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Redes de Com
putadoras:IntroducciónMaterial traducido
por:Dr. Víctor
J. S
osa vjsosa@
ieee.orgtom
adodel capítulo
1 del libro:
3e
r Ed
ició
n
4ta
Ed
ició
n
Introducción1-1
tomado
del capítulo1 del libro:
Computer N
etworking: A Top D
own Approach
Featuring the Internet, 3
rdedition.
Jim
Kurose, Keith RossAddison-W
esley, July 2004.
4ta edición: Abril/2007
co
pyrig
ht 1
99
6-2
005
J.F
Ku
rose
an
d K
.W. R
oss, A
ll Rig
hts
Re
se
rved
4ta
Ed
ició
n
Capítulo 1: IntroducciónObjetivo:
�Fam
iliarizarse con la term
inología�
Se verán los detalles
con más profundidad
durante el curso
Visión general:�
¿qué es la Internet?�
¿qué es un protocolo?�
Contorno de la red�
Núcleo de la red
Redes de acceso, medio físico
Introducción1-2
durante el curso�
Estrategia:�
utilizar Internet com
o ejemplo
Núcleo de la red
�Redes de acceso, m
edio físico�
Estructura de Internet/ISPs
�eficiencia: pérdida, retardo
�Protocolos en Capas, m
odelos de servicio
�Modelado de la red
Capítulo 1: temas
1.1 ¿qué es la internet?1.2
Contorno de la red1.3
Núcleo de la red
1.4 redes de acceso y medio físico
Introducción1-3
1.4 redes de acceso y medio físico
1.5estructura de Internet e IS
Ps1.6
retrasos y pérdidas en redes de paquetes conm
utados1.7
niveles de protocolos, modelos de
servicios1.8
Historia
¿Qué es la Internet?
backboneIS
Ps
regionalIS
Ps
•Red de redes:jerarquía ligeram
ente acoplada
•Enlaces de com
unicación: fibra, cobre, radio, satelite
Introducción1-4
local ISPs
•enterprise•cam
pus, ...
end systems
•hosts, servers•pdas, m
obiles
•routers:retransm
isión de paquetes
•Sistem
as finales corren aplicaciones en redes
•protocolos:TCP, IP,
HTTP, FT
P, PPP, ...
qué es la Internet: una visión general�
Millones de dispositivos
conectados: hosts=
sistemas finales
�corriendo aplicaciones de red
�Enlaces de com
unicación
local ISP
routerworkstation
servidorEstación m
óvil
Introducción1-5
�Enlaces de com
unicación�
fibra, cobre, radio, satelite�
Tasa de transferencia =
ancho de b
anda
�routers:retransm
isión de paquetes (trozos de datos)
regional ISP
Red de la com
pañía
Artículos para Internet
interesantes
Cu
ad
ro p
ara
foto
co
n IP
http
://ww
w.c
eiv
a.c
om
/
Tosta
dor h
abilita
do p
ara
la W
eb +
Pro
nóstic
o d
el tie
mpo
Introducción1-6
Se
rvid
or W
eb
má
s p
eq
ue
ño
de
l mu
nd
oh
ttp://w
ww
-ccs.c
s.u
ma
ss.e
du
/~sh
ri/iPic
.htm
lTe
léfo
no
s IP
�protocolos
control de envío y recepción de m
ensajes�
e.g., TCP, IP, H
TTP, FT
P, PPP
�Internet: “red de redes”�
Vagamente jerarquizada
Internet pública versus
local ISP
routerworkstation
servermobile
qué es la Internet: una visión general
Introducción1-7
�Internet pública versus intranet privada
�Estándares de Internet�
RFC: Request for comments
�IET
F: Internet Engineering Task Force
�www.ietf.org
company
network
regional ISP
¿Qué es Internet? una visión de servicio
�Infraestructura de com
unicaciones que hace posible aplicaciones distribuidas:�
Web, em
ail, juegos, e-com
merce, com
partir archivos�
Servicios de com
unicación proporcionados a las
Introducción1-8
proporcionados a las aplicaciones:�
Orientada a no conexión (no
fiable) �
Orientada a conexión (fiable)
¿qué es un protocolo?Protocolos hum
anos:�
“¿qué hora es?”�
“hacer una pregunta”�
presentarse
… envío específico de
Protocolos de red:�
Máquinas en lugar de
humanos
�Toda la actividad de
comunicación en
Internet es gobernada
Introducción1-9
… envío específico de mensajes
… acciones específicas tom
adas a partir de recibir un m
ensaje u otro evento
Internet es gobernada por los protocolos
Los protocolos definen el formato,
orden de mensajes recibidos y
enviados entre entidades en la red, y las acciones tom
adas al recibir y transm
itir mensajes
¿qué es un protocolo?Un protocolo hum
ano y un protocolo de redes de computadoras:
Hola
Hola
TCP connectionrequest
TCP connection
Introducción1-10
P:¿algunos otros protocolos hum
anos?
