
Nivel 1 ISP
Nivel 1 ISP
nivel-2 ISP nivel-2 ISP
nivel-2 ISP nivel-2 ISP
nivel-2 ISP
ISP de Nivel-2 ISP
paga a nivel-1 ISP
por su conectividad
al resto de Internet
nivel-2 ISPs
también se
conectan
privadamente
Estructura de Internet: Red de Redes
“Nivel-3” ISPs e ISPs locales
• Último salto (“acceso”) de la red (más cercano a los sistemas
terminales)
Nivel 1 ISP
Nivel 1 ISP
Nivel 1 ISP
nivel-2 ISP nivel-2 ISP
nivel-2 ISP nivel-2 ISP
nivel-2 ISP
local
ISP local
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP nivel 3
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
Local e ISPs
nivel- 3 son
clientes de
ISPs de mayor
nivel
Que los
conectan al
resto de
Internet
Estructura de Internet: Red de Redes
un paquete pasa por muchas redes de diferentes ISPs!
Nivel 1 ISP
Nivel 1 ISP
Nivel 1 ISP
nivel-2 ISP nivel-2 ISP
nivel-2 ISP nivel-2 ISP
nivel-2 ISP
local
ISP local
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP nivel 3
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
¿Cómo ocurren las pérdidas y retardos?
Los paquetes son encolados en la memoria de cada router Tasa de arribo de paquetes puede exceder la capacidad
de salida del enlace
Los paquetes son encolados, y esperan por su turno
A
B
Paquete siendo transmitido (retardo
de transmisión)
Paquetes encolados (retardo en cola)
Memoria libre (disponible): arribo de paquetes
descartes (pérdidas) si no hay espacio
Cuatro fuentes de retardo de paquetes
1. Retardo de
procesamiento en el nodo:
• Chequeo de bits de error
• Determinar el enlace de
salida
2. Retardo de cola
• Tiempo esperado en la
cola para que los paquetes
anteriores sean
transmitidos
• Depende del nivel de
congestión del router
A
B
propagación
transmisión
Procesamiento
en nodo encolamiento
Cuatro fuentes de retardo de paquetes (2)
3. Retardo de transmisión:
• R=tasa de bits del enlace
(bps)
• L=largo del paquete (bits)
• Tiempo de envío = L/R
4. Retardo de propagación:
• d = largo del enlace físico
• s = rapidez de propagación en
medio (~2x108 m/seg)
• Retardo de propagación = d/s
A
B
propagación
transmisión
Procesamiento
en nodo encolamiento
Caravana como analogía
Autos se “propagan” a 100 km/hr
Peaje demora 12 s para atender un auto (tiempo de transmisión)
Auto~bit; caravana~ paquete
¿En cuánto tiempo la caravana llega al 2do peaje?
Tiempo para pasar la caravana por el 1er peaje = 12*10 = 120 s
Tiempo de propagación del último auto hasta 2do peaje: 100km/(100km/h)= 1 h
62 minutos
peaje peaje Caravana
de 10 autos
100 km 100 km
Caravana como analogía
Ahora los autos se “propagan” a 1000 km/h
Peaje se demora 1 min en atender un auto.
¿Llegarán autos al 2do peaje antes que todos paguen?
Sí! Después de 7 min, el 1ero llega al 2do peaje y 3 autos aún están en 1er peaje.
1er bit de un paquete puede llegar al 2do router antes que el paquete es completamente transmitido en 1er router!
• Esta situación es el caso común en Ethernet.
peaje peaje Caravana
de 10 autos
100 km 100 km
Retardo nodal
proptranscolaprocsentre_nodo d+d+d+d=d
dproc
= retardo de procesamiento
• Típicamente unos pocos microsegundos o menos
dcola
= retardo de espera en cola(s)
• Depende de la congestión (tráfico en nodo)
dtrans
= retardo de transmisión
• = L/R, significativo en enlaces de baja tasa (“bajo ancho de banda” o “baja velocidad”) en bps
dprop
= retardo de propagación
• De pocos microsegundos a cientos de milisegundos
Retardo de cola
R=bandwidth del enlace de
salida [bit/s]
L=largo del paquete [bit],
asumiremos cte.
a=tasa promedio de arribo
de paquetes [paquetes/s]
L*a=n° bits/s de entrada
Intensidad de tráfico=tasa llegada/tasa salida = L*a/R
¿Qué pasa con diferentes valores de L*a/R?
