PDF de programación - Tema 1: Repaso de Fundamentos

RSTC - Redes y Servicios de Telecomunicación
Grado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación



Tema 1: Repaso de Fundamentos



Peterson - Davie: 1.3, 1.5

Portal Moodle

©DIT-UPM. Algunos derechos reservados.
Este material se distribuye bajo licencia Creative Commons :

http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed

RSTC 2014/2015 - T1 Repaso de fundamentos

2

Contenido

• Topología de la red:

• Enlace, Redes e Interconexión de redes (Internet)

• Arquitectura de la red:

• Topología + Torres de protocolos

• Modelos arquitecturales: OSI y TCP/IP.

• La arquitectura de Internet

• Prestaciones:
• Fiabilidad

• “Bandwidth”, “Delay” y “Delay x Bandwidth”

• Latencia percibida.

• “Jitter”

RSTC 2014/2015 - T1 Repaso de fundamentos

3

Topología de la red: Enlaces

Topología = Elementos físicos (equipos + medios) y su interconexión

Enlaces directos

Un medio físico interconecta dos
equipos en sus extremos

Enlaces compartidos

Un medio físico interconecta
diferentes equipos que están
conectados al mismo.

RSTC 2014/2015 - T1 Repaso de fundamentos

4

Topología de la red: Redes y su interconexión

Redes = Es necesario utilizar
diferentes medios físicos y
equipos para interconectar los
usuarios conectados.

Internet introduce
la red de redes

La topología se representa en
diferentes niveles de
abstracción:

Equipos + Medios + Redes

RSTC 2014/2015 - T1 Repaso de fundamentos

5

Topología de la red: Regular e Irregular

Las topologías se identifican con
figuras regulares

Estrella, anillo, bus, árbol,
Interconexión total



-- Ejemplos de uso --

o vienen determinadas por
aspectos geográficos y/o de tráfico
y son, por tanto, irregulares.

RSTC 2014/2015 - T1 Repaso de fundamentos

6

Arquitectura de la red

Arquitectura de red = Topologías +
Funciones especificas de cada (tipo de) equipo

Funciones de los equipos = Organizadas y descritas en
términos de protocolos y torres de protocolos



Protocolo = Función en una red
que requiere de dos o más
equipos y la posibilidad de que
se intercambien datos.



Torre de protocolos = Agregado de
funciones (protocolos) organizadas
jerárquicamente, cada una se abstrae
para ofrecer un servicio a la de nivel
superior apoyándose en el que obtiene
del nivel inferior.

RSTC 2014/2015 - T1 Repaso de fundamentos

7

Arquitectura de la red: Ejemplo de Torre de Protocolos

Cada nivel con una o varias funciones.

(función ~ protocolo)

RSTC 2014/2015 - T1 Repaso de fundamentos

8

Arquitectura de la red: OSI y TCP/IP

Modelos de "Torre de protocolos" = Un marco para poder “estandarizar”.

Dos modelos: ISO–OSI y TCP/IP

Modelo ISO-OSI

Aplicación del modelo TCP/IP
(Grafo de protocolos)

RSTC 2014/2015 - T1 Repaso de fundamentos

9

Arquitectura de red de Internet

Diferentes (tipos de) equipos, y de medios, cada uno con sus

correspondientes torres de protocolos

Usuarios domésticos, granjas de servidores, DSLAMs, IXPs, CMTSs, “bridges”, “routers” …….

RSTC 2014/2015 - T1 Repaso de fundamentos

10

Arquitectura de la red: Encapsulado, PDUs y SDUs

Comunicaciones físicas y comunicaciones virtuales.

a
ñ
a
d
e

C
a
b
e
c
e
r
a
s

p
r
o
p
i
a
s


E
n
c
a
p
s
u
a
d
o
:


l

C
a
d
a

n
v
e
l



i

SDU

PDU

RSTC 2014/2015 - T1 Repaso de fundamentos

11

PDU: Protocol Data Unit
SDU: Service Data Unit

Prestaciones: Fiabilidad

En las redes se producen múltiples errores:

•

•

•

•

•

•

De bit (“1” pasa a “0” o viceversa)

De ráfaga (secuencias de bits con muchos errores)

De paquete (se pierden por congestión)

De “enlace” o “nodo”

Desórdenes de paquetes

Duplicaciones de paquetes

Las redes pueden resolverlos (fiables)
y/o no resolverlos (no fiables).