Hola
¿Qué
hora es?2:00
TCP connection
responseGet http://w
ww.aw
l.com/kurose-ross
<file>tiem
po
Una m
irada más de cerca a la
estructura de la red:�
Contorno de red:aplicaciones y hosts
�Nucleo de la red:
�routers
Introducción1-11
�routers
�Red de redes
�Redes de acceso, medio físico:
enlaces de com
unicación
El contorno de red:�
Sistem
as finales (hosts):�
Corren programas de
aplicación�
e.g. Web, em
ail
�Modelo cliente/servidor
�Los clientes solicitan
Introducción1-12
�Los clientes solicitan servicios y son atendidos por servidores que siem
pre perm
anecen activos�
e.g. Web brow
ser/server; em
ail client/server
�Modelo de igual a igual:
�mínim
o (o nulo) uso de servidores dedicados
�e.g. G
nutella, KaZaA
, Skype
Contorno de red: servicios orientados a conexión
Objetivo:transferencia de datos entre sistem
as finales�
handshaking:iniciar (preparar para)
Servicio T
CP[RFC 793]�
fiable, flujo ordenado de datos�
Manejo de pérdida:
confirmación y
retransmisión
Introducción1-13
(preparar para) transferencia de datos�
Hola, contestar hola en
el protocolo humano
�iniciar “estado”
en dos host com
unicandose
�TCP -
Transm
ission Control Protocol �
Servicio orientado a
conexión de Internet
retransmisión
�Control de flujo:�
El emisor no satura
receptor�
Control de congestión:�
Los emisores “dism
inuyen la tasa de envío” cuando la red está congestionada.
Ojetivo:transferir datos entre sistem
as finales�
Igual que el anterior!�
UDP-User D
atagram
Protocol [RFC 768]: Sin conexión
Algunas aplicaciones que usan T
CP:�
HTTP (W
eb), FTP (file
transfer), Telnet
(remote login), S
MTP
(email)
Contorno de red: servicios sin conexión
Introducción1-14
Protocol [RFC 768]: �
Sin conexión
�Transferencia de
datos no fiable�
Sin control de flujo
�Sin control de
congestión
(remote login), S
MTP
(email)
Algunas aplicaciones que usan U
DP:
�stream
ing media,
teleconferencias, DNS,
Telefonía Internet .
Capítulo 1: temas
1.1¿qué es la internet?
1.2Contorno de la red
1.3Núcleo de la red
1.4 redes de acceso y medio físico
Introducción1-15
1.4 redes de acceso y medio físico
1.5estructura de Internet e IS
Ps1.6
retrasos y pérdidas en redes de paquetes conm
utados1.7
niveles de protocolos, modelos de
servicios1.8
Historia
El núcleo de la red
�Malla de routers
interconectados�
La pregunta básica:¿cóm
o se transferirán los datos en la red?
Circuitos conmutados:
Introducción1-16
�Circuitos conm
utados:circuito dedicado por llam
ada: red telefónica�
Conmutación de
paquetes:los datos son envíados por la red en “bloques” discretos.
Núcleo de la red: Circuitos
conmutados
Recursos reservados de extrem
o a extremo
para la “llamada”
�Ancho de banda del enlace,
capacidad del conmutador
Introducción1-17
�Recursos dedicados: no com
partidos�
Eficiencia del tipo circuito virtual (eficiencia garantizada)
�Iniciación de llam
ada requerida
Núcleo de la red: circuitos
conmutados
Recursos de red (e.g., ancho de banda) dividido (repartido) en “partes”
�partes que se asignan a
�La división del ancho de banda en partes puede ser:�
División por
frecuencia (FDM)
Introducción1-18
�partes que se asignan a cada llam
ada�
La parte de recurso perm
anece inactiva si no es utilizada por el propietario de la llam
ada (no com
parte)
frecuencia (FDM)
�División por tiem
po (T
DM)
*TDM: T
ime d
ivisio
n multip
lexer
FDM: F
requency divisio
n multip
lexer
Conmutación de circuitos: FD
M y T
DM
FD
M
frequencia
tiem
po
TD
M
4 u
suario
s
Eje
mplo
:
Todoslosesp
acio
sde
colores
iguales
son
dedica
dosaunpar
enlace
Introducción1-19
TD
M
frecuencia
tiem
po
ConFDM,cadacircu
itocontin
uamenteobtien
eunafra
ccióndelanchodebanda.
Con
TDM,el
circu
itoobtien
etodo
elancho
debanda
perió
dica
mente
en
interv
alosdetiempobrev
es(esto
sinterv
alosseconocen
comoslo
ts)
dedica
dosaunpar
emiso
r-receptor
específico
(circuito)
frame
slot
Ejemplo num
érico
�Cuánto tom
a enviar un archivo de 640 Kbits del host A
al host B sobre una red de circuitos conm
utados si:�
Suponem
os que todos los enlaces en la red usan TDM con
marcos de 24 slots.
