PDF de programación - Tema 1 - Redes de Ordenadores e Internet

Bloque I: Introducción

Tema 1: Redes de Ordenadores

e Internet

Índice

• Bloque I: Introducción

– Tema 1: Redes de Ordenadores e Internet

• ¿Qué es Internet?
• ¿Qué es una red?
• Arquitectura de red
• Modelo OSI

• Referencias

– Capítulo 1 de “Redes de Computadores: Un enfoque 

descendente basdado en Internet”. James F. Kurose, Keith 
W. Ross. Addison Wesley, 2ª edición. 2003.

– IEFT: http://www.ietf.org

RC ­ Bloque I ­ Tema 1

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¿Qué es Internet?

ISP local

ISP nacional

Red de una empresa

RC ­ Bloque I ­ Tema 1

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¿Qué es Internet?

•

•

•

•

Desde el punto de vista hardware y software:
– Host, routers y enlaces de comunicación
– Protocolos: TCP/IP

Desde el punto de vista de los servicios:

–

–

Internet permite a aplicaciones distribuidas intercambiar datos entre ellas. Por 
ejemplo: telnet, e­mail, navegación Web, aplicaciones P2P, juegos, …
Internet proporciona dos servicios para las aplicaciones distribuidas: fiable y orientado 
a conexión y no fiable sin conexión.

– En Internet no es posible establecer cuánto tiempo se necesita para enviar datos 

desde el emisor al receptor.

Tipos de redes (cableadas o inalámbricas):
– Broadcast: canal de comunicación compartido  posibilidad de múltiples 

destinatarios (broadcast o multicast). Redes pequeñas en general.

– Punto a punto: canales de comunicación dedicados para la comunicación entre dos 

máquinas.

Tipos de redes según su longitud:

– Redes de Área Local (10m­1Km): LAN (Local Area Network)

• Medio compartido, 10 Mbps, 100 Mbps, 1Gbps (p.e. Ethernet/IEEE802.3)

– Redes de Área Metropolitana (10Km): MAN (Metropolitan Area Network)

• Suelen utilizar tecnologías similares a las LAN.

– Redes de Área Extendida (>10 Km): WAN (Wide Area Network)

• Compuestas habitualmente de líneas de transmisión y elementos de 

• Las líneas transportan los bytes y los elementos de conmutación conectan dos o 

conmutación.

más líneas de transmisión.

RC ­ Bloque I ­ Tema 1

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¿Qué es una red?

• Conmutación de circuitos: cuando dos nodos se quieren 

comunicar se establece una conexión terminal a terminal.
– Los recursos (buffers, ancho de banda, …) necesarios se 

reservan a lo largo del recorrido.

– La reserva se mantiene durante la sesión.
– Por ejemplo: redes de telefonía.

• Conmutación de paquetes:

– No hay reserva de recursos.
– Los mensajes de la sesión utilizan los recursos bajo 

demanda  Pueden tener que esperar para poder utilizar 
los recursos.

– Por ejemplo: Internet.

• Mixtas: ATM Aunque una conexión haga una reserva puede 

tener que esperar por los recursos.

RC ­ Bloque I ­ Tema 1

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Redes de conmutación de circuitos
• Multiplexación por división en frecuencia (FDM)

Frecuencia

B

Señal 1
Señal 2
Señal 3

Bandas

de

guarda

Tiempo

• Multiplexación por división en el tiempo (TDM)

Frecuencia

Intervalos de
sincronización

B

Señal

1

Señal

2

Señal

3

Señal

1

Una trama

RC ­ Bloque I ­ Tema 1

Tiempo

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Redes de conmutación de paquetes

• Se dividen los mensajes originales en paquetes.
•
•

Los paquetes se envían a través de los enlaces y los routers.
Los routers utilizan la técnica de transmisión de almacenamiento y reenvío:
– El router debe recibir el paquete completo antes de poder transmitir el 
primer bit hacia el siguiente destino  Retardo de almacenamiento y 
reenvío

• Para cada enlace, el router dispone de un buffer de salida (o cola de salida), 

que almacena los paquetes a enviar por ese enlace.
– Retardo de cola: si el enlace está ocupado con la transmisión de otro 

mensaje  Esperar

– Pérdida de paquetes: si la cola está llena  Es necesario descartar algún 

paquete (p.e. el último en llegar).

• Redes de datagramas: el envío de paquetes se realiza en base a la dirección de 

destino.
– No se mantiene información sobre el estado de las conexiones en los 

routers.

• Redes de Circuito Virtual (CV): el envío de paquetes se realiza en base al 

número de circuito virtual.
– Los conmutadores mantienen información del estado de las 

comunicaciones entrantes: interfaz de entrada ­ etiqueta de entrada – 
interfaz de salida – etiqueta de salida (p.e. X.25, Frame Relay, ATM)

RC ­ Bloque I ­ Tema 1

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Redes de conmutación de paquetes

• Tipos de retardo en las redes de conmutación de paquetes:

– Retardo de procesamiento: tiempo requerido por el router para 
examinar la cabecera y determinar hacia donde seguir el paquete.

– Retardo de cola: tiempo de espera para ser transmitido (en el 

– Retardo de transmisión: tiempo para transmitir todos los bits del 

buffer de salida).

paquete al enlace

– Retardo de propagación: tiempo necesario para propagarse 
desde el inicio del enlace hasta el final del enlace (= siguiente 
router).

