PDF de programación - Una breve introducción a las Redes 3

Una breve introducción a las Redes 3

Sistemas Distribuidos – ITInformática (UVA)

César Llamas Bello - Febrero 2003

Algunos esquemas de esta presentación están tomados de:

Instructor’s Guide for Coulouris, Dollimore and Kindberg Distributed
Systems: Concepts and Design Edn. 3 cuyo copyright pertenece a

Addison-Wesley Publishers 2000

Índice

Protocolo de red
Pila de protocolos OSI
Parámetros de medida de prestaciones
Hardware de red
Pila de protocolos Internet

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

2

1

Protocolo de red

{reglas} + {formatos de datos}
Lenguaje para la comunicación
Para la construcción de un protocolo nos

valemos de otras capas inferiores

Los protocolos de red están enraizados en

niveles físicos como el hardware de red
real
• Protocolo ISO/OSI (Open Systems

Interconect)

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

3

Pila de protocolos OSI

Aplicación: Interfaces de aplicación

• Httpd, ftpd, SMTP, CORBA IIOP

Presentación: representación de datos en la red, ...

• Secure Sockets (SSL), CORBA DR, RPC DR

Sesión: conexiones, encriptado, ...
Transporte: Mensaje -> paquetes, ...

• TCP, UDP

Red: tramas de red, rutado, ...

• IP, circuitos virtuales ATM

Enlace de datos: transmisión de paquetes entre máquinas

conectadas directamente, manejo de errores, ...
• MAC Ethernet, Célula ATM, PPP

Físico: Hardware, interfaces físicos con la red, ...

• Señales Ethernet, ISDN, ...

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

4

2

Pila de protocolos OSI

Protocolos

Aplicación
Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de datos

Físico

Red

Aplicación
Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de datos

Físico

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

5

Pila de protocolos OSI
Máquina 2

Máquina 1

Máquina

Aplicación

variantes

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Aplicación

Presentación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Sesión

Transporte

Red

Enlace de datos

Enlace de datos

Enlace de datos

Enlace de datos

Físico

Físico

Físico

Físico

Máquina

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Red

Red

Aplicación

Máquina

Aplicación

Presentación

Presentación

Sesión

Transporte

Sesión

Transporte

Aplicación

Presentación

Sesión

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

6

3

Parámetros de medida de prestaciones de red

Latencia: tiempo para transferir un mensaje

vacío

Ancho de banda(Tasa de transferencia de

datos): capacidad de bits/tiempo
• Tiempo de transferencia: latencia + (longitud

mensaje/tasa de transferencia)

Los parámetros de prestaciones varían

mucho en función de: LAN, WAN, ...

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

7

Hardware de red

Nodos

• CPU, NIC (+device driver), memoria

+ Enlace

• par trenzado, coaxial, fibra óptica,

microondas, ...

+ Topología

• anillo, bus, retículo, ...

+ Protocolo de acceso al medio

• Aloha, paso de testigo, ...

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

8

4

Ethernet (LAN)

Protocolo de acceso al medio:

• CSMA/CD: carrier sense multiple access with collision

detection

Prestaciones: 10-100 Mbits
Tipos de cable usuales:
10Base-5 (coaxial grueso)
10Base-2 (coaxial fino)
10Base-T (par trenzado)

• El segmento máximo de 1500 m.

Admite tecnología de conmutación (switched

Ethernet)

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

9

Dispositivos de conexión para la red

Repetidor (repeater) (Concentrador) (Hub)

• Propaga la señal de un segmento de red a otro igual
• No bloquea la propagacion de conexiones
Puente (bridge) (Conmutador) (Switch)

• Dirige las tramas de nivel de enlace de una red

físicamente diferente de otra

• No hay rutado

Enrutador (Router)

• Dirige los paquetes de red una red a otra

Pasarela (Gateway)

• Recontruye paquetes de una a otra pila de protocolos

de nivel alto

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

10

5

Dispositivos de conexión para la red (ii)

repeater

H

H

bridge

H

Token-ring

H

H

H

H

H

subred

H

Ethernet

H

subred

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

11

Dispositivos para la conexión de red

C. Red

C. de Enlace
de datos

Router
Pasa tráfico a nivel 3

Bridge (Switch)
Si pasa tráfico a nivel 2

Token-ring

Thin-Ethernet

C. Física

Thick-Ethernet

Repeater (Hub)
Repite tráfico a nivel 1

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

12

6

Visión simplificada de la red de Informática del QMW

Router del
campus

138.37.95.240/29
Subred

138.37.95.241

Router/
cortafuegos

Hammer

Subred de profesores

138.37.88

138.37.88.251

Subred de estudiantes
138.37.94

138.37.94.251

Servidor de
cálculo

Bruno
138.37.88.249
Servidor de
llamadas
Henry
138.37.88.230
Servidor de
archivos
Hotpoint
138.37.88.162
Servidor
Web
Copper
138.37.88.248