�El enlace tiene una tasa de transm
isión de 1.536 Mbps
Introducción1-20
�El enlace tiene una tasa de transm
isión de 1.536 Mbps
�Se lleva 500 m
seg para establecer el circuito de extremo
a extremo
•R= Cada circuito tiene una tasa de transm
isión de 1.536Mbps/24 =
64Kbs.•
Así que tom
a 640Kb/64Kbps = 10 segs•
Agregam
os el tiempo de establecer el circuito =10s +0.5s= 10.5s
–Nótese q
ue el tiem
po de tran
smisió
n es in
dependien
te del n
úmero
de en
laces. El
tiempo de tran
smisió
n sería 1
0seg
si el circuito
de ex
tremo a ex
tremo pasa a trav
és de u
n en
lace o cien
enlaces.
Otro ejem
plo numérico
�Cuánto tom
a enviar un archivo de 640Kbits del host A
al host B sobre una red de circuitos conm
utados si:�
El enlace tiene una tasa de transmisión de 1.536
Mbps.
Introducción1-21
Mbps.
�Cada enlace usa FD
M con 24
canales/frecuencias�
Se lleva 500 m
seg para establecer el circuito de extrem
o a extremo
Núcleo de la red: Conm
utación de paquetesCada flujo de datos entre
extremos es dividido en
paquetes�
Los paquetes de los usuarios A,
B comparten los recursos de la
red�
Cada paquete utiliza el total del ancho de banda del enlace.
Disputa de recursos:
�La dem
anda de recursos puede exceder el m
onto disponible
�congestión: cola de paquetes, esperan por usar el enlace
Introducción1-22
�Cada paquete utiliza el total del ancho de banda del enlace.
�Los recursos son utilizados conform
e se van necesitando
paquetes, esperan por usar el enlace
�Alm
acenaje y retransmisión:
los paquetes viajan un salto a la vez�
El nodo recibe un paquete com
pleto antes de retransm
itirlo
Dividir el ancho de banda en
“partes”Asignación dedicada
Reservación de recursos
Conmutación de paquetes: M
ultiplexado estadístico
A
B
C10 M
b/sEthernet
1.5 Mb/s
Multiplex
ado estad
ístico
Cola de paquetes esperando por el
45 Mb/s
Introducción1-23
La secuencia de paquetes de A y B no siguen un orden periódico, el orden es aleatorio o
estadístico, es compartido en dem
anda �multiplexado estadístico.
El multiplexado estadístico contrasta con el T
DM. Ya que en este últim
o cada host obtiene el m
ismo espacio de tiem
po(slot) en un frame giratorio.
DE
esperando por elenlace para salir
�L = longitud en bits
�Q = núm
ero de enlaces�
R = capacidad de transmisión del enlace (bps)
�Si asum
imos que el tiem
po en la cola y el tiempo de
propagación no es considerable, entonces enviar un
Introducción1-24
propagación no es considerable, entonces enviar un paquete de un host A
a un host B tomará en ser
transmitido en el prim
er enlace L/R seg, más el
tiempo en ser transm
itido en los Q-1 enlaces
restantes. Esto significa añadir Q-1 veces el
tiempo de store and forw
ard. Así el total del
retraso sería: QL/R
Conmutación de paquetes vs conm
utación de circuitos
�Con enlace de 1 M
b/s�
Cada usuario: �
Emite 100 Kb/s cuando
esta “activo”�
activo 10% del tiem
po
La conmutación de paquetes perm
ite que más usuarios utilicen
la red!
Introducción1-25
�Conm
utación de circuitos: �
Máxim
o 10 usuarios�
Conmutación de paquetes:
�Si hay 35 usuarios, la
probabilidad de que haya 10 activos sim
ultáneamente es m
enor que .0017* con lo cual se puede llegar atender a m
ás de 10 usuarios.
N usuarios
Enlace de 1 Mbps
35
10
0.110* 0.9
25
n! 3
5!
------------------------
* 0
.110* 0.9
25 = 0.00134
(n-m
)!m! 2
5! *
10!
*
Packet switching versus circuit sw
itching
�Es bueno para datos en rafagas�
Compartir recursos
�Más sim
ple, no hace inicialización de llamada
�Congestión excesiva:retraso y pérdida de paquetes
¿Es la conmutación de paquetes el ganador garantizado?Introducción
1-26
Congestión excesiva:retraso y pérdida de paquetes�
Se necesitan protocolos para una transferencia fiable de
datos, control de congestion�
P: ¿Como proveer de un com
portamiento sim
ilar al de circuitos?�
Garantías de ancho de banda necesarias para aplicaciones de
audio/video�
Todavía es un problem
a en investigación
P: Alguna analogía que se pudiera hacer con los hum
anos en lo que refiere a recursos reservados (conm
utación de circuitos) versus asignación por demanda (conm
utación de paquetes)? Restaurantes
Conmutación de paquetes: store-and-
forward
�Tom
a L/R segundos transm
itir (sacar) paquetes de L bits en enlaces de R bps
ejemplo:
�L = 7.5 M
bits�
R = 1.5 Mbps
RR
RL
Introducción1-27
bps�
El paquete en su totalidad debe llegar al router antes de que pueda ser transm
itido al próximo
enlace: store and forward�
retardo = 3L/R (asumiendo
un retardo de propagación igual a cero)
�R = 1.5 M
bps�
retardo = 15 seg
Se verá m
ás sobre el retardo después …
Redes de conmutación de paquetes:
retransmisión
�Objetivo:m
over paquetes a través de ruteadores desde una fuente a un destino.�
Se presentan varios algoritm
os para seleccionar caminos.
