introduccion curso doctorado: servicios y sistemas telemÁticos

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INTRODUCCION CURSO DOCTORADO:

SERVICIOS Y SISTEMAS TELEMÁTICOSSERVICIOS Y SISTEMAS TELEMÁTICOS

Santiago FeliciDoctorado: Sistemas y Servicios Telemáticos

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Clasificación de las redes por su ámbito

Distancia entre

procesadores

Procesadores ubicados

en el mismo ...

Ejemplo

1 m Sistema Multiprocesador

10 m Habitación

LAN100 m Edificio

1 Km Campus

10 Km Ciudad MAN (o WAN)

100 Km País

WAN1.000 Km Continente

10.000 Km Planeta

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Redes de área local o LAN (Local Area Network)

• Características:– Generalmente son de tipo broadcast (medio compartido) y con alto

ancho de banda– Cableado normalmente propiedad del usuario– Diseñadas inicialmente para transporte de datos

• Ejemplos:– Ethernet (IEEE 802.3): 1, 10, 100, 1000 Mb/s, 10GE– Token Ring (IEEE 802.5): 1, 4, 16, 100 Mb/s– FDDI: 100 Mb/s– HIPPI: 800, 1600, 6400 Mb/s– Fibre Channel: 100, 200, 400, 800 Mb/s– Redes inalámbricas por radio (IEEE 802.11): 1, 2, 5.5, 11 Mb/s

• Topología en bus (Ethernet) o anillo (Token Ring, FDDI)

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Topologías LAN típicas

Bus(Ethernet) Anillo

(Token Ring, FDDI)

Cable

Ordenador (Host)

Ordenador (Host)

Cable

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Redes de área extensa o WAN (Wide Area Network)

• Se caracterizan por utilizar normalmente medios telefónicos, diseñados en principio para transportar la voz.

• Son servicios contratados normalmente a operadoras (Telefónica, Retevisión, Ono, BT, Uni2, etc.).

• Las comunicaciones tienen un costo elevado, por lo que se suele optimizar su diseño y los anchos de banda son limitados.

• Normalmente utilizan enlaces punto a punto temporales o permanentes, salvo las comunicaciones vía satélite que son broadcast. También hay servicios WAN que son redes de conmutación de paquetes.

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Clasificación de las redes

Redes LAN Redes WAN

Redes broadcast

Ethernet,

Token Ring, FDDI

Redes vía satélite,

redes CATV

Redes de enlaces punto a punto

HIPPI,

LANs conmutadas

Líneas dedicadas, Frame Relay,

ATM

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WAN (red de enlaces punto a punto)

LAN (red broadcasto LAN conmutada)

Host Router

Subred

Escenario típico de una red completa (LAN-WAN)

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El Modelo de referencia OSI de ISO (OSIRM)

Fue definido entre 1977 y 1983 por la ISO (International Standards Organization) para promover la creación de estándares independientes de fabricante. Define 7 capas:

Capa de Aplicación

Capa Física

Capa de Enlace

Capa de Red

Capa de Transporte

Capa de Sesión

Capa de Presentación

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Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Física

Aplicación

Transporte

Internet

Host-red

Comparación de modelos OSI, TCP/IP e híbrido

OSI TCP/IP

Aplicación

Transporte

Red

Enlace LLC

MAC

Física

HíbridoWAN LAN

Har

dw

are

Fir

mw

are S

oft

war

e

Sis

t. O

per

ativ

oP

rog

r. d

e u

suar

io

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Telnet FTP DNS SMTP

UDPTCP

IP

ARPANET SATNET LANPacket

Capa(nombre OSI)

Aplicación

Transporte

Red

Física yEnlace

Protocolos

Redes

Protocolos y redes del modelo TCP/IP inicial

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Cabecerade enlace

Datagrama IP

Cola de enlace

Cabec.IP

Segmento TCP

Cabec.TCP

Datos aplicación

Elementos de datos en el modelo TCP/IP

SegmentoTCP

DatagramaIP

Trama

20bytes

20bytes

14bytes

4bytes

Los valores que aparecen para el nivel de enlace se aplican al caso de Ethernet.Según el tipo de red puede haber pequeñas variaciones