L*a/R ~ 0: => pequeño retardo de encolamiento
L*a/R tiende a 1: retardo se hace grande
L*a/R > 1: llega más “trabajo” que el posible de servir,
retardo promedio tiende a infinito!
Retardo “Real” en Internet y rutas
¿Cuáles son los retardos reales en Internet y las rutas de los paquetes?
Programa traceroute: entrega medidas del retardo de ida y vuelta desde el terminal de origen hacia cada router en la ruta al destino en Internet. (en windows tracert como en trace route)
Para cada router i: • manda tres paquetes que van a llegar al router i en la ruta
hacia el destino
• router i le devuelve paquetes de información al terminal origen
• terminal de origen mide el intervalo entre transmisión y respuesta.
3 pruebas
3 pruebas
3 pruebas terminal
origen
terminal
destino
Retardo “Real” en Internet y rutas
Probar: traceroute www.eurocom.fr agustin@pcagv:~$ traceroute www.google.cl
traceroute to www.google.cl (64.233.163.104), 30 hops max, 60 byte packets
1 elo-gw.elo.utfsm.cl (200.1.17.1) 0.479 ms 0.938 ms 1.123 ms
2 telmex-gw.usm.cl (200.1.20.131) 2.286 ms 2.355 ms 2.343 ms
3 border-gw.usm.cl (200.1.20.130) 2.302 ms 2.331 ms 2.319 ms
4 ge-1-1-0.452.ar1.SCL1.gblx.net (208.178.62.9) 5.300 ms 5.357 ms 5.476 ms
5 te4-3-10G.ar3.SCL1.gblx.net (67.16.130.78) 5.319 ms 7.266 ms 7.404 ms
6 72.14.216.105 (72.14.216.105) 7.308 ms 5.997 ms 5.942 ms
7 209.85.240.138 (209.85.240.138) 5.989 ms 5.120 ms 6.961 ms
8 72.14.238.48 (72.14.238.48) 53.155 ms 72.14.233.134 (72.14.233.134) 51.959 ms 51.948 ms
9 72.14.233.91 (72.14.233.91) 52.973 ms 72.14.233.95 (72.14.233.95) 51.146 ms 52.047 ms
10 64.233.175.62 (64.233.175.62) 55.207 ms 55.211 ms 56.045 ms
11 bs-in-f104.1e100.net (64.233.163.104) 51.918 ms 51.869 ms 54.939 ms
En windows usar > tracert www.eurocom.fr
Pérdida de paquetes
Buffer de encolamientos en conmutadores tiene
capacidad finita
Cuando un paquete llega a una cola llena, el paquete es
descartado (pérdida)
Paquetes perdidos pueden ser retransmitidos por nodo
previo (caso wifi) o por el computador fuente (caso TCP),
o bien no retransmitidos nunca (caso Ethernet en capa
enlace y también UDP capa transporte).
Throughput (“rendimiento”)
throughput: tasa (bits/unidad de tiempo) al cual bits son
transferidos entre transmisor y receptor
instantáneo: tasa en un punto dado del tiempo
promedio: tasa sobre largos periodos
Cuello de botella: enlace que limita el throughput extremo
a extremo
server, with file of F bits
to send to client
link capacity Rs bits/sec
link capacity Rc bits/sec
Tx envía bits
por el enlace
Enlace que puede
llevar bits a
tasa Rs bits/seg)
Enlace que puede
llevar bits a tasa
Rc bits/seg)
“Capas” de Protocolos
Las redes son complejas!
Muchos “componentes”:
• hosts
• routers
• enlaces de varios medios
• aplicaciones
• protocolos
• hardware, software
Pregunta:
Hay alguna esperanza de organizar la estructura de
la red?
O al menos nuestra discusión de la red?
