Tema 1. Redes de Computadoras 1 Fundamentos de la Web (Web para usuarios) Curso: 2003-2004 Carácter: Libre elección Créditos: 3 Teóricos + 3 Prácticos

Tema 1. Redes de Computadoras1

Fundamentos de la Web(Web para usuarios)

Curso: 2003-2004

Carácter: Libre elección

Créditos: 3 Teóricos + 3 Prácticos


Tema I: Redes de Computadoras

Sistemas de comunicación Topología de redes Redes de computadoras Modelo OSI Protocolos TCP/IP


Objetivos Introducir conceptos generales sobre redes de

computadoras Conocer las topologías más comunes Introducción al concepto de protocolos Protocolos más utilizados: Modelo OSI y

TCP/IP


Sistemas de comunicación Introducción:

Para una transmisión de información se necesitan tres elementos: El EMISOR, da origen a la información El MEDIO, permite la transmisión El RECEPTOR, recibe la información

EMISOR RECEPTORMEDIO


Sistemas de comunicación Emisor

Transforma el mensaje original en una señal (eléctromagnética) para transmitirla eficientemente Adecúa Codifica Amplifica Etc.


Sistemas de comunicación Medio

Medio físico por el cual se transmite la señal electromagnética generadaHilos o cables metálicosGuías de ondaLa atmósferaFibras ópticas


Sistemas de comunicación

Receptor Transforma el mensaje enviado en una señal comprensible para el receptor Compensa la atenuaciónMinimiza el ruido


Sistemas de comunicación


Sistemas de comunicación Introducción:

En primera mitad del siglo diecinueve se produjo el nacimiento de las comunicaciones a distancia por medios eléctricos

Las telecomunicaciones comenzaron en 1844 con la utilización del Telégrafo (Samuel F. B. Morse)

Teletipo o teleimpresor, que permitió el envío de mensajes a distancia en 1874 (Thomas Edison)

En 1876 Alexander Graham Bell inventó el Teléfono (Alexander Graham Bell)

A partir de 1950 vino la aparición del módem.


Sistemas de comunicación Red de ordenadores: es un conjunto de

conexiones físicas y programas de protocolo, empleados para conectar dos o más computadoras, con el fin de compartir recursos e información.

EMISOR

Ordenador

RECEPTOR

OrdenadorMEDIO

Cables,

fibra óptica

Microondas...


Internet INTRODUCCIÓN: Internet: Interconnected Networks

Es una red WAN, que abarca todo el mundoEs una red descentralizada

No existen jerarquías Aunque una parte no funcione el resto no se ve

afectado


Internet HISTORIA:

Orígenes: principios de los 60 en EEUU. Idea: Red descentralizada para el Departamento de

Defensa norteamericano, Todas las redes deberían estar unidas a través de

nodos o puntos de confluencia de varias líneas. Cada nodo estaría interconectado con los demás de

manera que ninguno fuera más importante que los otros en cuanto a conectividad.

Si una parte de la red cayera o dejara de funcionar, el resto continuaría operativa.


Internet HISTORIA:

ARPANET fue la primera red con esas características Desarrollada para el Dep. de Defensa de USA por la

empresa A.R.P.A. en 1969 Inicialmente tenía 4 nodos interconectados con todos

y cada uno de los demás mediante seis enlaces (comunicación descentralizada)

• Instituto de Investigación de Stanford

• UCLA (Universidad de California de Los Angeles)

• Universidad de California de Santa Barbara

• Universidad de Utah


Internet HISTORIA:

ARPANET Tenía exclusivamente uso militar y científico

para el desarrollo de investigación armamentística.

No tenía estándar de comunicaciones ni normas de control.

Se empezó a emplear el protocolo NCP (Network Control Protocol).


Internet HISTORIA:

ARPANET En 1971 tenía 15 nodos.


Internet HISTORIA:

ARPANET En 1972 creció hasta 37 nodos y se extendió

hasta Europa ( 2 nodos en Gran Bretaña y Noruega).

En 1974 se adopto el protocolo TCP (Transmision Control Protocol), que era una versión mejorada del NCP.

En 1979 se encargo al organismo ‘Internet Configuration Control Board’ gestionar la Red.


