1.Introduccion Redes de Datos
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REDES DE DATOS I
Primer término 2014
Ing. José Miguel Menéndez S, Msc
Examen: 60%
Deberes 10%
Proyectos 10%
Lecciones 10%
Laboratorios 10%
Participación Clases y Charlas ++
Ing. José Miguel Menéndez S, Msc
Esquema de Evaluación
1. Introducción a las redes
2. Protocolos y arquitectura
3. Capa de Aplicación
4. Capa de Transmisión
5. Conmutación de paquetes
6. Enlace de datos
7. Teoría de colas
8. Medios de transmisión
9. Tecnologías de Transmisión LAN
10. Tecnologías de Transmisión WAN
Ing. José Miguel Menéndez S, Msc
Programa Resumido
Adquirir conocimientos y desarrollar destrezas en el diseño y configuración de protocolos y técnicas avanzadas de direccionamiento de redes de datos en ambientes públicos y privados.
Adquirir conocimientos y desarrollar destrezas en el diseño y configuración de conmutación de paquetes.
Adquirir conocimientos y desarrollar destrezas en la administración y seguridad de redes.
Ing. José Miguel Menéndez S, Msc
Objetivos
Google, YouTube, mensajería instantanea, Facebook, Wikipedia, juegos online, Netflix, iTunes, y el fácil acceso a la información actual. Hace 8 años sería, sin su computador, ahora es… sin su teléfono.
El escenario anterior es de hace 3 decadas. Ahora:
Subir y compartir fotos, videos. Presentar y subir trabajos escolares. Comunicarnos con amigos y familiares por email, llamadas por
internet, mensajes instantaneos. Mirar videos, peliculas o episodios de series bajo demanda. Jugar en línea. Encontrar la ruta menos congestionada para llegar a tu destino.
Consultar el clima o el trafico de cámaras web. Revisar tu estado de cuenta, comprar ticketes para el estadio o
conciertos.
Introducción a las Redes
Ing. José Miguel Menéndez S, Msc
El desarrollo de las telecomunicaciones ha cambiado nuestras vidas en muchos aspectos.
Cambio la manera en que aprendemos.
Cambio la manera en que jugamos.
Cambio la manera en que interactuamos.
Cambio la manera en que nos proyectamos.
Impacto
Ing. José Miguel Menéndez S, Msc
La infraestructura de redes contiene 3 categorías de redes:
Dispositivos
Medio
Servicios
Los 2 primeros tratan de elementos físicos, mientras que los servicios son elementos intangibles.
http://static-course-assets.s3.amazonaws.com/IntroNet50ENU/module1/index.html#1.2.1.2
Elementos de las redes
Ing. José Miguel Menéndez S, Msc
Dispositivos
Elementos de las redes: Dispositivos
Ing. José Miguel Menéndez S, Msc
Medios
Elementos de las redes: Medios
Ing. José Miguel Menéndez S, Msc
Servicios
Elementos de las redes: Servicios
Ing. José Miguel Menéndez S, Msc
Esquema de comunicación
Ing. José Miguel Menéndez S, Msc
Esquema de comunicación
Ing. José Miguel Menéndez S, Msc
Introducción
Para qué se usan? Compartir recursos.
Intercambio de información.
Redundancia de servicios
Optimización de servicios
Ing. José Miguel Menéndez, Msc. 13
Introducción
Componentes básicos Dispositivos: Computadores, teléfonos, impresoras, cámaras
IP, sensores, televisores…
Medios: Tarjetas de red, fibra óptica, cables UTP, medio aéreo (wireless)…
Servicios: Web, impresión, repositorio, transferencia de archivos, autenticación…
Ing. José Miguel Menéndez, Msc. 14
Clasificación
Diferentes criterios: Por alcance (geográfico)
Por tipo de conexión Medios guiados
Medios no guiados
Por tecnología (P2P, BC, MC)
Por topología física
Ing. José Miguel Menéndez, Msc. 15
Por Alcance
Extensión geográfica. PAN (Personal Area Network)
LAN (Local Area Network)
WLAN (Wireless LAN)
VLAN (Virtual LAN)
WAN (Wide Area Network)
SAN (Storage Area Network)
Ing. José Miguel Menéndez, Msc. 16
1. El sistema originador debe activar una ruta directa de comunicación de datos o identificar la red de comunicacion por donde alcanzar al sistema de destino.