�Redes de datagram
as:�
La dirección destinoen el paquete determ
ina el siguiente salto
Introducción1-28
salto�
Las rutas pueden cambiar durante la sesión
�analogía: al conducir, cuando pedim
os orientación
�Redes de circuitos virtuales:�
Cada paquete lleva una etiqueta (ID del circuito virtual), la
etiqueta determina el siguiente salto
�Cam
ino predeterminado al m
omento de la inicialización,
permanece fijo durante la llam
ada�
Los routers mantienen el estado por llam
ada
Conmutación de paquetes y
mensajes
�¿Em
isión de paquetes o mensajes?
�Considerar m
ensaje de 7.5Mb de longitud
�Entre la fuente y el destino hay dos sw
itches y 3 enlaces. Cada enlace transmite a
1.5Mbps.
�Se asum
e que no hay congestión en la red.�
Cuanto tiempo se requiere para m
over el mensaje de la fuente al destino, utilizando
conmutación de m
ensajes y conmutación de paquetes?
�Se tom
a 5seg en mover el m
ensaje de la fuente al primer sw
itch, debido a que se usa el store and forw
ard no puede empezar a trasnm
itir el mensaje hasta que no haya llegado
Introducción1-29
store and forward no puede em
pezar a trasnmitir el m
ensaje hasta que no haya llegado todo. U
na vez que el primer sw
itch ya recibió el primer m
ensaje completo, tom
a 5segs mover el m
ensaje del primer sw
itch al segundo switch. S
iguiendo esta lógica toma 15
segundos mover el m
ensaje de la fuente al destino.�
Ahora haciendo lo m
ismo con paquetes: podem
os dividir el mensaje en 5,000 paquetes,
donde cada paquete mide 1.5Kbits. S
e asume que no hay congestión en la red.
�Tom
a 1mseg (1.5Kbits/1500Kbps= .001seg) m
over el primer paquete de la fuente al
primer sw
itch. Tom
a 1mseg m
overlo del primer sw
itch al segundo. De esta m
anera, el segundo paquete llega al prim
er switch en 2m
seg. Siguiendo esta lógica, el últim
o paquete es com
pletamente recibido en el prim
er switch en 5,000m
seg = 5seg. Ya que el últim
o paquete aún necesita ser transmitido en dos enlaces m
ás, éste será recibido en un total de 5.002seg en el destino final.
�Obtenem
os una reducción en tiempo de 3 veces!!
Taxonom
ía de redesRedes de
Telecom
unicaciones
Redes de circuitos conm
utadosRedes de
conmutación de paquetes
Introducción1-30
FDM
TDM
redesde Cir. Vir.
Redes de datagram
as
•Las
redesde
datagramas
noprestan
elservicio
combinado
tantoorientado
ala
conexióncom
ono
orientadasala
conexión•Internet
proveeam
bosservicios
alas
aplicaciones,orientado
ala
conexión(T
CP)y
No
orientadoa
laconexión
(UDP)
Capítulo 1: temas
1.1¿qué es la internet?
1.2Contorno de la red
1.3Núcleo de la red
1.4 redes de acceso y medio físico
Introducción1-31
1.4 redes de acceso y medio físico
1.5estructura de Internet e IS
Ps1.6
retrasos y pérdidas en redes de paquetes conm
utados1.7
niveles de protocolos, modelos de
servicios1.8
Historia
Redes de acceso y medio físico
P: ¿Como conectar
sistemas finales al
router? �
Redes de acceso residencial�
Redes de acceso institucional (escuela, com
pañía)
Introducción1-32
(escuela, compañía)
�Redes de acceso inalám
brico
Considerar: �
El ancho de banda de la red de acceso (bits por segundo)
�¿com
partido o dedicado?