Las aplicaciones pueden decidir qué servicio usar.

RSTC 2014/2015 - T1 Repaso de fundamentos

12

Prestaciones: “Bandwidth” (Ancho de Banda)

Dos acepciones:

• Ancho de una banda de frecuencias
• Número de bits por segundo que se pueden transmitir

por un determinado enlace de comunicaciones

 1 Mbps = 1 x 106 bits/seg. ~ 1 x 220 bits/seg.

 1 x 10-6 segundos para transmitir un bit (ancho del bit)

1 μs

 Para 2 Mbps: El ancho del bit es 0.5 x 10-6 segundos.

0,5 μs

RSTC 2014/2015 - T1 Repaso de fundamentos

13

Prestaciones: “Delay” (Retardos)

Latency (“Delay”) = Propagación + transmisión + colas.

• Propagación = distancia / velocidad de la luz en el medio.
• Transmisión = tamaño del mensaje en bits / “bandwidth”

RoundTripTime (También un “Delay”)
• Significativo para algunos protocolos
• RTT = Suma de tiempo ida y vuelta

de un mensaje muy corto

Latencia percibida (por un usuario  QoE)
Depende de los parámetros anteriores y de la
información a transmitir, como se muestra en la
curva.

RSTC 2014/2015 - T1 Repaso de fundamentos

14

Prestaciones: “Delay” x “Bandwidth”

(Recuerde: Dependiendo del caso, “delay” puede ser Latencia o RTT)

• Un enlace entre dos procesos equivale a un tubo hueco.

•
•

“delay” = longitud del tubo
“bandwidth” = anchura del tubo.

• Capacidad del tubo (cantidad de bits) = “delay” x “bandwidth”
• Ejp.: “delay” 50 ms y“bandwidth” de 45 Mbps ~ 280 KB

Tipo de enlace

“bandwidth”

Distancia

Round Trip
Delay (RTT)

RTT x bandwidth

Módem (PSTN)

56 kbps

Wífi

Satélite

54 Mbps

45 Mbps

Fibra (USA EtE)

10 Gbps

10 km

50 m

35000 Km

4000 Km

87 μs

0.33 μs

230 ms

40 ms

5 bits

18 bits

10 Mb

400 Mb

RSTC 2014/2015 - T1 Repaso de fundamentos

15

Prestaciones: Importancia del “Delay” y del “Bandwidth”

Latencia percibida:

• En aplicaciones interactivas => Es sensible al RTT (Web)

• En aplicaciones masivas => Es sensible al “bandwidth” (Descargas)

“Baja velocidad”: Datos >> Capacidad del tubo (“delay” x “bandwidth”).

“Alta velocidad”: Datos << Capacidad del tubo (“delay” x “bandwidth”).

“delay” = 100 ms

“delay” = 100 ms

RSTC 2014/2015 - T1 Repaso de fundamentos

16

Prestaciones: “Jitter” y otras definiciones

“Jitter”, mide la variabilidad de la latencia (segundos)

•
• Las aplicaciones multimedia son sensibles al “jitter”

Otras definiciones:

• Caudal (“throughput”) =



Tamaño de transferencia / Tiempo de transferencia (bps)

• Tiempo de transferencia =



[nxRTT (arranque transf.)] + (Tamaño de transf. / “bandwidth”) (seg.)

RSTC 2014/2015 - T1 Repaso de fundamentos

17

Resumen

Se ha visto:

• Qué compone el “hardware” de la red: Equipos, medios, redes.

• Cómo se organiza (topologías) en función de sus aplicaciones y/o de

su tráfico.

• Las funciones de las redes y su caracterización como protocolos

• La “Arquitectura” de la red: Topologías + Organización de los

protocolos en torres jerárquicas.

• Parámetros que cuantifican las prestaciones de las redes.



RSTC 2014/2015 - T1 Repaso de fundamentos

18