Ejemplo sistema complejo: Líneas aéreas
Una serie de pasos
Ojo si usted debe hacer trasbordo, no retira sus maletas y se vuelve a embarcar.
pasaje (compra)
maletas (chequeo)
puertas (subida)
pista despegue
navegación del avión
pasaje (recuperar gasto)
maletas (retiro)
puerta (bajada)
pista de aterrizaje
navegación del avión
Navegación del avión
¿Por qué usar capas?
Nos enfrentamos a sistemas complejos:
Estructura explícita permite identificación y relación de la
partes complejas del sistema
• modelo de referencia de capas para análisis y discusión
Modularización facilita mantención, actualización del
sistema
• Cambio de la implementación de la capa de servicio es
transparente al resto del sistema
• e.g., cambio en control en puertas (caso avión) no afecta al
resto
Capas en el funcionamiento de una
aerolínea
Capas: cada capa implementa una clase de servicio
• a través de acciones internas a esa capa
• depende de servicios provistos por capas inferiores
Pila de protocolos en Internet (protocol
stack) – modelo TCP/IP aplicación: compuesto por las aplicaciones de red
• SSH, SMTP, HTTP, Messenger, Skype, etc
transporte: transferencia de datos host-host para
una aplicación específica
• TCP, UDP, SCTP (2000), DCCP (2006)
red: ruteo de datagramas desde fuente a destino
• IP, protocolos de ruteo
enlace: transferencia de datos entre elementos
vecinos en la red
• PPP, Ethernet, Wifi
físico: transporte de bits “en el cable”
El modelo OSI (Open System Interconnection)
incluye capas de Presentación y Sesión adicionales
no incluidos en el modelo TCP/IP
Aplicación
Transporte
Red
Enlace
Físico
Comparación: OSI vs. TCP/IP
Comparación: OSI vs. TCP/IP
Similitudes:
• Ambos se dividen en capas.
• Ambos tienen capas de aplicación, aunque incluyen
servicios distintos.
• Ambos tienen capas de transporte similares.
• Ambos tienen capa de red similar pero con distinto
nombre.
• Se supone que la tecnología es de conmutación de
paquetes (no de conmutación de circuitos).
• Es importante conocer ambos modelos.
Comparación: OSI vs. TCP/IP
Diferencias:
• TCP/IP combina las funciones de la capa de presentación
y de sesión en la capa de aplicación.
• TCP/IP combina la capas de enlace de datos y la capa
física del modelo OSI en una sola capa.
• TCP/IP más simple porque tiene menos capas.
• Los protocolos TCP/IP son los estándares en torno a los
cuales se desarrolló Internet, de modo que la credibilidad
del modelo TCP/IP se debe en gran parte a sus
protocolos.
• El modelo OSI es un modelo “más” de referencia, teórico,
aunque hay implementaciones.
Dispositivos y Capas
Encapsulamiento
• Cada capa define su PDU: Protocol Data Unit
Encapsulamiento
message segment
datagram
frame / trama
application transport network
link physical
Ht Hn Hl M
Ht Hn M
Ht M
M
destino
application transport network
link physical
Ht Hn Hl M
Ht Hn M
Ht M
M
network link
physical
link physical
Ht Hn Hl M
Ht Hn M
Ht Hn Hl M
Ht Hn M
Ht Hn Hl M Ht Hn Hl M
router
capa 3
switch
capa 2
Unidades de información: mensajes,
segmentos, datagramas y tramas
Unidades de información intercambiadas por las distintas capas: Mensajes de nivel aplicación, segmentos de la capa transporte, datagramas en capa red y tramas en capa enlace de datos. Cada capa agrega su propio encabezado.
Clasificación de red por cobertura
• LAN: (Local Area Network). Red de cobertura local. Ethernet, Wi-Fi.
• MAN: (Metropolitan Area Network). red de cobertura metropolitana, dentro de una ciudad. MetroEthernet, MPLS, Wi-Max.
• WAN: (Wide Area Network). red de cobertura de área amplia. Geográficamente distribuida. PPP, Frame-Relay, MPLS, HDLC, SONET/SDH.
• SAN: (Storage Area Network). red de almacenamiento. iSCSI, Fibre Channel, ESCON.
• PAN: red de cobertura personal. Red con alcance de escasos metros para conectar dispositivos cercanos a un individuo. Bluetooth, IrDA, USB.