Acceso residencial: acceso punto a punto
�Vía m
odem (D
ialup) �
Acceso directo al router en 56Kbps
(a menudo m
enos) �
No podem
os navegar y hablar al mism
o tiempo: no podem
os estar siem
pre en línea
Introducción1-33
siempre en línea
�ADSL:asym
metric digital subscriber line
�Hasta 1 M
bps de flujo de subida �
Hasta 8 M
bps de flujo de bajada �
FDM: 50 kH
z -1 M
Hz para flujo de bajada
4 kHz -
50 kHz para flujo de subida
0 kHz -
4 kHz para teléfono ordinario
Acceso residencial: cable m
odems
�HFC: hybrid fiber coax
�asim
étrico: flujo de bajada de hasta 30M
bps, y de subida de 2 Mbps
�Una red
de cable y fibra enlaza las casas con el router del proveedor de servicio (IS
P)
Introducción1-34
router del proveedor de servicio (ISP)
�despliegue: disponible vía com
pañías de TV por
cable
Acceso residencial: cable m
odems
Introducción1-35
Dia
gra
m: h
ttp://w
ww
.ca
ble
da
taco
mn
ew
s.c
om
/cm
ic/d
iagra
m.h
tml
Arquitectura de red por cable: visión general
Típicam
ente de 500 a 5,000 casas
Introducción1-36
ca
sa
Co
mp
añ
ía d
e c
ab
le
Re
d d
e d
istrib
ució
np
or c
ab
le (s
imp
lifica
da
)
Arquitectura de red por cable: visión general
Introducción1-37
ca
sa
Co
mp
añ
ía d
e c
ab
le
Re
d d
e d
istrib
ució
np
or c
ab
le (s
imp
lifica
da
)
Arquitectura de red por cable: visión general
se
rvido
r(es)
Introducción1-38
ca
sa
Co
mp
añ
ía d
e c
ab
le
Re
d d
e d
istrib
ució
np
or c
ab
le (s
imp
lifica
da
)
Arquitectura de red por cable: visión general
Ca
na
les
VIDEO
VIDEO
VIDEO
VIDEO
VIDEO
VIDEO
DATA
DATA
CONTROL
12
34
56
78
9
FDM:
Introducción1-39
Ca
na
les
ca
sa
Co
mp
añ
ía d
e c
ab
le
Re
d d
e d
istrib
ució
np
or c
ab
le (s
imp
lifica
da
)
Acceso institucional: red de área local
�Una red de área local(LA
N)
de compañías/universidades
conectan a los sistemas
finales con el router�
Ethernet:Un enlace com
partido o
Introducción1-40
�Un enlace com
partido o dedicado conecta al sistem
a final con el router�
10 Mbs, 100M
bps, Gigabit
Ethernet�
LANs: verem
os detalles más
adelante
Redes de acceso inalámbrico
�Una red de acceso inalám
brico com
partida conecta un sistema
final con el router.�
Conectados vía una estación base (conocidos com
o“access point”) �
wireless LA
Ns:
802.11b (WiFi): 11 M
bps
Estaciónbase
router
Introducción1-41
�802.11b (W
iFi): 11 Mbps
�Acceso inalám
brico en redes de m
ayor alcance�
Son proporcionadas por
operadores de telecom
unicaciones�
3G ~ 384 kbps
�W
AP/G
PRS en Europa
base
Hosts
móviles
Redes caseras
Los componentes típicos de una red casera:
�ADSL o cable m
odem�
router/firewall/N
AT
�Ethernet
�Punto de acceso inalám
brico
Introducción1-42
Punto de acceso inalámbrico
Punto deacceso
Laptopssin cables
router/firew
allcablemodem
a/desdecom
pañía decable
Ethernet
Medio físico
�El Bit: es propagado entre un par em
isor/receptor�
Enlace físico:lo que hay entre transm
isor y receptorMedio guiado:
Par trensado (TP)
�Consta de dos cables de cobre aislados�
Categoría 3: cable telefónico tradicional, Ethernet a 10 M
bps�
Categoría 5:
Introducción1-43
�Medio guiado:
�Cuando las señales se propagan en m
edios sólidos: cobre, fibra, coaxial
�Medio no guiado:
�Cuando las señales se propagan librem
ente, e.g., radio
�Categoría 5: Ethernet a 100M
bps
Medio físico: coaxial, fibra
Cable coaxial :�
Dos conductores de
cobre concentricos�
bidireccional�
Banda base:Un sólo canal en el cable
Fibra óptica:�
Fibra de vidrio llevando pulsos lum
inosos. Cada pulso un bit.�
Operación de alta velocidad:�
Transm
isiones punto a punto en alta velocidad (e.g., 10’s-100’s G
ps)
Introducción1-44
�Un sólo canal en el cable
�Heredado de Ethernet
�Banda ancha:�
Múltiples canales en el
cable�
HFC (H
ybrid Fiber Coaxial -
Cisco)
100’s Gps)
�Tasa de error baja: los
repetidores están suficientemente
separados; inmune a ruido
electromagnético.
Medio físico: radio
�Señal transportada en
el espectro electrom
agnético�
No hay cable físico
�bidireccional
Tipos de enlace de radio:
�Micro ondas terrestre
�e.g. canales de hasta 45 M
bps
�LA
N(e.g., W
ifi) �
2Mbps, 11M
bps, 54 Mbps
Área am
plia(e.g., celular)
Introducción1-45
�Efectos am
bientales en la propagación:�
reflexión�
obstrucción por objetos�
interferencias
�Área am
plia(e.g., celular)
�e.g. 3G
: unos cientos de kbps
�satelital�
Canal de Kbps a 45Mbps (o
multiples canales pequeños)
�Retardo de 270 m
seg de punto a punto
�geosincronización vs baja altitud
Capítulo 1: temas
1.1¿qué es la internet?
