PDF de programación - Protocolos, arquitecturas y estándares

ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS
Área de Ingeniería Telemática

Protocolos, arquitecturas y

estándares

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios

3º Ingeniería de Telecomunicación

Temario

Introducción

1.
2. Arquitecturas, protocolos y estándares
3. Conmutación de paquetes
4. Conmutación de circuitos
5. Tecnologías
6. Control de acceso al medio en redes de área local
7. Servicios de Internet

Temario

Introducción

1.
2. Arquitecturas, protocolos y estándares
3. Conmutación de paquetes
4. Conmutación de circuitos
5. Tecnologías
6. Control de acceso al medio en redes de área local
7. Servicios de Internet

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ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS
Área de Ingeniería Telemática

Elementos de la red

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Elementos


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Hosts = end systems
• PCs, estaciones,

teléfonos, PDAs,

servidores, tostadoras, TVs, etc.
• Ejecutan aplicaciones de red (...)
•
Forman el borde (edge) de la red
• Conectados con

la

red mediante

enlaces de comunicaciones
– Fibra, cobre, radio, satélite
– Tasa de transmisión (bps) ≅ ancho de

banda (bandwidth)

• Veremos Servicios:

– Los principios de funcionamiento de
aplicaciones clásicas de Internet (Web,
e-mail, FTP, etc.)

– También los fundamentos del servicio

telefónico tradicional

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Elementos


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•
•

•

Conmutadores
•
•
•

Conmutadores telefónicos
Routers en el caso de Internet
Interconectados mediante
comunicaciones
Forman el núcleo (core) de la red
Emplean rutas o caminos (paths) dentro de la
red (…)

enlaces

de

Veremos arquitecturas:
– En la toma de decisiones en los conmutadores
– En la organización de la red
– En el cálculo de los caminos
– Arquitectura interna de los conmutadores

Router

Servidor

Estación Usuario

móvil

Router

Servidor

Estación Usuario

móvil

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Elementos

Protocolos
• Controlan el envío y la recepción de

información

• Entre las aplicaciones (HTTP, FTP)
• Entre los hosts (UDP, TCP)
• Entre los nodos (IP, ICMP)

• Veremos algunos de

TCP/IP (Internet)

la

familia

Router

Servidor

Estación Usuario

móvil

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P

ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS
Área de Ingeniería Telemática

Protocolos, Servicios, Interfaces

Capas de protocolos

¡Las redes son complejas!
• Muchos elementos:

– Hosts
– Conmutadores
– Enlaces de diferente tipo
– Aplicaciones
– Hardware, software

• ¿Hay alguna

forma de
organizar las estructura de la
red?

• ¿O al menos la forma de

explicarla?

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Capas de protocolos

Analogía
• Usuario escribe una carta
• La deja en su buzón e
indica a su asistente para
quién es

• El asistente añade una
el

portada
remitente y destinatario

indicando

To: B
From: A

• La envía a

la oficina

remota mediante un fax

Capas de protocolos

• Llega a

destino

la oficina

• La recibe el secretario
• Retira la portada y la
coloca en el buzón del
destinatario

• La recoge el usuario

• Hemos separado

tareas

las

To: B
From: A

Capas de protocolos

• Los asistentes ofrecen un servicio simple realizando

tareas más complicadas para ello

• Se comunican entre ellos mediante un protocolo

– Información adicional al mensaje (portada)
– Encapsulación y desencapsulación

Interfaz

To: B
From: A

To: B
From: A

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¿Qué es un protocolo?

Un protocolo humano y uno de redes de ordenadores:

Hola
Hola
¿Tienes
hora?

14:00
Gracias

De nada

tiempo

TCP connection
req
TCP connection
response
Get http://www.tlm.unavarra.es

<file>
FIN
OK, FIN

¿Qué es un protocolo?

• Todas las comunicaciones están gobernadas por

protocolos

• Especifican:

– Los mensajes a enviar
– El formato de los mensajes
– Las acciones a llevar a cabo ante ciertos mensajes o ciertos

eventos

• Controlan por ejemplo:

– El camino que va a seguir un paquete de origen a destino
– El formato de los datos por el cable
– La velocidad a la que se envían datos
– Cómo se le pide una página web a un servidor


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¿Por qué capas?

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• Sistemas complejos
• Una estructura ayuda en
de

la
funciones y relaciones

identificación

• La modularización facilita
y
el mantenimiento
actualización del sistema
– Cambio en una capa es

transparente a las demás

Capa 7

Capa 6

Capa 5

Capa 4

Capa 3

Capa 2

Capa 1

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Servicios y protocolos

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Capa N+1

Protocolo

Capa N+1

Interfaz

Servicio

Capa N

Protocolo

Capa N

Interfaz

Servicio

Capa N-1

Protocolo

Capa N-1

Servicios y protocolos

• PDU = Protocol Data Unit
• Bloque de datos que intercambian dos entidades

(N+1)-PDU

Capa N+1

Protocolo

(N+1)-PDU

Capa N+1

Interfaz

Servicio

Entidad

Capa N

Protocolo

Capa N

Interfaz

Servicio

Capa N-1

Protocolo

Capa N-1

Funciones

• Funcionalidades ofrecidas por los protocolos

– Encapsulado
– Segmentación/fragmentación y reensamblado
– Control de la conexión
– Entrega en orden
– Control de flujo
– Control de errores
– Direccionamiento
– Multiplexación
– Servicios de transmisión

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Encapsulado

La PDU contiene también datos de control

•
• Suele ser una cabecera (header) (. . .)
• En ocasiones una cola (trailer) o ambas

Capa N+1

(N+1)-PDU

(N+1)-PDU

Capa N+1

HN

Datos

HN

Datos

N-PDU

Capa N

Capa N

Capa N-1

Capa N-1

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Encapsulado

• Típicos datos de control:

– Direcciones
– Códigos para la detección de errores
– Control del protocolo (según los servicios ofrecidos)

Capa N+1

(N+1)-PDU

(N+1)-PDU

Capa N+1

HN

Datos

HN

Datos

N-PDU

Capa N

Capa N

Capa N-1

Capa N-1

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Fragmentación y reensamblado

• Un nivel puede imponer a otro una MTU
• MTU = Maximum Transfer Unit
• Motivos:

– La tecnología en cuestión está diseñada para unos tamaños

máximos o incluso constantes

– Control de errores más eficiente a menor PDU
– Uso de medio compartido más equitativo
– Menores recursos de memoria en el receptor
– Necesidad de interrumpir para tráfico de control

Capa N+1

(N+1)-PDU

(N+1)-PDU

Capa N+1

HN

Datos

HN Datos’

HN Datos
HN Datos’

Capa N

Capa N-1

MTU

Capa N

Capa N-1

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Fragmentación y reensamblado

• Desventajas:

de control

(interrupciones)

– Cuanto menor es el bloque mayor es la proporción de información

– A menores bloques mayor número de llegadas por segundo

– Mayor tiempo de procesado invertido para la misma información


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Capa N+1

(N+1)-PDU

(N+1)-PDU

Capa N+1

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Datos

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HN Datos
HN Datos’

Capa N

Capa N-1

MTU

Capa N

Capa N-1

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Control de la conexión

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• Servicio de datagramas:
cada PDU es independiente

Entidad de
protocolo

Entidad de
protocolo

• Servicio

orientado
existe

a
conexión:
una
asociación lógica entre las
entidades extremo
• Se dan varias fases
– Establecimiento

de

la

conexión (…)

Solicitud de conexió