IntroductionChapter 1*

Clase 1*

Uses of Computer NetworksAplicaciones de negocios Aplicaciones domsticas Usuarios mviles Temas sociales *

Business Applications of NetworksObjetivos:La comparticin de recursos: hacer que todos los programas, el equipo y, en particular, los datos estn disponibles para todos los que se conecten a la red, independientemente de la ubicacin fsica del recurso y del usuario.

Poderoso medio de comunicacin entre los empleados.Hacer negocios de manera electrnica con otras compaas, sobre todo proveedores y clientes.*

Business Applications of Networks (2)solicitudrespuestaEl proceso cliente enva una solicitud a travs de la red al proceso servidor yespera una respuesta. Cuando el proceso servidor recibe la solicitud, realiza el trabajo que se le pide o busca los datos solicitados y devuelve una respuesta.*

Home Network ApplicationsAcceso a informacin remota.Comunicacin de persona a persona.Entretenimiento interactivo.Comercio electrnico. *

Home Network ApplicationsEl acceso a la informacin remota se puede realizar por diversas razones.

Puede ser que navegue por World Wide Web para obtener informacin o slo por diversin.

La informacin disponible incluye artes, negocios, cocina, gobiernos, salud, historia, pasatiempos, recreacin, ciencia, deportes, viajes y muchas otras cosas ms.

La diversin viene en demasiadas formas como para mencionarlas.

Todas las aplicaciones anteriores implican las interacciones entre una persona y una base de datos remota llena de informacin.*

Home Network Applications (2)In peer-to-peer system there are no fixed clients and servers. Los individuos que forman un grupo esparcido se pueden comunicar conotros del grupo. (Napster 2000)Millones de personas en todo el mundo utilizan a diario el correo electrnico con audio y vdeo, as como texto y figuras. Chat.Muchas personas utilizan los mensajes instantneos. Esta caracterstica, derivada del programa talk de UNIX, que se utiliza desde 1970, permite que las personas se escriban mensajes en tiempo real.*

Home Network Applications (2)El entretenimiento, es una industria grande y en crecimiento.La aplicacin dominante (la que podra impulsar al resto) es elvdeo bajo demanda.*

Home Network Applications (3)Algunas formas de e-commerce*

Mobile Network UsersCombinations of wireless networks and mobile computing.*

Network HardwareRedes de rea local Redes de rea metropolitana Redes de rea amplia Redes inalmbricas Redes domsticas Interredes *

Broadcast NetworksTipos de tecnologa de transmisinEnlaces de difusin.Enlaces de punto a punto.

Las redes de difusin (broadcast) tienen un solo canal de comunicacin, por lo que todas las mquinas de la red comparten este canal.Los sistemas de difusin tambin permiten el direccionamiento de un paquete a todos los destinos utilizando un cdigo especial en el campo de direccin. Cuando se transmite un paquete con este cdigo, todas las mquinas de la red lo reciben y procesan. Este modo de operacin se conoce como difusin (broadcasting).Algunos sistemas de difusin tambin soportan la transmisin a un subconjunto de mquinas, o multidifusin (multicasting).DIFUSION*

Broadcast NetworksA diferencia, las redes punto a punto constan de muchas conexiones entre pares individuales de mquinas.

Para ir del origen al destino, un paquete en este tipo de red podra tener que visitar primero una o ms mquinas intermedias.

A menudo es posible que haya varias rutas o longitudes diferentes, de manera que encontrar las correctas es importante en redes de punto a punto.

Por regla general (aunque hay muchas excepciones), las redes ms pequeas localizadas en una misma rea geogrfica tienden a utilizar la difusin, mientras que las ms grandes suelen ser de punto a punto.

La transmisin de punto a punto con un emisor y un receptor se conoce como unidifusin (unicasting).PUNTO A PUNTO*

Broadcast Networks (2)Clasificacin de procesadores interconectados por escala.*

Local Area Networks (LAN)Las redes de rea local son redes de propiedad privada que se encuentran en un solo edificio o en un campus de pocos kilmetros de longitud.

Se utilizan ampliamente para conectar computadoras personales y estaciones de trabajo en oficinas de una empresa y de fbricas para compartir recursos (por ejemplo, impresoras) e intercambiar informacin.

Las LANs son diferentes de otros tipos de redes en tres aspectos: Tamao Tecnologa de transmisin, y Topologa.

Las LANs tradicionales se ejecutan a una velocidad de 10 a 100 Mbps, tienen un retardo bajo (microsegundos o nanosegundos) y cometen muy pocos errores.*

Local Area NetworksTwo broadcast networks(a) Bus(b) RingPara las LANs de difusin son posibles varias topologas.*

Local Area NetworksEn una red de bus (es decir, un cable lineal), en cualquier instante al menos una mquina es la maestra y puede transmitir. Todas las dems mquinas se abstienen de enviar.