1.2Contorno de la red
1.3Núcleo de la red
1.4 redes de acceso y medio físico
Introducción1-46
1.4 redes de acceso y medio físico
1.5estructura de Internet e IS
Ps1.6
retrasos y pérdidas en redes de paquetes conm
utados1.7
niveles de protocolos, modelos de
servicios1.8
Historia
Estructura de Internet: red de redes
�Vagam
ente jerarquizada�
En el centro: “nivel-1” ISPs (e.g., Prodigy,M
CI, Sprint,
AT&T
, Cable y Wireless), covertura
nacional/internacional�
Se tratan entre ellas com
o igualesnivel-1 proveedores
Introducción1-47
Se tratan entre ellas com
o iguales
nivel 1 ISP
nivel 1 ISPnivel 1 IS
P
nivel-1 proveedores que se interconectan de m
anera privada
NAP
nivel-1 proveedores que se conectan tam
bién con puntos de acceso de redes públicas (N
APs)
Nivel-1 IS
P: e.g., Sprint
Red del backbone de Sprint
en los estados unidos
Seattle
Tacom
a
DS
3 (45 Mb
ps)
OC
3 (155 Mb
ps)
OC
12 (622 Mb
ps)
OC
48 (2.4 Gb
ps)
Introducción1-48
Atlan
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Cd. Juárez
Reynosa
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Backbone de la red CU
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Introducción1-49
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México
Guadalajara
Monterrey
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bit
Estructura de Internet: red de redes
�IS
Ps “nivel-2” : ISPs m
ás pequeños (a menudo regionales)
�Se conectan con uno o m
ás ISPs del nivel 1, posiblem
ente con otros IS
Ps nivel 2
Tier-2 IS
PLos IS
Ps nivel-2
ISPs nivel-2
también puede
Introducción1-51
Tier 1 IS
P Tier 1 IS
PTier 1 IS
P
NAP
Tier-2 IS
PTier-2 IS
P
Tier-2 IS
PTier-2 IS
P
Tier-2 IS
P
Los ISPs nivel-2
pagan a los ISPs
nivel 1 por conectividad al resto de internet�
El ISP nivel-2
es cliente del proveedor IS
P nivel 1
también puede
interactuar privadam
ente con otros interconectandose vía el N
AP
Estructura de Internet: red de redes
�IS
Ps “nivel-3” e ISPs locales
�Es la red donde se da el últim
o salto (“acceso”), el más cercano a los
sitemas finales
nivel-2 ISP
localIS
PlocalIS
PlocalIS
P
localIS
Pnivel 3IS
PLos IS
Ps nivel
Introducción1-52
nivel 1 ISP
nivel 1 ISPnivel 1 IS
P
NAP
nivel-2 ISP
nivel-2 ISP
nivel-2 ISP
nivel-2 ISP
nivel-2 ISP
ISP
ISP
localIS
PlocalIS
PlocalIS
P
localIS
P
Los ISPs nivel
3 y locales son clientes de los IS
Ps de niveles superiores, los cuales los conectan al resto de Internet
Red del campus de la U
niv. de Massachussetts
Introducción1-53
Estructura de Internet: red de redes
�Norm
almente un paquete puede viajar a través de
muchas redes.
Tier-2 IS
P
localIS
PlocalIS
PlocalIS
P
localIS
PTier 3IS
P
Introducción1-54
Tier 1 IS
P Tier 1 IS
PTier 1 IS
P
NAP
Tier-2 IS
PTier-2 IS
P
Tier-2 IS
PTier-2 IS
P
Tier-2 IS
P
ISP
ISP
localIS
PlocalIS
PlocalIS
P
localIS
P
Capítulo 1: temas
1.1¿qué es la internet?
1.2Contorno de la red
1.3Núcleo de la red
1.4 redes de acceso y medio físico
Introducción1-55
1.4 redes de acceso y medio físico
1.5estructura de Internet e IS
Ps1.6
retrasos y pérdidas en redes de paquetes conm
utados1.7
niveles de protocolos, modelos de
servicios1.8
Historia
¿Cómo ocurren los retrasos y las
pérdidas en los paquetes?Situaciones que ocurren en los buffers de los routers al m
anejar sus colas de paquetes�
La tasa de llegada de paquetes al enlace excede la capacidad del enlace de salida
�Los paquetes esperan su turno en la cola.
Paquete siendo transmitido (retraso)
Introducción1-56
A
B
Paquete siendo transmitido (retraso)
Paquete encolado(retraso)
Buffer disponible: algunos paquetes que llegan serán desechados (pérdida) si no hay suficient espacio en el bufer
Cuatro fuentes de retrasos
�1. procesam
iento en el nodo:�
Verifica errores en bits�
Determ
ina el enlace de salida
�2. Cola�
Tiem
po esperando por salir en el enlace
�Depende del nivel de
congestión del router
Introducción1-57
A
BProcesam
ientoen el nodo
cola
Retraso en redes conmutadas de
paquetes3. Retraso en transm
isión:�
R= ancho de banda del enlace (bps)
�L=longitud del paquete (bits)
�Tiem
po para enviar bits al enlace = L/R
4. Retraso en propagación:�
d = longitud del enlace físico�
s = velocidad de propagación (~2x10
8m/seg)
�Retraso en propagación = d/s
Introducción1-58
Tiem
po para enviar bits al enlace = L/R
A
B
propagación
transmisión
Procesamiento
en el nodocola
Nota: s y R son cantidades
muy distintas.