2. El Sistema Originador debe comprobar que el Sistema de Destino está Preparado para recibir Datos.
3. La aplicación de transferencia de Datos en el Sistema Originador debe comprobar que el programa de manejo de archivo en el Sistema de Destino está preparado para aceptar y guardar el archivo para este usuario.
4. Sí el formato usado en los dos sistemas son diferentes, uno u otro sistema debe desarrollar una función de traslado de formato.
Ing. José Miguel Menéndez S, Msc
Transferencia de un archivo
Alto grado de cooperación entre los dos Sistemas de computadores
El objetivo es dividir en subtareas, las cuales seran implementadas separadamente.
En una arquitectura de protocolo, los modulos son arreglados de manera vertical.
Cada capa en la pila desarrolla un set de funciones relacionadas requeridas para comunicarse con el otro Sistema.
El mismo set de funciones debe exister en ambos Sistemas.
Ing. José Miguel Menéndez S, Msc
Arquitectura de Protocolos
Compra de boletos
Documentar equipaje
Embarque
Despegué
Confirmar retorno
Recoger equipaje
Dembarque
Aterrizaje
Ruta de vuelo
Viaje One-Way
Proceso de un viaje aéreo en capas de servicios
Entrega mostrador a mostrador de [personas y equipaje] Traslado de equipaje: entrega-reclamo Traslado de personas: embarque-desembarque Traslado de la aeronave: pista a pista
Ruta de vuelo desde el origen hasta el destino
Capas: cada capa implementa un servicio a través de las acciones internas a la capa y solicitando el servicio proporcionado por una capa inferior
Implementación distribuida de la funcionalidad de las capas
Boleto (compra) equipaje (entrega) embarque despegue Vuelo
Confirmar retorno equipaje (reclamo) desembarque aterrizaje Vuelo
ruta de vuelo
Sal
ida
Ae
rop
ue
rto
Lle
gad
a A
ero
pu
ert
o
tráfico aéreo intermedio
ruta de vuelo ruta de vuelo
¿Porqué un modelo de red dividido en capas?
Divide el proceso de comunicación en partes más pequeñas:
Facilita el desarrollo de componentes de red
Facilita el diseño de las redes
Facilita la corrección de errores
Facilita la administración de la red
Ing. José Miguel Menéndez S, Msc
Modelo OSI
¿Porqué un modelo ...?
Estandariza el software y los dispositivos de red
Asegura la compatibilidad y la interoperabilidad entre dispositivos de diferentes fabricantes
Previene que los cambios en una capa afecten a otras
Las capas se desarrollan más rápido
Acelera la evolución de las redes
Simplifica el aprendizaje
Ing. José Miguel Menéndez S, Msc
Modelo OSI
OSI es un estándar
El modelo OSI fue adoptado en 1979 por el comité técnico TC97 (procesamiento de datos), del cual dependía el subcomité SC16
OSI fue adoptado en 1984 oficialmente como un estándar internacional por la ISO (International Organization of Standards).
Ahora es la recomendación X.200 de la ITU (International Telecommunication Union) y la norma ISO/IEC 7498-1
OSI como Modelo de Referencia
OSI es un modelo de referencia que muestra como debe transmitirse un mensaje entre nodos en una red de datos
El modelo OSI tiene 7 niveles de funciones
No todos los productos comerciales se adhieren al modelo OSI
Sirve para enseñar redes y en discusiones técnicas (resolución de problemas).
Ing. José Miguel Menéndez S, Msc
Modelo OSI
Encapsulación
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
RED
Nodo A Nodo B
DATOS
DATOS
DATOS
DATOS Header 4
Header 3
Header 2
Unidades de Información
Puede contener encabezados de las capas 5, 6 y 7
Mensaje
Paquete
Frame
bits
Encapsulación
Cuando un protocolo de una capa superior envía datos a su par en otro nodo, los entrega al protocolo de la capa inferior. El protocolo de la capa inferior no sabe si el protocolo de nivel superior
envía una imagen, un correo o una secuencia numérica.
Luego el protocolo del nivel inferior, para crear su mensaje, agrega una información de control (header) que es utilizada entre pares para comunicarse entre ellos. Esta información de control generalmente es colocada al iniciar el
mensaje. En algunos casos se anexa información de control al final del mensaje y la llaman trailer.
A los datos entregados por el protocolo de la capa superior, dentro del mensaje, se le llama cuerpo del mensaje o payload.
La operación de “meter” el mensaje del nivel superior detrás de un header o cabecera en el mensaje de nivel inferior se llama encapsulación.