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Acceso a un servidor Web desde un cliente en una LAN Ethernet (modelo TCP/IP)

Capa

1

2

3

4

HTTP

TCP

IP

IEEE 802.3

Sockets

Winsock

Cliente Servidor

Aplicación

Transporte

Enlace

Red

Física

Sockets

Winsock

Aplicación

Transporte

Enlace

Red

Física

IEEE 802.3

5

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Aplicación

Acceso a un servidor Web a través de una conexión remota (modelo híbrido)

Capa

1

2

3

4

HTTP

TCP

IP

Cliente Servidor

Transporte

Enlace

RedIP IP

PPP

IEEE802.3

IEEE802.5V.35

Física

Aplicación

Transporte

Enlace

Red

Física

Enlace

Red

Física

Enlace

Red

Física

IEEE802.5

IEEE802.3

LANEthernet

LANToken Ring

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Servicio orientado y no orientado a conexión

• Un Servicio orientado a conexión (CONS) establece el canal antes de enviar la información. Ejemplo: llamada telefónica.

• Un Servicio no orientado a conexión (CLNS) envía los datos directamente sin preguntar antes. Si la comunicación no es posible los datos se perderán. Ejemplo: servicio postal o telegráfico

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Servicios de comunicación WAN

• Pueden ser de tres tipos:– Líneas dedicadas. El enlace está dedicado de forma

permanente con un caudal reservado, se use o no.– Conmutación de circuitos. La conexión solo se

establece cuando se necesita, pero mientras hay conexión el caudal está reservado al usuario tanto si lo usa como si no. Se aprovecha mejor la infraestructura.

– Conmutación de paquetes (o de circuitos virtuales). El ancho de banda disponible es compartido por diversos circuitos, de forma que se multiplexa tráfico de diferentes usuarios; el ancho de banda no está reservado y la infraestructura se aprovecha de manera óptima.

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Servicios de comunicación WAN

• Líneas dedicadas– Es la solución más simple, máximo rendimiento

– Adecuada si hay mucho tráfico de forma continua

– Costo proporcional a la distancia y a la capacidad (tarifa plana)

– Velocidades: 64, 128, 256, 512 Kb/s, 2 Mb/s, 34 Mb/s (simétricos full-duplex)

• Conmutación de circuitos (Red Telefónica Conmutada, RTC). Puede ser:– RTB (Red Telefónica Básica): hasta 56/33,6 Kbps (asimétrico)

– RDSI (o ISDN): canales de 64 Kbps

– GSM: 9,6 Kbps

– Costo proporcional al tiempo de conexión (y a la distancia)

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Red de conmutación de paquetes orientada a conexión (con circuitos virtuales)

DTE

DTE: Data Terminal EquipmentDCE: Data Communications Equipment

Línea punto a punto

Switch

SwitchSwitch

DCE

Host

DTE

DTE

DCE

DCE

DCE

DCE

DCE

Host

DTE

Router

Switch Switch

Switch

Host

Host

Host

Circuito virtual

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B-ISDN y ATM

• RDSI (o ISDN, Integrated Services Digital Network) es una red que integra voz y datos digital.

• B-ISDN (o RDSI-BA) es un concepto: red de alta capacidad con posibilidad de cursar tráfico multimedia (voz, datos, video, etc.)

• En 1986 la CCITT, actualmente ITU-T, eligió la tecnología ATM para implementar las redes B-ISDN

• ATM es un servicio de conmutación de celdas (paquetes pequeños y todos del mismo tamaño). Especialmente adaptado para tráfico a ráfagas (‘bursty traffic’)– Una celda 53 bytes (5 de cabecera y 48 de datos).– A nivel físico utiliza preferentemente SONET/SDH (155,52 Mb/s)– Gran control sobre tipos de tráfico, posibilidad de negociar prácticamente

todos los parámetros de QoS, prioridades, etc.– La creación del ATM Forum en 1991 implicó a los fabricantes de equipos,

lo cual dio un gran impulso a la tecnología ATM.