• Ejemplo retardo de propagación vs retardo de transmisión

Retardo de 
transmisión

Retardo de 
propagación

Datos

Datos

Datos

Datos

Datos

Retardo de 
procesamiento

Retardo de cola

RC ­ Bloque I ­ Tema 1

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Redes de acceso y medio físico

•

El acceso a la red se divide en tres clases:
– Acceso residencial: conecta sistemas terminales del hogar a la red.

• Modem telefónico, acceso de banda ancha (DSL – Digital Subscriber 

Line o HFC – Hybrid Fiber Coaxial Cable)

– Acceso de empresa: conecta sistemas terminales de una empresa u 

organismo a la red.

• Se utilizan LANs para conectar al sistema terminal al router.
• Ethernet conmutada (10 – 100 Mbps, o incluso 1 ó 10 Gbps).

– Acceso móvil: conecta terminales móviles a la red.

• Wireless LAN: los usuarios móviles transmiten y reciben a través de 

una estación base (punto de acceso).

• Redes de acceso sin cable de área amplia: WAP (Wireless Access 

Protocol), UMTS

• Medios de transmisión:

– Guiados

• Par trenzado: UTP y STP
• Cable coaxial
• Fibra óptica

– No guiados

• Canales de radio terrestres (p.e. WIFI, GPRS, 3G, …)
• Canales de radio satélite

RC ­ Bloque I ­ Tema 1

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En resumen, una red es …

• Redes de telecomunicación:

– Redes de conmutación de circuitos

• Multiplexación por división en frecuencia (FDM)
• Multiplexación por división en el tiempo (TDM)

– Redes de conmutación de paquetes

• Redes con Circuitos Virtuales
• Redes de datagramas

• Entonces, ¿cuál es mejor … para conectar dos ordenadores?

– Enlace de 1 Mbps compartido por varios usuarios.
– Cada usuario pasa por períodos de actividad (genera datos a 100 Kbps) e 

inactividad.

– Un usuario está activo el 10% del tiempo.
– Conmutación de circuitos: máximo 10 usuarios (10 x 100 Kbps = 1 Mbps).
– Conmutación de paquetes: si hay 35 usuarios, la probabilidad de que haya 

más de 10 usuarios activos simultáneamente es de 0.0004.

• El 99.96% de los casos, la tasa de llegada de datos será inferior a 1 

Mbps.

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¿Qué es un protocolo?

•

Toda actividad en Internet que implica a dos o más entidades remotas que se 
comunican está gobernada por un protocolo.

• Protocolo: formato y orden de los mensajes intercambiados entre dos o más 

entidades que se comunican, así como las acciones que se toman en la 
transmisión y recepción de un mensaje o evento.
– Conjunto de mensajes válidos
– Significado de cada mensaje: sintáctico (campos que contiene + formato) y 

semántico (significado + acciones)

• Un protocolo también se puede ver como un proveedor de servicio:

– Entidades pares usan un protocolo para ofrecer un servicio a una entidad 

superior.

– La interfaz de servicio (de las entidades pares) oculta los detalles del 

protocolo(s) usados para proveer el servicio.

– Por ejemplo, el protocolo FTP ofrece un servicio de transferencia de 

ficheros fiable.

• Diferencia entre Servicio y Protocolo:

– Las entidades utilizan los protocolos para implementar el servicio que ha 

sido solicitado por el usuario.

– Deben ser independientes: podría cambiarse el protocolo sin necesidad de 

que lo note el usuario (sin cambiar el servicio).

– Concepto similar a Definición e Implementación de módulos en los 

lenguajes de programación.

RC ­ Bloque I ­ Tema 1

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Protocolo

Interfaz
SAP

Servicio

Arquitectura de red

• Arquitectura de red: conjunto 

de protocolos y capas que 
permiten la comunicación entre 
ordenadores.

• Protocolo: formato de 
mensajes + reglas de 
intercambio de estos mensajes 
entre entidades pares de una 
arquitectura de red.
Interfaz: comunicación definida 
por un conjunto de primitivas y 
servicios que ocurre entre pares 
de capas adyacentes.

•

• SAP: Service Access Point
• Pila de protocolos (Protocol 

Stack): lista de protocolos 
usados por un sistema.

• Medio físico: el medio a través 
del cual la comunicación ocurre.

RC ­ Bloque I ­ Tema 1

Medio físico

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Pila de protocolos

•
•

•

•

•

Conjunto niveles de protocolos
Cada nivel hace uso del nivel inferior y proporciona un servicio al nivel superior:

– P.e., el protocolo de transferencia de ficheros utilizado por protocolo de e­mail. Pila de 

protocolos: e­mail, transferencia ficheros y transferencia paquetes.

Los detalles de implementación de un nivel quedan ocultos al resto de los niveles:

– La implementación de un protocolo puede cambiar sin afectar a las capas superiores.

Ventajas de la estructuración en nivel y protocolos:

– Un problema complejo se descompone en piezas pequeñas:

• P.e. WWW (HTTP) está en un nivel por superior a TCP e IP y utiliza DNS, ARP, 

DHCP, RIP, OSPF, BGP, PPP, ICMP.

– Abstracción de los detalles de implementación:

• Separación de implementación y especificación.
• Se puede cambiar la implementación y mantener la interfaz del servicio.

– Compartimiento por múltiples niveles superiores los servicios de una capa inferior.

Inconvenientes:

– Ocultación de información:

principio de layering

• Si no se aplica, los cambios en un nivel implican cambiar todo Violación del 

– Balance entre ocultación de información y rendimiento del sistema:

• Una capa superior puede optimizar su rendimiento conociendo el funcionamiento 

de la capa inferior.

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Modelo de refere