Multiplexamiento y demultiplexamiento
En cada una de las capas de un modelo de comunicaciones se pueden alojar varios procolos.
Por tal, dentro del header que agrega un protocolo al construir el mensaje para su par, ubicado en otro nodo, debe incluir un identificador para indicar a qué protocolo o servicio de la capa superior le pertenece el “payload”. Este identificador es conocido como llave de multiplexación
(demux key)
Cuando el mensaje llega al nodo destino, el protocolo que lo recibe debe retirar el header, mirar la llave de multiplexación y entregar (demultiplexar) la carga útil (payload) al protocolo o aplicación correctos en la capa superior.
Ejemplo
Enlace (2)
Física (1)
Usuario en el Nodo A envía el mensaje “Tengo una idea.”
H4 H3
Tengo una idea.
Tengo una idea.
Teng o una idea. H3
H4
H2 H4 H3 Teng T2 o una idea. H3 H2 T2
H2 H4 H3 Teng T2 o una idea. H3 H2 T2
Tengo una idea.
Tengo una idea.
Red (3)
Transp. (4)
Sesión (5)
Los datos se encapsulan y se registra a qué protocolo de la capa superior le pertenece la carga útil (payload)
Ejemplo
Física (1)
Usuario en el Nodo B recibe el mensaje “Tengo una idea.”
H4 H3
Tengo una idea.
Tengo una idea.
Teng o una idea. H3
H4
H2 H4 H3 Teng T2 o una idea. H3 H2 T2
H2 H4 H3 Teng T2 o una idea. H3 H2 T2
Tengo una idea.
Tengo una idea.
Enlace (2)
Red (3)
Transp. (4)
Sesión (5)
Para entregar el mensaje al protocolo correcto, dentro de una capa, se usa
la llave de multiplexación.
Los 7 Niveles del modelo OSI
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
Aplicaciones de Red: transferencia de archivos
Formatos y representación de los datos
Establece, mantiene y cierra sesiones
Entrega confiable/no confiable de “mensajes”
Entrega los “paquetes” y hace enrutamiennto
Transfiere “frames”, chequea errores
Transmite datos binarios sobre un medio
Nivel OSI Función que ofrece
Cada nivel (ó capa) tiene unas funciones precisas para resolver determinados problemas de la comunicación (“divide y vencerás”)
Nivel de Aplicación (Capa 7)
La capa de aplicación está cerca al usuario (no ofrece servicios a otras capas del modelo OSI) Es el nivel más alto en la arquitectura OSI
Define la interfaz entre el software de comunicaciones y cualquier aplicación que necesite comunicarse a través de la red.
Las otras capas existen para prestar servicios a esta capa
Las aplicaciones están compuestas por procesos.
Un proceso de aplicación se manifiesta en la capa de aplicaciones como la ejecución de un protocolo de aplicación.
Nivel de Presentación (Capa 6)
Define el formato de los datos que se intercambiarán
Asegura que la información enviada por la capa de aplicación de un nodo sea entendida por la capa de aplicación del otro nodo
Si es necesario, transforma a un formato de representación común
Negocia la sintáxis de transferencia de datos para la capa de aplicación (estructura de datos)
Ejemplo: formato GIF, JPEG ó PNG para imágenes.
Nivel de Sesión (Capa 5)
Define cómo iniciar, coordinar y terminar las conversaciones entre aplicaciones (llamadas sesiones). Administra el intercambio de datos y sincroniza el diálogo
entre niveles de presentación (capa 6) de cada sistema. Ofrece las herramientas para que la capa de aplicación, la de
presentación y la de sesión reporten sus problemas y los recursos disponibles para la comunicación (control del diálogo –sesión- entre aplicaciones).
Lleva control de qué flujos forman parte de la misma sesión y qué flujos deben terminar correctamente.
Nivel de Transporte (Capa 4)
Proporciona un número amplio de servicios. Asegura la entrega de los datos entre procesos que han establecido una sesión y que se ejecutan en diferentes nodos Evita que las capas superiores se preocupen por los detalles
del transporte de los datos hasta el proceso correcto Hace multiplexamiento para las aplicaciones
¿cuál es la aplicación/servicio destino/origen?