Cuando se presenta el conflicto de que dos o ms mquinas desean transmitir al mismo tiempo, se requiere un mecanismo de arbitraje. Tal mecanismo podra ser centralizado o distribuido.

Por ejemplo, el IEEE 802.3, popularmente conocido como Ethernet, es una red de difusin basada en bus con control descentralizado, que por lo general funciona de 10 Mbps a 10 Gbps.

Las computadoras que estn en una Ethernet pueden transmitir siempre que lo deseen; si dos o ms paquetes entran en colisin, cada computadora espera un tiempo aleatorio y lo intenta de nuevo ms tarde.*

Local Area NetworksUn segundo tipo de sistema de difusin est la topologa anillo.

En un anillo, cada bit se propaga por s mismo, sin esperar al resto del paquete al que pertenece.

Por lo comn, cada bit navega por todo el anillo en el tiempo que le toma transmitir algunos bits, a veces incluso antes de que se haya transmitido el paquete completo.

Al igual que con todos los dems sistemas de difusin, se requieren algunas reglas para controlar los accesos simultneos al anillo.

Se utilizan varios mtodos, por ejemplo, el de que las mquinas deben tomar su turno. El IEEE 802.5 (el token ring de IBM) es una LAN basada en anillo que funciona a 4 y 16 Mbps. El FDDI es otro ejemplo de una red de anillo.*

Redes de difusinLas redes de difusin se pueden dividir an ms en estticas y dinmicas, dependiendo de cmo se asigne el canal.

Una asignacin esttica tpica sera dividir el tiempo en intervalos discretos y utilizar un algoritmo round-robin, permitiendo que cada mquina transmita slo cuando llegue su turno. La asignacin esttica desperdicia capacidad de canal cuando una mquina no tiene nada que transmitir al llegar su turno, por lo que la mayora de los sistemas trata de asignar el canal de forma dinmica (es decir, bajo demanda).

Los mtodos de asignacin dinmica para un canal comn pueden ser centralizados o descentralizados.En el mtodo centralizado hay una sola entidad, por ejemplo, una unidad de arbitraje de bus, la cual determina quin sigue. Esto se podra hacer aceptando solicitudes y tomando decisiones de acuerdo con algunos algoritmos internos. En el mtodo descentralizado de asignacin de canal no hay una entidad central; cada mquina debe decidir por s misma cundo transmitir.*

Red de rea metropolitanaUna red de rea metropolitana (MAN) abarca una ciudad.

El ejemplo ms conocido de una MAN es la red de televisin por cable disponible en muchas ciudades. Este sistema creci a partir de los primeros sistemas de antena comunitaria en reas donde la recepcin de la televisin al aire era pobre. En dichos sistemas se colocaba una antena grande en la cima de una colina cercana y la seal se canalizaba a las casas de los suscriptores.

La MAN no es solamente una red de TV por cable. Desarrollos recientes en el acceso inalmbrico a alta velocidad a Internet dieron como resultado otra MAN, que se estandariz como IEEE802.16.

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Metropolitan Area NetworksUna MAN basada en televisin por cable.*

Wide Area NetworksEn este modelo, cada host est conectado a una LAN en la que existe un enrutador. En algunos casos un host puede estar conectado de manera directa a un enrutador.

El conjunto de lneas de comunicacin y enrutadores (pero no de hosts) forma la subred.*

Wide Area NetworksEn la mayora de las WANs, la red contiene numerosas lneas de transmisin, cada una de las cuales conecta un par de enrutadores.

Si dos enrutadores que no comparten una lnea de transmisin quieren conectarse, debern hacerlo de manera indirecta, a travs de otros enrutadores.

Cuando un paquete es enviado desde un enrutador a otro a travs de uno o ms enrutadores intermedios, el paquete se recibe en cada enrutador intermedio en su totalidad, se almacena ah hasta que la lnea de salida requerida est libre y, por ltimo, se reenva.

Una subred organizada a partir de este principio se conoce como subred de almacenamiento y reenvo (store and forward ) o de conmutacin de paquetes.

Casi todas las redes de rea amplia (excepto las que utilizan satlites) tienen subredes de almacenamiento y reenvo. Cuando los paquetes son pequeos y tienen el mismo tamao, se les llama celdas.*

Wide Area Networks Flujo de paquetes desde un emisor a un receptor.A stream of packets from sender to receiver.Las decisiones de enrutamiento se hacen de manera local. Cuando un paquete llega al enrutador A, ste debe decidir si el paquete se enviar hacia B o hacia C. La manera en que el enrutador A toma esa decisin se conoce como algoritmo de enrutamiento. Existen muchos de ellos.*

Wireless NetworksLas redes inalmbricas se pueden dividir en tres categoras principales:

1. Interconexin de sistemas.

2. LANs inalmbricas. WLAN

3. WANs inalmbricas.*

Wireless Networks (a) Bluetooth configuration(b) Wireless LAN*

Wireless Networks La interconexin de sistemas se refiere a la interconexin de componentes de una computadora que utiliza radio de corto alcance.