Internet HISTORIA:

ARPANET En los 80 se unieron varias redes (CSNET

(Computer Science Network), BITNET (Because It’s Time Network), EUNET (European Unix Network)...)

En 1983 se empieza a usar el protocolo TCP/IP (TCP/ Internet Protocol) actual.

En ese mismo año, ARPANET deja de estar controlada por Defensa, separándose la parte militar MILNET y dejando ARPANET de uso y control civil.


Internet HISTORIA:

INTERNETEn 1991, EEUU permite el empleo de

INTERNET para organismos de enseñanza no universitarios y se autoriza la utilización comercial de INTERNET

En 1992 nace Internet Society (ISOC), organismo que controla y regula la Red

En ese mismo año, el CERN (European Organization for Nuclear Research) desarrolla la W W W (World Wide Web)


Internet HISTORIA:

INTERNETLa WWW es el servicio principal y más popular.Se basa en el concepto de hipertexto.

Se fundamenta en la idea de unir documentos mediante vínculos o enlaces que relacionan y amplian la información.

En 1993 se crea MOSAIC, el primer navegador (browser) gráfico.

Luego surgen navegadores más potentes, hasta llegar a los actuales.


Topología de RedesUna red de comunicaciones es un conjunto de

nodos, (computadoras y conmutadores) unidos entre sí, de tal forma que cualquier nodo se pueda conectar con cualquier otro


Topología de Redes Las computadoras o entidades a conectar se

conocen como estaciones (host) Los nodos intermedios se denominan

conmutadores Los conmutadores se encargan de redirigir la

información sin importarle el contenido Las líneas de interconexión y los conmutadores se

conocen como sistema de transporte o red de transporte


Topología de Redes Tipos de Redes

Bipunto (punto a punto)

Multipunto (Bus)



Estrella



Arbol



Anillo



Malla


Topología de Redes Enlaces entre nodos

Simplex: La transmisión de la información se produce en una única direcciónEjemplo: Impresora

Semiduplex: Se utiliza el mismo canal para transmitir y recibir información, pero no simultáneamenteEjemplo: Walkie talkie

Duplex: Se puede emitir y recibir datos simultáneamente por el mismo canalEjemplo: Teléfono


Redes de computadoras ¿Redes?

Distancia entre nodosRecursos

Tipos de RedesWide Area Networks (WAN)Metropolitan Area Networks (MAN)Local Area Networks (LAN)


Redes de computadoras Redes WAN

Suelen tener una topología de mallaCubren una extensa área geográficaAtraviesan Rutas de acceso públicoLos nodos de conmutación (internos) se les

conoce como procesadores de mensajes (IMP)A los nodos internos (de conmutación) no les

concierne el contenido de los datos, solo dan servicio de redireccionamiento


Redes de computadoras Redes WAN

Conmutación de circuitosCamino dedicado (Red telefónica)

Conmutación de paquetesCamino no dedicado

Retransmisión de tramas (Frame Relay)Evolución de CP

Retransmisión de celdas (Cell Relay)Evolución de CP y CC


Redes de computadoras Conmutación de circuitos

Se establece a través de nodos de la red un camino dedicado a la interconexión

El camino es una secuencia conectada de enlaces físicos

En cada nodo se establece un canal lógico para los datos

En los nodos no hay retardo Ejemplo: Red telefónica


Redes de computadoras Conmutación de paquetes

No hay reserva “a priori” de recursos en el camino (o sucesión de nodos)

Los datos se envían en pequeñas secuencias llamadas paquetes

Cada paquete (unidad) pasa por un nodo, se almacena brevemente y se envía al siguiente

No todos los paquetes tienen que pasar por los mismos nodos

Ejemplo: Redes antiguas (64Kbs)


Redes de computadoras Retransmisión de tramas (Frame Relay)

No hay reserva “a priori” de recursos en el camino (o sucesión de nodos)

Se basan en que hay una menor cantidad de errores en la transmisión de información

Información menos redundante en cada paquetePaquetes de longitud variable (Tramas)Menos carga de procesamiento

Ejemplo: Redes modernas (2 Mbs)


Redes de computadoras Modo de transferencia asíncrono (ATM)

