redes de computadores e internet introducción 1-1
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Redes de computadores e Internet
Introducción
Introducción 1-1
Introducción 1-2
IntroducciónObjetivo: Panorámica de las
redes de computadores y terminología
Los detalles serán estudiados durante el curso
enfoque: Uso de Internet
como ejemplo
Contenido ¿Qué es Internet? ¿Qué es un protocolo? El “borde” de la red; hosts, red de
acceso y medios físicos El “centro” de la red: conmutación
de paquetes y de circuitos, Estructura de Internet
Desempeño: perdidas, retardo (delay)
Seguridad Crecimiento del tráfico en Internet Cnsumo de energía de Internet
Introducción 1-3
¿Qué es Internet?: visión práctica
millones de dispositivos interconectados: hosts = end systems PCs, servidores,
celulares. PDAs ejecutando aplicaciones
de redRed residencial
Red Institucional
Red Móvil
ISP Global
ISP Regional
router
PC
server
wirelesslaptop
cellular handheld
wiredlinks
access points
Enlaces de comunicación fibra, cobre, radio,
satelite Tasa de
transmisión = ancho de bandaRouters (intermediate
systems): reenvían paquetes (trozos de datos)
Introducción 1-4
Aplicaciones “chéveres” en Internet
El servidor web más pequeño del mundohttp://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html
Marco para imagen IPhttp://www.ceiva.com/
Pronosticador web del clima + Tostadora
Teléfonos Internet
Introducción 1-5
¿Qué es Internet?: visión práctica
Los protocolos controlan el envío y recepción de mensajes TCP, IP, HTTP, Skype,
Ethernet
Internet: “red de redes” Aproximadamente
jerárquica Internet pública versus
intranet privada
Estándares de Internet RFC: Request for Comments IETF: Internet Engineering
Task Force http://www.ietf.org/rfc.html
Red residencial
Red Institucional
Red Móvil
ISP Global
ISP Regional
Introducción 1-6
¿Qué es Internet?: los servicios La infraestructura de
comunicaciones permite tener aplicaciones distribuidas: Web (Wiki, Facebook), VoIP,
email, juegos, e-commerce, bases de datos, compartir archivos
Los servicios de comunicación proveen a las aplicaciones: Entrega confiable de datos
desde el origen al destino Entrega de datos no
confiable (best effort)
Introducción 1-7
¿Qué es un protocolo?Protocolos humanos: “¿Qué hora es?” “Tengo una pregunta” Presentar personas
… mensajes específicos enviados
… acciones específicas realizadas cuando los mensajes son recibidos, o generación de otros eventos
Protocolos de red: Máquinas en lugar de seres
humanos Toda actividad de
comunicación en Internet está gobernada por protocolos
Los protocolos definen (1)el formato de los mensajes, (2)el orden de envío y recepción de
mensajes entre entidades en la red,
(3) las acciones que deben realizarse al transmitir o recibir mensajes por parte de los nodos
Introducción 1-8
¿Qué es un protocolo?Ejemplo de un protocolo humano y un protocolo de una red:
¿Otros protocolos humanos?
Hola
Hola
¿tienes horas?
2:00
Conexión TCP request
Conexión TCPresponseGet http://www.arcesio.net/
<archivo>time
Introducción 1-9
Mirando más cerca la estructura de la red:
El “borde” de la red: aplicaciones y nodos
Redes de acceso, medios físicos: enlaces de
comunicaciones cableados e inalámbricos
El centro de la red: Routers
interconectados Red de redes
Introducción 1-10
El “borde” de la red: Nodos (end systems, hosts):
Ejecutan programas de aplicaciones
ejemplo. Web, e-mail En el “borde” de la red
client/server
peer-peer
Modelo cliente/servidor Los nodos cliente hacen
solicitudes, reciben respuestas de los servidores “activos”
ejemplo. Navegador Web/servidor Web; cliente de correo/servidor de correo
Modelo peer to peer: uso mínimo (o no uso) de
servidores dedicados ejemplo. Skype, BitTorrent
Borde de la red: servicio orientado a conexiónMeta: transferencia de datos
entre nodos (end systems) handshaking: establecer
(prepararse para) transferir datos con anterioridad Protocolo Hola-Hola
humano Establece el “estado” de
dos nodos que se comunican
TCP - Transmission Control Protocol Servicio orientado a
conexión de Internet
Servicio TCP [RFC 793] confiable, transfiere
datos, como un flujo de bytes, en el orden corrrecto. pérdidas: acuse de recibo
(acknowledgements) y retransmisiones
Control de flujo: El nodo transmisor no
sobrecarga al nodo receptor
Control de congestión: Los nodos transmisores
“reducen la tasa de transmisión” cuando la red está congestionada
Introducción 1-11
Borde de la red: servicio NO orientado a conexión
Meta: transferencia de datos entre nodos (end systems) ¡La misma meta de
antes! UDP - User Datagram
Protocol [RFC 768]: Servicio no orientado a conexión de Internet Transferencia no
confiable de datos no hay control de flujo no hay control de
congestión
Aplicaciones que utilizan TCP:
HTTP (Web), FTP (file transfer protocol), Telnet (login remoto), SMTP (e-mail)
Aplicaciones que utilizan UDP:
Media streaming, teleconferencia, DNS, telefonía IP, SNMP
Introducción 1-12
Introducción 1-13
Redes de acceso y medios físicos
¿Cómo se conectan los nodos finales al los routers de borde?