Subred

Subred

Servidor de archivos/

pasarela

Custard

138.37.94.246

Impresoras

Otros

servidores

Hub

Hub

Computadores
de sobremesa

138.37.88.xx

Computadores
de sobremesa

138.37.94.xx

Router del
campus

138.37.95.248/29

Subred

138.37.95.249

Sickle
Router/

cortafuegos

Ethernet 100 Mbps
Ethernet 1.000 Mbps

Subred: Conmutador Ethernet

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

13

Otras tecnologías LAN

FDDI (fiber distributed data interface)

• Token ring
• 100 Mb/s a >1Gb/s
• 100 km de longitud máxima
• Doble anillo, tolerancia a la rotura en uno

ATM

• 600 Mb/s a Gigabits
• Longitud ilimitada
• Ancho de banda: permite establecer garantíassobre

la calidad de servicio (QoS)
• No es un medio compartido.

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

14

7

☎
Conectividad de área extensa

Por orden de coste

• Modem de alta velocidad (+- 56 kb/s)
• ADSL, ISDN (RDSI) (64 a 128 kb/s)
• T1 (1.5 Mb/s)
• T3 (30xT1=45 Mb/s)
• OC-1 (51.8 Mb/s)
• ...
• OC-12 (622 Mb/s)
• ...

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

15

Resumen tipos de redes por alcance

Alcance

Velocidad (Mbps)

Latencia (ms)

LAN

WAN

MAN

WLAN

WWAN

Internet

1-2 kms

Mundial

2-50 kms

0.15-1.5 km

Mundial

Mundial

10-1000

1-10

0.010-600

100-500

1-150

2-11

0.010-2

0.010-2

10

5-20

100-500

100-500

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

16

8

Pila de protocolos de transporte sobre IP

IP (Internet Protocol)
La pila ISO/OSI es un buen modelo de

referencia pero no tiene por qué
implementarse comercialmente.

La pila TCP,UDP/IP es la preferida porque

hay implementaciones gratuitas (BSD)
desde un principio.

Las direcciones de identificadores de

comunicación son:
• (puerto, dirección IP)

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

17

Transporte sobre IP

Aplicación

Mensajes

Streams

UDP

TCP

Paquetes UDP

Paquetes TCP

IP

Interfaz de red

Datagramas IP

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

18

9

Encapsulación en tramas por capas

Marco Ethernet

Cabecera Ethernet

Cabecera IP

IP

TCP

Cabecera TCP

puerto

Mensaje de la aplicación

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

19

IP - direcciones

Versiones IPv4 (32 bits), IPv6 (128 bits)
Dirección de interfaz de red en IPv4

• 11000001 00100000 11011000 00001001
• 193.32.216.9 en formato DDN

Dirección de red en IPv4 (o prefijo de red)
• 223.1.1.xxx ≡ 223.1.1.0/24 (reserva 24 bits)

Red IP: 1ó+ interfaces de red y 1ó+ routers

dentro de una dirección de red.
• Es un sistema autónomo.

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

20

10

IP – rangos de direcciones IPv4

32 bits

A

B

C

0

10

Red

Red

Host

Host

110

1110

Red

Host

Dirección de multidifusión

1.0.0.0 a
127.255.255.255
128.0.0.0 a
191.255.255. 255
192.0.0.0 a
223.255.255.255
224.0.0.0 a
239.255.255.255

27 redes clase A de 224 direcciones
214 redes clase B de 216 direcciones
221 redes clase C de 28 direcciones

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

21

Direcciones CIDRizadas

IETF introduce en 1993 el Rutado
Interdominio sin Clases (Classless
Interdomain Routing, CIDR)
• Se permite cualquier cantidad a.b.c.d/x
• Permite contruir subredes a placer dentro de

un dominio administrativo de una red.

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

22

11

Protocolos de transporte sobre IP
UDP (User Datagram Protocol

• Sin conexión

Establecimiento rápido

• Orientado a datagramas (de hasta 64 kb)
Hay que hacer el particionado en la aplicación
Y tener cuidado con el MTU en routers (Maximum

Transfer Unit)

• Sin detección de pérdidas, ni de tramas duplicadas

Hay que controlar los errores en la aplicación

• ni control de flujo

Hay que reordenar los paquetes en destino

09/04/2003

Sistemas Distribuidos (I.T.Informática - UVA (c) César Llamas Bello 2003)

23

Protocolos de trans