Culminación de todos los desarrollos de conmutación de circuitos y paquetes

Paquetes de longitud fija (Celdas) Introduce información menos redundante en cada

paqueteMenos carga de procesamientoEstablecimiento de canales virtuales, fijándose la

velocidad de transmisión dinámicamente Ejemplo: Redes de hasta 100 Mbs


Redes de computadoras Redes RDSI (Red Digital de Servicios

Integrados)Diseñada para sustituir la RTCActualmente no ha conseguido la cobertura

mundial para la que fue concebidaPermite el flujo de una cantidad de paquetes

muy variada (audio, vidio, etc)RDSI de banda estrecha => Frame RelayRDSI de banda ancha => Cell Relay


Redes de computadoras Redes LAN

Al igual que las WAN, las redes LAN se utilizan para interconectar varios dispositivos y proporcionar un medio para intercambiar información

La cobertura de la LAN suele ser pequeñaUna única entidad suele ser propietaria de los

dispositivos conectados a la red y que además se encarga de gestionarla

Las velocidades de transmisión suelen ser mucho mayores que en las WAN


Redes de computadoras Redes LAN. Comunicación por difusión

No hay nodos internosEn cada nodo hay un transmisor/receptor que se

comunica con los otros nodos a través de la redUna transmisión desde cualquier nodo es recibida

por todos los nodo de la red (difusión)La información se transmite en paquetesDebido a que el medio es compartido, solo un

nodo en cada instante de tiempo podrá transmitir un paquete


Redes de computadoras Redes Ethernet

Desarrollada por Xerox CorpHabitualmente este tipo de redes tienen una

topología multipunto o tipo BUSComunicación a través de la red por difusiónSe produce lectura y escritura simultáneamente

=> Fácil detectar colisionesEstán formadas por segmentos


Redes LAN Ethernet Gruesas (10Base-5)

Características Velocidad:

10 Mbits/s Distancia entre transceptores:

2.5 m Longitud del Cable:

50m

Longitud de segmento: 500 m

Longitud de la red : 2500 m

Dispositivos por segmento: 100


Redes LAN EthernetGruesas (10Base-5) Ventajas

Largas distancias, inmune a interferencias o conceptualmente simple

Inconvenientes Inflexible, intolerante a fallos o dificultad para

encontrar el fallo Uso actual: Para unir varios HUB cuando están

muy separados (Backbone)


Redes LAN EthernetBackbone


Redes LAN Ethernet Finas (10Base-2)


10 Mbits/s Distancia entre estaciones:

0.5 m

Longitud de segmento: 185 m

Longitud de la red : 925 m

Dispositivos por segmento: 30


Redes LAN EthernetFinas (10Base-2) Ventajas

Simplicidad, muy económica o inmune al ruido Inconvenientes

Inflexible, intolerancia a fallos o dificultad para encontrarlos

Uso actual: Para unir varios HUB cuando están muy separados (Backbone)


Redes LAN EthernetBackbone


Redes LAN Ethernet

Par Trenzado (10Base-T)


10 Mbits/s Distancia concentrador-host:

95 m Distancia entre concentradores:

100 m Dispositivos por segmento:

512


Redes LAN EthernetPar trenzado (10Base-T) Ventajas

Aislamiento de fallos, localización sencilla de fallos o alta movilidad en la red

InconvenientesDistancias cortas, o sensibilidad a interferencias

Uso actual: Es la más utilizada en la actualidad


Redes LAN EthernetRegla 5-4-3 La comunicación entre 2 computadoras de la

red debe verificar:No puede haber más de 5 segmentos de cableNo puede haber más de 4 repetidores

(Concentradores)Solo tres segmentos pueden tener conectados

dispositivos que no sean repetidores


Redes LAN EthernetRegla 5-4-3


Redes LAN EthernetRegla 5-4-3


Redes LAN en anillo Características

Conexiones entre nodos punto a puntoLa unión entre dos nodos vecinos se denomina

segmentoLa información va circulando por todos los nodos

hasta que llega a su destinatarioLa información se suelen transmitir en un único

sentidoEl emisor siempre tiene un acuse de recibo de su

propio mensaje


Redes LAN en anillo

TiposTécnica del testigo o anillo de Newhall (Token

Rings)

Técnica del testigo con contención

Técnica del anillo con ranuras


Redes LAN en anillo Técnica del testigo (Token Rings)

