Tema5

REDES DE COMPUTADORES

TEMA 5 ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

ÍNDICE 1. 2. 3. 4. 5.

INTRODUCCIÓN OBJETIVOS DE LAS REDES ESTRUCTURA DE RED PROTOCOLOS AQUITECTURA DE PROTOCOLOS – ARQUITECTURA OSI – ARQUITECTURA TCP/IP

2 ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

1

1. INTRODUCCIÓN 1

2

3

Grandes Mainframes Miniordenadores sin conectar

Redes de PCs

3

ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

DEFINICIÓN DE RED • Definición: – Entendemos por red de ordenadores a una colección interconectada de ordenadores autónomos. Se entiende que dos ordenadores está interconectados si son capaces de cambiar información.

Flujo de información

NO

Nota: no son una red de ordenadores el servidor del que cuelgan sus terminales remotos 4 ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

2

DEFINICIÓN DE RED • Sistema distribuido: – La existencia de múltiples ordenadores es transparente al usuario.

• Red de ordenadores: – El usuario trabaja explícitamente con una máquina.

• La diferencia radica en el software más que en el hardware. • Los sistemas distribuidos son casos especiales de redes de computadores en el que el software da un alto grado de transparencia.

Red ordenadores

Sistema distribuido

5 ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

REDES DE COMPUTADORES

TEMA 5.2 Objetivos de las Redes

3

2. OBJETIVOS DE LAS REDES • Compartir recursos: Información accesible desde cualquier localización. • Fiabilidad: Información replicada para que en caso de fallo se pueda seguir trabando. • Ahorro económico: Los equipos más pequeños tienen una mejor relación costo/rendimiento que los grandes ordenadores. La ampliación mediante la incorporación de nuevos equipos es mucho más barata.

Oficina

•LAN (Local Area Networks, Redes de área local o redes locales). •MAN (Metropolitan Area Networks, Redes de área metropolitana). •WAN (Wide Area Networks, Redes de área extensa). 7 ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

REDES DE COMPUTADORES

TEMA 5.3 Estructura de una Red

4

3. ESTRUCTURA DE RED IMPs

Subred de Comunicaciones

Límite de la subred

Líneas de transmisión Elementos de conmutación

Subred de Comunicaciones

Elementos de Conmutación IMP

Hosts

(Procesadores de intercambio de mensajes)

salidas

Hosts máquinas destinadas a ejecutar programas de usuario

entradas dato

9 ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

DISEÑOS DE SUBREDES Según el tipo de conexión entre los IMPs

•Redes punto a punto

a) b) c) d) a)

b)

c)

Estrella Anillo Árbol Irregular

d)

Existen varios cables, a los extremos de cada cable hay un IMP Si no existe enlace entre dos IMPs la información deberá enviarse a través de un tercero

•Redes de difusión Satélite

a) b) c) a)

b)

Se utiliza un canal común Sobre todo en redes locales

Bus Satélite Anillo

c)

10

Se utiliza una DE dirección saber quien debe leer la información ARQUITECTURA REDESpara DE COMPUTADORES

5

TIPOS DE REDES • LAN Nodos de comunicación

• MAN

Red de área amplia

• WAN

Sistema destino

Sistema origen

Fuente

Transmisor

Sistema transmisión

Receptor

Destino

Red de área local

11 ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

REDES DE ÁREA EXTENSA (WAN) • Extensa área geográfica. • Requiere atravesar rutas de acceso público. • Utiliza parcialmente circuitos proporcionados por proveedores de servicios de telecomunicación.

12 ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

6

REDES DE ÁREA LOCAL (LAN) • Dimensiones reducidas • Cobertura pequeña: – Típica de edificios o conjunto de edificios próximos.

• Normalmente pertenece a la entidad propietaria de los dispositivos conectados a la red. • Mayor cantidad de transmisión de datos. • Utilización de sistemas de difusión. • Reciente introducción de sistemas de conmutación y ATM.