Analogía con una caravana de
coches en una autopista
�Los coches se “propagan” a 100 km
/hr�
Tiem
po en “meter” toda
la caravana a la autopista a través de la caseta =
casetacaseta
Caravanade diez coches
100 km100 km
Introducción1-59
a 100 km/hr
�Las casetas tom
an 12 seg en despachar un coche (tiem
po de transmisión)
�Coche ~ bit; caravana ~ paquete
�P: ¿Cuando se tom
a alinear a la caravana antes de la segunda caseta?
a través de la caseta = 12*10 = 120 seg
�Tiem
po para que el último
coche se propage de la prim
er caseta a la segunda: 100km
/(100km/hr)= 1 hr
�R: 62 m
inutos
Analogía con una caravana de
coches en una autopista (cont..)
�Los coches ahora se “propagan” a
�Si!D
espués de 7 min, el
1er coche estará en la 2da caseta y 3 coches todavía
casetacaseta
100 km100 km
Caravanade diez coches
Introducción1-60
“propagan” a 1000 km
/hr�
La caseta ahora toma 1 m
in en despachar
�P:¿Llegarán coches a la segunda caseta antes de que todos los coches sean despachados en la prim
er caseta?
caseta y 3 coches todavía estarán en la 1er caseta.
�El 1er bit de una paquete puede llegar al 2do router antes de que el paquete sea totalm
ente transm
itido en el 1er router
�Ver w
ebsite d
e AWL: h
ttp://w
ps.aw
.com/aw
_kurose_
netw
ork_3
Retraso en el nodo
�dproc = retraso de procesam
iento�
Norm
almente unos pocos m
icroseg o menos
d= retraso por cola
prop
trans
cola
proc
nodo
dd
dd
d+
++
=
Introducción1-61
�dcola = retraso por cola�
Depende de la congestión
�dtrans = retraso de transm
isión�
= L/R, es significante para enlaces de baja velocidad
�dprop = retraso de propagación�
Unos cuantos m
icrosegs a cientos de msegs
Retraso en cola
�R=ancho de banda de enlace (bps)
�L=longitud de paquete (bits)
�a= tasa prom
edio de llegada de paquetes.
Retraso Retraso Retraso Retraso Prom
edio en colaProm
edio en colaProm
edio en colaProm
edio en cola
Introducción1-62
Intensidad del tráfico = La/R
�La/R ~ 0: pequeño retraso prom
edio en cola.�
La/R -> 1: el retraso tiende a incrementarse
�La/R > 1: m
ayor “trabajo” en llegadas del que puede ser despachado, el prom
edio del retraso tiende a infinito!
Retrasos y rutas “reales” en la Internet
�¿Cóm
o podemos ver pérdidas y retrasos “reales” en
la Internet? �Programa Traceroute:nos proporciona una
forma para ver tiem
pos que toman los paquetes en
viajar a través de los routers. Para toda i:�
Envía tres paquetes que alcanzarán al router ique está en el cam
ino hacia el nodo destino
Introducción1-63
�Envía tres paquetes que alcanzarán al router ique está en el cam
ino hacia el nodo destino�
El router iregresará paqutes al emisor
�Obtiene intervalos de tiem
po entre transmisión
recepeción.
3 pruebas
3 pruebas
3 pruebas
Retrasos y rutas “reales” en la Internet
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Introducción1-64
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ms 1
36ms
* Significa que no hay respuesta (prueba perdida, el router no responde)
Enlace transoceanico
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Tra
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Introducción1-66
Tra
za c
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ple
ta.
Pérdida de paquetes
�Recordar que las Colas (tam
bién conocida com
o buffer) tienen capacidad finita�
Cuando la llegada de paquetes saturan la cola, el paquete es desechado (perdido)
Introducción1-67
cola, el paquete es desechado (perdido) �
Los paquetes perdidos pueden ser retrasnm
itidos por los nodos previos, por los sistem
as finales emisores o quedarse
sin ser retransmitidos.
Capítulo 1: temas
1.1¿qué es la internet?