En un momento dado solo puede circular un mensaje por el anillo

Cuando no hay datos circula un testigoCuando un nodo un nodo quiere enviar información

espera a que le llegue el testigoCambia el testigo (cadena de conexión) e

inmediatamente después inserta la información Cuando el mensaje llega al destino la información

es captada, pero sigue circulando hasta llegar al emisor, que restituye el testigo


Redes LAN en anillo Técnica del testigo con contención

En Token Ring hay problemas cuando el testigo se pierde por errores en la red

Aunque cualquier nodo puede restituirlo, aparecen problemas si no lo hacen simultáneamente

La técnica del testigo con contención no utiliza testigo cuando la línea está libre

Cuando un nodo quiere transmitir información incluye el testigo al final del paquete

El nodo que generó la información elimina el testigo, si no lo ha hecho el receptor


Redes LAN en anillo Técnica del anillo con ranuras

En esta técnica puede haber tantos mensajes como segmentos

Constantemente por el anillo están circulando “ranuras” o “contenedores” para la información

Estos contenedores pueden estar vacíos o llenosCuando un nodo quiere enviar información espera

a que le llegue un contenedor vacíoSi el emisor no quiere enviar más paquetes, deja

libre su contenedor para poder enviarse otros paquetes


Protocolos de Comunicación Comunicación entre computadoras

Protocolos: Permiten la comunicación entre computadoras

CaracterísticasDirectos/IndirectosMonolíticos/EstructuradosSimétricos/AsimétricosEstándares/No estándares

Ejemplos: OSI y TCP/IP


Protocolos de Comunicación Modelo OSI:

Es el modelo de protocolo elegido por ISOSe basa en la estructuración por capas jerárquicasLa funciones de la comunicación se distribuyen

en un conjunto jerárquico de capasCada capa realiza un conjunto de funciones

relacionadas entre síCada capa se sustenta en la capa inmediatamente

inferior, que realiza funciones más primitivas, ocultando lo detalles a la capa superior



Una capa proporciona servicios a la capa inmediatamente superior

Los cambios efectuados en una capa no deben implicar cambios en las demás, así los problemas se subdividen en problemas más abordables

En el modelos se considera que existen siete niveles conceptuales (capas)

En cada capa se procesan unidades de información conocidas como PDU (unidad de datos de protocolo)



Capa de aplicaciónCapa de presentaciónCapa de sesiónCapa de transporteCapa de redCapa de enlace de datosCapa física


Modelo OSI


Modelo OSI Capa de aplicación

Capa en contacto con el usuarioHace totalmente transparente la red al usuarioEvita el conocimiento por parte del usuario de

cualquier tipo de detalle de la red Ofrece servicios a los usuarios (aplicaciones como

www, ftp, http, etc.)Proporciona servicios de información distribuida,

que hacen que el usuario los vea como un todo


Modelo OSI Capa de presentación

Homogeniza los formatos de los datos que van a compartir las aplicaciones (capa 7)

Ofrece servicios de transformación de datos para las aplicaciones

Gestión de terminales virtuales y de transferencia de archivos. Suelen estar incluidos en el SO

Transformaciones para mejorar la eficiencia como la compresión de datos o las transformaciones criptográficas


Modelo OSI Capa de sesión

Proporciona los mecanismos que controlan el dialogo entre aplicaciones de los sistemas finales

En muchos casos los servicios de esta capa son parcialmente o totalmente prescindibles

Identifica a los usuariosCuando falla la conexión en niveles inferiores se

encarga de reestablecerla de forma transparente al usuario

Fragmenta la información en segmentos


Modelo OSI Capa de transporte

Transporte origen-destino en una RCPAsegura que los datos llegan sin errores, en orden

y sin pérdidas ni duplicacionesLos accesos se realizan a través de puertosFracciona los segmentos en mensajesAísla las capas de aplicaciones de las capas de red

(independiza del HW)Puede estar involucrada en la optimización

(Multiplexación, retardo, prioridad, seguridad, etc)


Modelo OSI Capa de red

Se encarga del enrutado (direccionamiento) de mensajes entre nodos finales. No se utiliza en conexiones punto a punto

Previene la congestión en la redFragmenta los mensajes en paquetes Independiza a las capas superiores de conocer la

tecnología de conmutación utilizada en la red (conmutación de paquetes, frame relay, etc.)