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Características de ATM

• Utiliza celdas (tamaño fijo)• Servicio orientado a conexión• Soporta multitud de facilidades de control• Tecnología WAN utilizada también en LAN (ej

LANE o Classical IP over ATM), a diferencia de X.25 o Frame Relay

Celdas (53 bytes)

Voz

Datos

Vídeo

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Nivel de red en Internet

• El Nivel de Red en Internet está formado por:– El protocolo IP: IPv4, IPv6– Los protocolos de control, ej.: ICMP, ARP,

RARP, BOOTP, DHCP, IGMP– Los protocolos de routing, ej.: RIP, OSPF, IS-IS,

IGRP, EIGRP, BGP

• Toda la información en Internet viaja en datagramas IP (v4 ó v6)

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Versión Lon.Cab. DS Longitud total Identificación DF MF Desplaz.fragmento

Tiempo de vida Protocolo Checksum Dirección de origen Dirección de destino

Opciones (de 0 a 40 bytes)

Cabecera de un datagrama IPv4

Versión: siempre vale 4, por ser IPv4. En IPv6 vale 6

Longitud Cabecera: en palabras de 32 bits (mínimo 5, máximo 15)

Longitud total: en bytes, máximo 65535 (incluye la cabecera)

Identificación, DF, MF, Desplaz. Fragmento: campos de fragmentación

Tiempo de vida: contador de saltos hacia atrás (se descarta cuando es cero)

Checksum: de toda la cabecera (no incluye los datos)

32 bits

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Valor Protocolo Descripción

1 ICMP Internet Control Message Protocol

2 IGMP Internet Group Management Protocol

3 GGP Gateway-to-Gateway Protocol

4 IP IP en IP (encapsulado)

5 ST Stream

6 TCP Transmission Control Protocol

8 EGP Exterior Gateway Protocol

17 UDP User Datagram Protocol

29 ISO-TP4 ISO Transport Protocol Clase 4

80 CLNP Connectionless Network Protocol

88 IGRP Internet Gateway Routing Protocol

89 OSPF Open Shortest Path First

Algunos de los posibles valores del campo Protocolo

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Fragmentación en IP• Los fragmentos reciben la misma cabecera que el datagrama

original salvo por los campos ‘MF’ y ‘Desplazamiento del Fragmento’.

• Los fragmentos de un mismo datagrama se identifican por el campo ‘Identificación’.

• Todos los fragmentos, menos el último, tienen a 1 el bit MF (More Fragments).

• La unidad básica de fragmentación es 8 bytes. Los datos se reparten en tantos fragmentos como haga falta, todos múltiplos de 8 bytes (salvo quizá el último).

• Toda red debe aceptar un MTU de al menos 68 bytes (60 de cabecera y 8 de datos). Recomendado 576 bytes

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Cab. ABCDEF GHIJKL MNOP

Cab. ABCDEF

Token Ring

E-net DIX Cab. GHIJKL Cab. MNOP

PPP Bajo Retardo

Cab. M Cab. N Cab. O Cab. P

Fragmentación múltiple de un datagrama IP

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Id Long DF MF Desplaz. Datos

Fragmento 1 XXX 1500 0 1 0 ABCDEF

Fragmento 2 XXX 1500 0 1 185 GHIJKL

Fragmento 3 XXX 1060 0 0 370 MNOP

Datagrama

Original

XXX 4020 0 0 0 ABCDEF GHIJKL MNOP

Fragm. 3a XXX 292 0 1 370 M

Fragm. 3b XXX 292 0 1 404 N

Fragm. 3c XXX 292 0 1 438 O

Fragm. 3d XXX 244 0 0 472 P

Ejemplo de fragmentación múltiple

Token Ring

E-net DIX

PPP Bajo

Retardo

Grupos de 8 bytes

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0 Red(128)

Host (16777216)

10 Red (16384) Host (65536)

110 Red (2097152) Host (256)

1111 Reservado

1110 Grupo Multicast (268435456)

Clase

A

B

C

D

E

Rango

0.0.0.0127.255.255.255

128.0.0.0191.255.255.255

192.0.0.0223.255.255.255

224.0.0.0239.255.255.255

240.0.0.0255.255.255.255

32 bits

Formato de direcciones IP

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Asignación de direcciones IP