1.2Contorno de la red
1.3Núcleo de la red
1.4 redes de acceso y medio físico
Introducción1-68
1.4 redes de acceso y medio físico
1.5estructura de Internet e IS
Ps1.6
retrasos y pérdidas en redes de paquetes conm
utados1.7
niveles de protocolos, modelos de
servicios1.8
Historia
Protocolos en “capas”Las redes son
complejas
�muchas “piezas”:
�hosts
�routers
Introducción1-69
�routers
�Enlaces de varios medios
�applicaciones
�protocolos
�hardw
are, softw
are
¿Porqué poner los protocolos en capas?Para abordar sistem
as complejos:
�Una estructura explicita perm
ite identificación, relacionar diversas partes de sistem
as complejos
�Contar con un m
odelo de referencia por niveles�
La modularización facilita el m
antenimiento y la
Introducción1-70
�La m
odularización facilita el mantenim
iento y la actualización de sistem
as�
Los cambios en im
plementaciones en cada nivel
son transparentes al resto del sistema
�e.g., cam
bios en los procedimientos en las
pasarelas no afectan el resto del sistema
Pila de protocolos de Internet�
applicación:soporta aplicaciones de red�
FTP, S
MTP, H
TTP
�transporte:transferencia de datos host-host
TCP, U
DP
applicación
transporte
red
Introducción1-71
�TCP, U
DP
�red:encam
inamiento de datagram
as desde una fuente a un destino�
IP, protocolos de encaminam
iento
�enlace:transferencia de datos entre elem
entos de red vecinos.�
PPP, Ethernet
�físico:bits “en el cable”
red
enlace
físico
mensaje
segmento
datagrama
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M
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enlacefísico
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Hn
Hl
M
switch
Encapsulación
Introducción1-72
destino
Ht
Hn
Hl
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redenlacefísico
Ht
Hn
Hl
M
Ht
Hn
M
Ht
Hn
Hl
M
Ht
Hn
Mrouter
applicacióntransporte
redenlacefísico
Capítulo 1: temas
1.1¿qué es la internet?
1.2Contorno de la red
1.3Núcleo de la red
1.4 redes de acceso y medio físico
Introducción1-73
1.4 redes de acceso y medio físico
1.5estructura de Internet e IS
Ps1.6
retrasos y pérdidas en redes de paquetes conm
utados1.7
niveles de protocolos, modelos de
servicios1.8
Historia
Historia de Internet
�1961:Kleinrock –
la teoría de colas m
uestra efectividad en la conm
utación de paquetes�
1964:Baran –conm
utación de paquetes en redes
�1972:�
Dem
ostración pública de ARPA
net �
NCP (N
etwork Control Protocol)
primer protocolo host-host
�Prim
er programa de e-m
ail
1961-1972: principios de conmutación de paquetes
Introducción1-74
1964:Baran –conm
utación de paquetes en redes militares
�1967:A
RPAnet concebida
por la Advanced Research
Projects Agency
�1969:prim
er nodo operacional de la A
RPAnet
�ARPA
net cuenta con 15 nodos
Historia de Internet
�1970:A
LOHAnet red satelital
en Haw
aii�
1974:Cerf and Kahn –una
arquitectura para interconectar redes
�1976:Ethernet en X
erox PA
RC
principios de interconexión de Cerf y Kahn :�
minim
alismo, autonom
ia –sin requerir cam
bios internos para interconectar redesModelo de servicio del
1972-1980: Internetworking, redes nuevas y propietarias
Introducción1-75
PARC
�finales70’s:arquitecturas propietarias: D
ECnet, SNA,
XNA
�finales 70’s:conm
utación de paquetes de longitud fija (precursor de A
TM)
�1979:A
RPAnet cuenta con
200 nodos
�Modelo de servicio del
mejor esfuerzo
�Routers sin estado
�Control descentralizado
Define la arquitectura de hoy en día de la Internet
Historia de Internet
�1983:despliegue de T
CP/IP�
1982:queda definido el protocolo para em
ail: smtp
�1983:queda definido el protocolo D
NS para
�Nuevas redes: Csnet,
BITnet, N
SFnet, M
initel�
100,000 hosts conectados a la confederación de redes
1980-1990: nuevos protocolos, proliferación de redes
Introducción1-76
protocolo DNS para
traducción de nombre-a-
direcciones IP�
1985:queda definido el protocolo ftp
�1988:control de congestión en T
CP
Historia de Internet
�principios 1990’s: A
RPAnet
desmantelado
�1991: N
SF em
ite restricciones sobre uso com
ercial de NSFnet
(desmantelada, 1995)
finales 1990’s –2000’s:
�Más aplicaciones de las
llamadas killer apps:
mensajes instantaneos, P2P
para transferencia de
1990, 2000’s: comercialización, la W
eb y nuevas aplicaciones
Introducción1-77
(desmantelada, 1995)
�principios 1990s:W
eb�
hipertexto [Bush 1945, Nelson 1960’s]
�HTML, H
TTP: Berners-Lee
�1994: M
osaic, después Netscape
�finales 1990’s: com
ercialización de laW
eb
para transferencia de archivos
�Seguridad en la red a la
vanguardia�
est. 50 milliones de host,
100 milliones users
�Enlaces de backbones corriendo a G
bps
* Esta
dís
tica
s u
so
Inte
rne
t
Introducción1-78
Introducción: sumario
Mencionam
os varios temas
�Visión general de Internet
�¿qué es un protocolo?
�Contorno y núcleo de la red, redes de acceso
Conmutación de paquetes vs
Introducción1-79
�Conm
utación de paquetes vs conm
utación de circuitos�
Estructura Internet/ISP
�Eficiencia: pérdida, retraso
�Capas y m
odelos de servicios�
historia
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