Algunas compaas disearon una red inalmbrica de corto alcance llamada Bluetooth para conectar sin cables estos componentes.

Bluetooth tambin permite conectar cmaras digitales, auriculares, escneres y otros dispositivos a una computadora con el nico requisito de que se encuentren dentro del alcance de la red. Sin cables, sin instalacin de controladores, simplemente se colocan, se encienden y funcionan.

Las redes de interconexin de sistemas utilizan el paradigma del maestro y el esclavo. La unidad del sistema es el maestro que trata al ratn, al teclado, etctera, como a esclavos. El maestro le dice a los esclavos qu direcciones utilizar, cundo pueden difundir, durante cunto tiempo pueden transmitir, qu frecuencias pueden utilizar.*

Wireless Networks La conectividad inalmbrica son las LANs inalmbricas. Son sistemas en los que cada computadora tiene un mdem de radio y una antena mediante los que se puede comunicar con otros sistemas.

Las LANs inalmbricas son cada vez ms comunes en casas y oficinas pequeas, donde instalar Ethernet se considera muy problemtico, as como en oficinas ubicadas en edificios antiguos, cafeteras de empresas, salas de conferencias y otros lugares.

Existe un estndar para las LANs inalmbricas, llamado IEEE 802.11, que la mayora de los sistemas implementa y que se ha extendido ampliamente.*

Wireless Networks (a) Individual mobile computers(b) A flying LAN*

Wireless Networks El tercer tipo de red inalmbrica se utiliza en sistemas de rea amplia.

La red de radio utilizada para telfonos celulares es un ejemplo de un sistema inalmbrico de banda ancha baja. Este sistema ha pasado por tres generaciones.

La mayora de las redes inalmbricas se enlaza a la red almbrica en algn punto para proporcionar acceso a archivos, bases de datos e Internet. Por ejemplo, en la figura se muestra un aeroplano con una serie de personas que utilizan mdems y los telfonos de los respaldos para llamar a la oficina. Cada llamada es independiente de las dems.

Otra opcin mucho ms eficiente es la LAN dentro del avin, donde cada asiento est equipado con un conector Ethernet al cual los pasajeros pueden acoplar sus computadoras. El avin tiene un solo enrutador, el cual mantiene un enlace de radio con algn enrutador que se encuentre en tierra, y cambia de enrutador conforme avanza el vuelo. Esta configuracin es una LAN tradicional, excepto porque su conexin al mundo exterior se da mediante un enlace por radio en lugar de una lnea cableada.*

Categoras de redes domsticasLa conectividad domstica est en el horizonte. La idea fundamental es que en el futuro la mayora de los hogares estarn preparados para conectividad de redes.

Algunas de las categoras ms evidentes (con ejemplos) son las siguientes:

Computadoras (de escritorio, porttiles, PDAs, perifricos compartidos).Entretenimiento (TV, DVD, VCR, videocmara, cmara fotogrfica, estereofnicos, MP3).Telecomunicaciones (telfono, telfono mvil, intercomunicadores, fax).Aparatos electrodomsticos (horno de microondas, refrigerador, reloj, horno, aire acondicionado, luces).Telemetra (metro utilitario, alarma contra fuego y robo, termostato, cmaras inalmbricas).*

Categoras de redes domsticasLa conectividad domstica tiene algunas propiedades diferentes a las de otro tipo de redes. Primero, la red y los dispositivos deben ser fciles de instalar.Segundo, la red y los dispositivos deben estar plenamente probados en operacin.Tercero, el precio bajo es esencial para el xito.Cuarto, la principal aplicacin podra implicar multimedia, por lo que la red necesita capacidad suficiente.Quinto, se podra empezar con uno o dos dispositivos y expandir de manera gradual el alcance de la red. Esto significa que no habr problemas con el formato.Sexto, la seguridad y la confianza sern muy importantes.*

InterredesUn conjunto de redes interconectadas se llama interred.

Una forma comn de interred es el conjunto de LANs conectadas por una WAN.

Subredes, redes e interredes con frecuencia se confunden.

La subred tiene ms sentido en el contexto de una red de rea amplia, donde se refiere a un conjunto de enrutadores y lneas de comunicacin posedas por el operador de redes.

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Network SoftwareActualmente el software de redes est altamente estructurado.

Tcnica de estructuracin de software.