Modelo OSI Capa de enlace de datos

Fragmenta los paquetes en tramasEn la cabecera se encuentra la dirección del

origen, del destino y direcciones MACEstablece control sobre el enlace con mecanismos

de detección y corrección de errores entre nodos que estén físicamente conectados

Controla el flujo de datosControl de accesos a medios compartidos


Modelo OSI Capa Física

Interfaz física entre dispositivosDefine las reglas en la transmisión de bits

Mecánicas: Conectores, circuitos, etc.Eléctricas: Niveles de tensión, velocidad, etc.Funcionales: Entre el sistema y el medio físicoDe procedimiento: Secuencia de eventos

Conexión física entre el nodo y la redLa unidad de transmisión es el bit


Protocolos de comunicación Protocolo TCP/IP

Conjunto de protocolos desarrollados por el departamento de defensa americano

Se considera un estándar muy eficiente y flexible para la comunicación de computadoras heterogéneas

Su concepción es anterior a OSI, por tanto no sigue las sugerencias del mismo

No es un modelos por capas sino por módulos


Protocolos de comunicación Protocolo TCP/IP

Cada modulo no solo intercambia información con el inmediatamente inferior, sino que lo puede hacer con otros módulos más profundos

En el proceso de comunicación, cada módulo se conecta con su módulo equivalente

Está compuesto por cinco capas (módulos)Es de facto el protocolo de comunicaciones de

Internet


Protocolos de comunicación

Protocolo TCP/IPCapa de aplicaciónCapa de transporte (TCP)Capa de Internet (IP)Capa física


Protocolos TCP/IP


Protocolos TCP/IP Capa de aplicación

Capa en contacto con el usuario desde la cual se invocan a las aplicaciones

Interactúan con uno o más protocolos de transporte para enviar o recibir datos

Aplicaciones básicasProtocolo para correo electrónico (SMTP)Protocolo para transferencia de archivos (FTP)Protocolo de conexión remota (TELNET)


Protocolos TCP/IP Capa de transporte (TCP)

Comunicación extremo a extremo (a través de puertos)

Regula el flujo de información (transporte fiable, sin errores y en la secuencia correcta (fragmenta los datos en segmentos)

Coordina a múltiples aplicaciones que se encuentren interactuando con la red

Realiza una verificación por suma


Protocolos TCP/IP Capa de Internet (IP)

Permite que los paquetes atraviesen redes de distinta naturaleza

Está implementado en los sistemas inicial-final y en los nodos de conmutación

Controla la comunicación entre equiposDecide qué rutas deben seguir los datagramas de

información para alcanzar su destinoConforma los paquetes IP que será enviados por

la capa inferior


Protocolos TCP/IP Capa de acceso a la red

Responsable del intercambio de datos entre el sistema final y la red

El emisor proporciona la dirección de destino para que la red pueda encaminar correctamente la información

Se han desarrollado varios estándares que se encargan de esta tarea: Ethernet (LAN), X.25 (conmutación de paquetes), etc.


Protocolos TCP/IP Capa física

Define una interfaz física entre el dispositivo de transmisión de datos y la red

Emite al medio físico los flujos de bit y recibe los que de él provienen

Consiste en los manejadores de los dispositivos que se conectan al medio de transmisión

Especifica las características del medio de transmisión, naturaleza de señales, velocida, etc.


TCP/IP vs OSI ¿Por qué TCP/IP ha vencido a OSI?

TCP/IP es más antiguo, por tanto cuando llegó la necesidad de intercambiar información por red se utilizó el protocolo disponible

El coste y riesgo de la migración a otro entorno inhibe la aceptación de OSI

Debido a que el DOD, que utiliza TCP/IP es el mayor consumidor de SW del mundo

Internet está desarrollada sobre TCP/IP


Protocolos de comunicación Protocolos PPP/SLIP

Estos protocolo permiten conectar PCs de usuarios a Internet

Protocolos utilizados en redes punto a puntoTransporta datagramas (información)entre dos

puntos (PC-ISP)Usado en conexiones serie (a través de MODEM)No suelen tener dirección IP fija (asignación

dinámica)