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REDES DE COMPUTADORES

TEMA 5.4 Protocolos

7

4. PROTOCOLOS • Para la comunicación entre dos entidades situadas en diferentes sistemas es necesario la definición y utilización de un protocolo. • Ejemplos de entidades son: aplicaciones, sistemas de gestión de bases de datos, gestores de correo, etc. • Ejemplos de sistemas son: computadores, terminales, sensores, etc. • Dos entidades que se comunican necesitan hablar el mismo idioma, y saber cuándo se comunica y cómo se comunica. • El conjunto de reglas que gobiernan el intercambio de información entre dos entidades se denomina protocolo. Orden de los mensajes

Formato del mensaje cabecera

datos

CRC

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REDES DE COMPUTADORES

TEMA 5.5 Arquitecturas de Protocolos

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5. ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS • La comunicación entre entidades es una tarea compleja que se debe dividir en subtareas o módulos. • Las comunicaciones involucran 3 agentes: – Aplicaciones, computadores y redes.

• Organización en 3 niveles: – Capa de acceso a red, que trata el intercambio de datos entre el computador y la red a la que está conectado. – Capa de transporte, que tiene como función básica el intercambio de datos de forma segura entre la aplicación fuente y el destino. – Capa de aplicación que contiene las diferentes aplicaciones del usuario. Computador 1 Aplicación Transporte Acceso a Red

Protocolo de Aplicación Protocolo de Transporte Protocolo de acceso a Red

Computador 2 Aplicación Transporte Acceso a Red

Red de Comunicaciones

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ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS Location A I like rabbits

Location B

Message

Philosopher

J'aime bien les lapins

3

2

1

3

L: Dutch Ik vind konijnen leuk

Fax #--L: Dutch Ik vind konijnen leuk

Information for the remote translator

Information for the remote secretary

Translator

Secretary

L: Dutch Ik vind konijnen leuk

Fax #--L: Dutch Ik vind konijnen leuk

Arquitectura filósofo-traductor-secretaria

2

1

18

ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

9

ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS Información de la cabecera de transporte Destino Número de secuencia del PDU de transporte Código de detección de errores

P.D.U (Protocol Data Unit)

La aplicación divide la información a transmitir Computador 1

Computador 2

Aplicación

Aplicación

Transporte

Transporte PDU Transporte

Acceso Red

Acceso Red PDU Acceso

Cabecera Contiene información de control como: control de errores, destino, tipo de paquete

Paquete cabecera

datos

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ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS • Jerarquización en capas: – Cada capa realiza un conjunto de funciones necesarias para comunicarse con otros sistemas. – Cada capa se sustenta en la capa inmediatamente inferior, la cual realizará funciones más primitivas. – Cada capa proporciona servicios a la capa inmediatamente superior. – Los cambios en una capa no implicarán cambios en las otras capas.

20 ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

10

AQUITECTURAS DE PROTOCOLOS

Aplicación Aplicación

Presentación Sesión Transporte

Transporte (TCP)

Red

Internet (IP)

Enlace de Datos

Acceso a red

Física

Física

Arquitectura TCP/IP

Arquitectura OSI

21 ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

ARQUITECTURA OSI Nombre de la unidad intercambiada 7

Aplicación

Interfase 6

Presentación

5

Sesión

4

Transporte

3

Red

Protocolo de aplicación Protocolo de presentación Protocolo de sesión Protocolo de transporte

Aplicación

APDU

Presentación

PPDU

Sesión

SPDU

Transporte

TPDU

Red

Paquete Trama

Límite de comunicación de la subred Red

Red

Protocolo interno de la subred 2

Enlace

Enlace

Enlace

Enlace

1

Física

Física

Física

Física

Hostal A

IMP

IMP

Protocolo IMP - Capa red del hostal Protocolo IMP - Capa enlace del hostal Protocolo IMP - Capa física del hostal

Bit

Hostal B

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ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

11

MODELO DE REFERENCIA OSI • Los principios para establecimiento de las 7 capas fueron los siguientes: – Una capa se creará en situaciones en donde se necesita un nivel diferente de abstracción. – Cada capa deberá efectuar una capa bien definida. – La función que realizará cada capa deberá seleccionarse con la intención de definir protocolos normalizados internacionalmente. – Los límites de las capas deberán seleccionarse tomando en cuenta la minimización del flujo de información a través de los interfases. – El número de capas deberá ser lo suficientemente grande para que funciones diferentes no tengan que ponerse juntas en la misma capa, y lo suficientemente pequeño para que su arquitectura no llegue a ser difícil de manejar. 23 ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

CAPAS OSI • Capa física: – Se encarga de la interfaz física entre los dispositivos: • • • •

Mecánica. Eléctrica. Funcional. De procedimiento.