Jerarquas de protocolos Aspectos de diseo de las capas Servicios orientados a la conexin y no orientados a la conexin Primitivas de servicio Relacin de servicios a protocolos

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Network SoftwareProtocol HierarchiesPara reducir la complejidad de su diseo, la mayora de las redes est organizada como una pila de capas o niveles, cada una construida a partir de la que est debajo de ella.

El nmero de capas, as como el nombre, contenido y funcin de cada una de ellas difieren de red a red.

El propsito de cada capa es ofrecer ciertos servicios a las capas superiores, a las cuales no se les muestran los detalles reales de implementacin de los servicios ofrecidos.

Este concepto es muy conocido y utilizado en la ciencia computacional, donde se conoce de diversas maneras, como ocultamiento de informacin, tipos de datos abstractos, encapsulamiento de datos y programacin orientada a objetos.*

Network SoftwareProtocol HierarchiesLa capa n de una mquina mantiene una conversacin con la capa n de otra mquina.

Las reglas y convenciones utilizadas en esta conversacin se conocen de manera colectiva como protocolo de capa n.

Un protocolo es un acuerdo entre las partes en comunicacin sobre cmo se debe llevar a cabo la comunicacin.

Las entidades que abarcan las capas correspondientes en diferentes mquinas se llaman iguales ( peers). Los iguales podran ser procesos, dispositivos de hardware. En otras palabras, los iguales son los que se comunican a travs del protocolo.

Entre cada par de capas adyacentes est una interfaz. sta define qu operaciones y servicios primitivos pone la capa ms baja a disposicin de la capa superior inmediata.

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Network SoftwareProtocol HierarchiesUn conjunto de capas y protocolos se conoce como arquitectura de red.

La especificacin de una arquitectura debe contener informacin suficiente para permitir que un implementador escriba el programa o construya el hardware para cada capa de modo que se cumpla correctamente con el protocolo apropiado.

La lista de protocolos utilizados por un sistema, un protocolo por capa, se conoce como pila de protocolos.

Las capas inferiores de una jerarqua de protocolos se implementan con frecuencia en el hardware o en el firmware. No obstante, estn implicados los algoritmos de protocolo complejos, aun cuando estn integrados (en todo o en parte) en el hardware.*

Network SoftwareProtocol HierarchiesLayers, protocols, and interfaces.Red de 5 capas.*

Protocol Hierarchies Example information flow supporting virtual communication in layer 5.*

Aspecto de diseo de las capasAddressing = Direccionamiento.Error Control = Control de error.Flow Control = Control de flujo.Multiplexing = multiplexacin.Routing = enrutamiento.*

Connection-Oriented and Connectionless ServicesSix different types of service.*

Service Primitives5 primitivas para implementar un servicio simple orientado a la conexin*

Service Primitives Packets sent in a simple client-server interaction on a connection-oriented network.*

Services to Protocols RelationshipThe relationship between a service and a protocol.*

Continua en la siguiente slide*

Reference ModelsThe OSI Reference ModelThe TCP/IP Reference ModelA Comparison of OSI and TCP/IP A Critique of the OSI Model and ProtocolsA Critique of the TCP/IP Reference Model

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Reference ModelsThe OSI reference model.*

Reference Models (2)The TCP/IP reference model.*

Reference Models (3)Protocols and networks in the TCP/IP model initially.*

Comparing OSI and TCP/IP ModelsConcepts central to the OSI modelServicesInterfacesProtocols*

Hybrid Model*

Example NetworksThe Internet

Connection-Oriented Networks: X.25, Frame Relay, and ATM

Ethernet

Wireless LANs: 802:11*

The ARPANET(a) Structure of the telephone system.(b) Barans proposed distributed switching system.*

The ARPANET (3)Growth of the ARPANET (a) December 1969. (b) July 1970.(c) March 1971. (d) April 1972. (e) September 1972. *

NSFNETThe NSFNET backbone in 1988.*

Architecture of the InternetOverview of the Internet.*

ATM Virtual CircuitsA virtual circuit.*

EthernetArchitecture of the original Ethernet.*

Wireless LANs(a) Wireless networking with a base station.(b) Ad hoc networking.*

Wireless LANs (2)The range of a single radio may not cover the entire system.*

Wireless LANs (3)A multicell 802.11 network.*

Network StandardizationWhos Who in the Telecommunications WorldWhos Who in the International Standards WorldWhos Who in the Internet Standards World*

ITUMain sectorsRadiocommunicationsTelecommunications StandardizationDevelopmentClasses of MembersNational governmentsSector membersAssociate membersRegulatory agencies*

IEEE 802 StandardsThe 802 working groups. The important ones are marked with *. The ones marked with are hibernating. The one marked with gave up.*

Metric UnitsThe principal metric prefixes.

FIN*

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