Protocolos de comunicación Protocolo SLIP

Protocolo muy antiguo difundido por los sistemas UNIX

Se utiliza en enlaces serie (línea telefónica)La velocidad de transmisión de datos es 19.2KbsSe utiliza para unir PC-router, router-routerTiene el problema de que ni detecta ni corrige

errores que se presente en el paquete IP


Protocolos de comunicación Protocolo PPP

Se utiliza en enlaces serie (línea telefónica)Permite el intercambio paquetes de información

en redes simplesPermite una comunicación dupexProporciona servicios de detección de errores y

de compresión de datosEs un protocolo oficial de Internet. SLIP no lo es


Protocolos PPP/SLIP


Direcciones IPESTRUCTURA DE LA RED: Direcciones IP:

Cada ordenador conectado a Internet tiene una dirección IP.

Las direcciones IP son únicas.Se compone de 4 números comprendidos entre 0

y 255 separados por puntos. Ej: 207.34.234.4 (originalmente Hexadecimal)

Número de direcciones = 232


Direcciones IP Redes clase A:

Desde 1.0.0.0 a 127.0.0.0127 redes de 16 millones de nodos distintos

Redes clase BDesde 128.0.0.0 a 191.255.0.016320 redes de 65024 nodos distintos

Redes clase CDesde 192.0.0.0 a 223.255.255.02 millones redes de 254 nodos

Redes D, E y FDesde 224.0.0.0 a 254.0.0.0Fines futuros y/o experimentales


Direcciones IPESTRUCTURA DE LA RED: Direcciones IP:

La distribución de Internet es jerárquica. El primer número indica la subred de primer nivel (207).

Dentro de esta sub-red puede haber 256 sub-sub-redes. El segundo número indica en la que se encuentra (34). Así sucesivamente hasta el tercer nivel. El cuarto nivel indica un ordenador concreto dentro de la red.

Actualmente se emplean direcciones IPv4, de 4 bytes. Ya se ha definido IPv6, de 128 bits, para aumentar el rango de direcciones posibles en Internet.


Unidades de Información La mínima cantidad de información es la contenida en

un bit (acrónimo procedente del inglés: binary digit) que representa el 0 o el 1, el sí o el no, el blanco o el negro (cuando se utiliza para codificar un archivo gráfico), el verdadero o el falso, etc.

Un byte es el número de bits necesarios para almacenar un carácter y, como generalmente los códigos más usuales utilizan 8 bits para representar cada carácter, siempre que no se indique lo contrario, se considera que 1 byte es equivalente a 8 bits.


Múltiplos del bit y del byte

1 Kilobyte (KB) =210 Bytes =1.024 Bytes 103 Bytes

1 Megabyte (MB) =220 Bytes =1.048.576 Bytes 106 Bytes

1 Gigabyte (GB) =230 Bytes =1.073.741.824 Bytes 109 Bytes

1 Terabyte (TB) =240 Bytes =1.099.511.627.776 Bytes 1012 Bytes

1 Petabyte (PB) =250 Bytes =1.125.899.906.842.624 Bytes 1015 Bytes

1 Exabyte (EB) =260 Bytes =1.152.921.504.606.846.976 Bytes 1018 Bytes


Ejercicios1. Indica los tipos de redes que hay en función de su

localización geográfica.2. Se desean interconectar 20 ordenadores para formar una red.

Indicar gráficamente las topologías lógicas si solamente se disponen de concentradores de cableado de ocho puertos (debe utilizarse el menor número de ellos).

3. Establece una ordenación de los protocolos de comunicaciones explicados en el capítulo especificando aquéllos que ofrezcan un rendimiento mayor y los que resulten menos óptimos.

4. ¿Cuántos bits hay en 64 KB?; ¿y en 16 TB; ¿y en 40 GB?5. En un momento dado una ADSL recibe datos a la velocidad

de 140 KB/s; ¿qué tiempo se tarda para descargar un archivo de 700 MB? ¿y para bajarnos una canción que ocupa 4 MB?

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Tema 1. Redes de Computadoras 1 Fundamentos de la Web (Web para usuarios) Curso: 2003-2004 Carácter: Libre elección Créditos: 3 Teóricos + 3 Prácticos