Segmenta bloques grandes de datos antes de transmitirlos (y los reensambla en le nodo destino)
Asegura la transmisión confiable de los mensajes No deja que falten ni sobren partes de los mensajes
trasmitidos (si es necesario, hace retransmisión de mensajes)
hace control de flujo y control de congestión
Nivel de Red (Capa 3)
Entrega los paquetes de datos a la red correcta, al nodo correcto, buscando el mejor camino (es decir, permite el intercambio de paquetes). Evita que las capas superiores se preocupen por los detalles
de cómo los paquetes alcanzan el nodo destino correcto
En esta capa se define la dirección lógica de los nodos
Esta capa es la encargada de hacer el enrutamiento y el direccionamiento Enrutamiento: ¿cuál es el mejor camino para llegar a la red destino?
Direccionamiento: ¿cuál es el nodo destino?
Dispositivos de Red
Enrutador (Router)
Dispositivos de Red
Enrutador (Router)
Nivel de Enlace (Capa 2)
Inicia, mantiene y libera los enlaces de datos entre dos nodos.
Hace transmisión confiable (sin errores) de los datos sobre un medio físico (un enlace) Define la dirección física de los nodos Construye los “frames” También debe involucrarse con el orden en que lleguen los
frames, notificación de errores físicos, reglas de uso del medio físico y el control del flujo en el medio.
Es diferente de acuerdo a la topología de red y al medio utilizado.
Dispositivos de Red
NIC (Network Interface Card)
Dispositivos de Red
NIC (Network Interface Card)
Dispositivos de Red
Puente (Bridge)
Dispositivos de Red
Puente (Bridge)
Dispositivos de Red
Switch
Dispositivos de Red
Switch
Nivel Físico (Capa 1)
Define las características mecánicas, eléctricas y funcionales para establecer, mantener, repetir, amplificar y desactivar conexiones físicas entre nodos
Acepta un “chorro” de bits y los transporta a través de un medio físico (un enlace)
Nivel de voltaje, sincronización de cambios de voltaje, frecuencia de transmisión, distancias de los cables, conectores físicos y asuntos similares son especificados en esta capa.
Dispositivos Capa 1
Repetidor (Repeater)
Dispositivos Capa 1
Concentrador (Hub)
Dispositivos Capa 1
Concentrador (Hub)
Modelo OSI
Capas de Host vs. Capas de Medios
Capas de Host
Proporcionan una entrega
precisa de los datos entre
los computadores
Capas de Medios
Controlan la entrega física
de mensajes a través de la
red
Modelo OSI
Las dos únicas capas del modelo con las que el usuario interactúa son la primera capa la: Física, y la última capa: la de Aplicación.
Modelo OSI
Abarca los aspectos físicos de la red (cables, hubs, y el resto de los dispositivos que conforman el entorno físico de la red).
Ejemplo: Ajustar un cable mal conectado.
*Telecommunication Standards Organizations
International Telecommunications Union - Telecommunication Standardization Sector (ITU-TSS). Formerly called the Consultative Committee on International Telegraph and Telephone (CCITT)
International Organization for Standards (ISO). Member of the ITU, makes technical recommendations about data communications interfaces.
American National Standards Institute (ANSI) Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Internet Engineering Task Force (IETF) Electronic Industries Association (EIA) National Institute of Standards and Technology (NIST) National Exchange Carriers Association (NECA) Corporation for Open Systems (COS) Electronic Data Interchange -(EDI) of Electronic Data Interchange for
Administration Commerce and Transport (EDIFACT).
*Internet Engineering Task Force
A protocol proposed by a vendor
IETF working group study the proposal
IETF issues a request for comment (RFC)
IETF reviews the comments
IETF proposes an improved RFC
The proposed standard becomes a draft
standard if two or more vendors adopt it
The RFC becomes a proposed standard
Una arquitectura de protocolo es la estructura en capas de hardware y software que soporta el intercambio de datos entre sistemas y soportes de aplicaciones distribuidas, como el correo electrónico y transferencia de archivos.
En cada capa de una arquitectura de protocolo, uno o más protocolos comunes son implementadas en sistemas de comunicación. Cada protocolo proporciona un conjunto de reglas para el intercambio de datos entre sistemas
La arquitectura de protocolo más utilizado es el conjunto de protocolos TCP / IP, que consta de las siguientes capas:, acceso físico de red, Internet, transporte y aplicación.
Otra arquitectura de protocolo importante es el modelo OSI de siete capas.
Los mensajes al enviar BAJAN en la arquitectura de capas y al recibir SUBEN.
Ing. José Miguel Menéndez S, Msc
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