• Las organizaciones obtienen sus números del proveedor correspondiente

• Los proveedores los obtienen de los NICs (Network Information Center):– www.arin.net: América– www.ripe.net: Europa– www.apnic.net Asia Pacifico

• Los NICs dispone de una base de datos (whois) para búsqueda de direcciones IP

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Dirección Significado Ejemplo

255.255.255.255

Broadcast en la propia red o subred

0.0.0.0 cualquiera

Host a ceros Identifica una red (o subred) 147.156.0.0

Host a unos Broadcast en la red (o subred) 147.156.255.255

Red a ceros Identifica un host en esa red (o subred) 0.0.1.25

127.0.0.1 Loopback

224.0.0.1 Todos los hosts multicast

Direcciones IP especiales

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Red o rango Uso

127.0.0.0 Reservado (fin clase A)

128.0.0.0 Reservado (ppio. Clase B)

191.255.0.0 Reservado (fin clase B)

192.0.0.0 Reservado (ppio. Clase C)

224.0.0.0 Reservado (ppio. Clase D)

240.0.0.0 – 255.255.255.254

Reservado (clase E)

10.0.0.0 Privado

172.16.0.0 – 172.31.0.0 Privado

192.168.0.0 – 192.168.255.0

Privado

Direcciones IP reservadas y privadas (RFC 1918)

30IP: 193.146.62.7Rtr: 193.146.62.1

IP: 193.146.62.12Rtr. 193.146.62.1

IP: 193.146.62.215Rtr: 193.146.62.1

147.156.0.1

IP: 147.156.145.17Rtr: 147.156.0.1

LAN A147.156.0.0

LAN C193.146.62.0

LAN B213.15.1.0

193.146.62.1

213.15.1.1

IP: 213.15.1.2Rtr: 213.15.1.1

IP: 213.15.1.3Rtr: 213.15.1.1

Al estar todas las redes directamente conectadas no

hacen falta rutas

Un router conectando tres LANs

IP: 147.156.13.5Rtr: 147.156.0.1

IP: 147.156.24.12Rtr: 147.156.0.1

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Subredes

• Dividen una red en partes mas pequeñas.

• Nivel jerárquico intermedio entre red y host

• ‘Roba’ unos bits de la parte host para la subred.

• Permite una organización jerárquica. Una red compleja (con subredes) es vista desde fuera como una sola red.

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Dividamos la red 147.156.0.0 (clase B) en cuatro subredes:

147 . 156 Subred

Host

16 2 14

Bits subred Subred Máscara Rango

00 (0) 147.156.0.0 255.255.192.0 147.156.0.0 – 147.156.63.255

01 (64) 147.156.64.0 255.255.192.0 147.156.64.0 – 147.156.127.255

10 (128) 147.156.128.0 255.255.192.0 147.156.128.0 – 147.156.191.255

11 (192) 147.156.192.0 255.255.192.0 147.156.192.0 – 147.156.255.255

Máscara: 11111111 . 11111111 . 11 000000 . 00000000

255 . 255 . 192 . 0

Subredes

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Red Host

SubredesSuperredes

Las ‘superredes’ se definen mediante máscaras, igual que las subredes

Ej.: Red 195.100.16.0/21 (máscara 255.255.248.0)

Incluye desde 195.100.16.0 hasta 195.100.23.0

También se puede partir en trozos más pequeños partes de una clase A (de las que quedan libres). Por eso esta técnica se llama CIDR (Classless InterDomain Routing).

Superredes

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• Además de asignar grupos de redes C a las organizaciones se hace un reparto por continentes y países:– Multi regional: 192.0.0.0 - 193.255.255.255 – Europa: 194.0.0.0 - 195.255.255.255– Otros: 196.0.0.0 - 197.255.255.255– Noteamérica: 198.0.0.0 - 199.255.255.255– Centro y Sudamérica: 200.0.0.0 - 201.255.255.255– Anillo Pacífico: 202.0.0.0 - 203.255.255.255– Otros: 204.0.0.0 - 205.255.255.255– Otros: 206.0.0.0 - 207.255.255.255

• Así se pueden ir agrupando entradas en las tablas de rutas

CIDR