• Capa del enlace de datos: – Proporciona los medios para activar, mantener y desactivar el enlace. – Detección y control de errores. – La capa adyacente superior puede suponer que la transmisión está libre de errores.

24 ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

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CAPAS OSI • Capa de red: – Transferencia de información hasta el destino. – Las capas superiores no necesitan conocer la transmisión de datos subyacente. Tampoco necesitan conocer las tecnologías de conmutación utilizadas para conectar los sistemas.

• Capa de transporte: – – – – – –

Intercambio de datos entre los sistemas finales. Libre de errores. En orden. Sin pérdidas. Sin duplicaciones. Calidad de servicio o QoS. 25

ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

CAPAS OSI • Capa de sesión: – – – –

Control de diálogo entre aplicaciones. Disciplina de diálogo. Agrupamiento. Recuperación.

• Capa de presentación: – Codificación y formato de los datos. – Compresión de los datos. – Cifrado de datos.

• Capa de aplicación: – Medio para que los programas de aplicación accedan al entorno OSI. 26 ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

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TRANSMISIÓN EN OSI Proceso emisor

Proceso receptor Datos

Capa de aplicación

Capa de aplicación

AH Datos

Protocolo de aplicación

Capa de PH Datos presentación Protocolo de presentación Capa de Protocolo SH Datos sesión de sesión Capa de TH Datos transporte Capa de red Capa de enlace Capa física

NH DH

Capa de presentación Capa de sesión Capa de transporte Capa de red

Datos Datos

DT

Bits

Trayectoria real de la transmisión de datos ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

Capa de enlace Capa física

27

UTILIZACIÓN DE UN RETRANSMISOR

28 ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

14

SERVICIOS OSI

29 ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

SERVICIOS OSI

30 ARQUITECTURA DE REDES DE COMPUTADORES

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SERVICIOS OSI • Servicio orientado a conexión: – Se basa en el modelo telefónico.

• Servicio sin conexión: – Se basa en el sistema postal.

• Primitiva de servicio: – Un servicio está formalmente especificado por primitivas (operaciones). – Las primitivas indican al servicio que debe realizar una acción o notifican la acción realizada por una entidad par. Primitiva

Significado

Solicitud o Request

Una entidad desea que el servicio realice un trabajo

Indicación o Indication

Una entidad es informada acerca de un evento

Respuesta o Response

Una entidad desea responder a un evento

Confirmación o Confirm

Una entidad va a ser informada acerca de su solicitud

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SERVICIOS OSI EMISOR

RED

CONNECT.request Conexión

RECEPTOR

CONNECT.indication CONNECT.response

CONNECT.confirm DATA.request DATA.indication Transferencia

DATA.request DATA.indication

Desconexión

DISCONNECT.request DISCONNECT.indication

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ARQUITECTURA TCP/IP • Arquitectura comercial dominante. • Con más éxito que la estructura OSI. • Desarrollada gracias al esfuerzo investigador financiado por el Departamento de Defensa de Estados Unidos. • Internet está construida sobre el conjunto de protocolos TCP/IP.

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ARQUITECTURA TCP/IP • Capa de aplicación: – Comunicación entre procesos o aplicaciones de computadores separados.

• Capa de transporte extremo-a-extremo (TCP/UDP): – Transferencia de datos extremo-a-extremo. – Puede incluir mecanismos de seguridad (TCP). – Oculta los detalles de la red, o redes subyacentes.

• Capa Internet (IP): – Encaminamiento de los datos hasta su destino.

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ARQUITECTURA TCP/IP • Capa de acceso a la red: – Sirve de interfaz lógica entre un sistema final y una subred.

• Capa física: – Medio de transmisión. – Tasa de señalización y codificación.

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UNIDADES DE DATOS EN TCP/IP

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PROTOCOLOS DE LA FAMILIA TCP/IP

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