Con redes de acceso residencial
Con redes de acceso institucional (universidades, empresas)
Con redes de acceso móviles
Se debe estar atento a: ¿cuál es el ancho de banda
(bits por segundo) de la red de acceso?
¿Es compartida o dedicada?
Introducción 1-14
Acceso residencial: acceso punto a punto
Conexión conmutada a través de modem hasta 56Kbps de acceso directo al
router (a veces es menos). 4 KHz No se puede “navegar” y utilizar
el teléfono para voz al mismo tiempo: no está disponible en todo momento
ADSL: asymmetric digital subscriber line hasta 1 Mbps enviando -upstream- (por ahora lo típico es
< 256 kbps) hasta 8 Mbps recibiendo -downstream- (normal < 1 Mbps) Línea física dedicada FDM: 50 kHz - 1 MHz para recibir 4 kHz - 50 kHz para enviar
Introducción 1-15
Acceso residencial: cable modems
HFC: Híbrido fibra-coaxial asimétrico: hasta 30Mbps upstream, 2
Mbps downstream red de cable y fibra para conectar casas al
router de ISP se comparte el acceso al router entre
hogares Disponible a través de las compañías de TV
por cable
Introducción 1-16
Acceso residencial: cable modems
Diagram: http://www.cabledatacomnews.com/cmic/diagram.html
Introducción 1-17
Arquitectura red de TV por Cable: un vistazo
residencia
Oficina TV por cable
Red de distribución de TV por cable (simplificada)
Normalmentet 500 a 5,000 hogares
Introducción 1-18
Arquitectura red de TV por Cable: un vistazo
residencia
Oficina TV por cable
Red de distribución de TV por cable (simplificada
Servidor(es)
Introducción 1-19
Arquitectura red de TV por Cable: un vistazo
residencia
Oficina TV por cable
Red de distribución de TV por cable (simplificada)
Introducción 1-20
Arquitectura red de TV por Cable: un vistazo
residencia
Oficina TV por cable
Red de distribución de TV por cable (simplificada
canales
VIDEO
VIDEO
VIDEO
VIDEO
VIDEO
VIDEO
DATA
DATA
CONTROL
1 2 3 4 5 6 7 8 9
FDM:
FTTH (Fiber To The Home)
La tecnología FTTH utiliza fibra óptica hasta la residencia FTTH utiliza fibra óptica y sistemas de distribución
ópticos para proveer servicios avanzados (Triple Play: telefonía, Internet de banda ancha y televisión)
FTTH utiliza una red PON (Passive Optical Network) Con base en divisores ópticos pasivos que no tiene
elementos electrónicos activos. Dependiendo de la dirección del haz de luz, se divide
el haz entrante y lo distribuye hacia múltiples fibras o lo combina dentro de una misma fibra.
La idea es compartir los costos del segmento óptico entre los diferentes terminales
Introducción 1-21
FTTH (Fiber To The Home)
Introducción 1-22
Splitter
En la red óptica pasiva (PON) se coloca un divisor óptico (splitter) dentro del enlace y permite enviar la misma señal a múltiples residencias a la vez.
Introducción 1-23
Acceso empresarial: redes de área local
Redes de área local (LAN) para empresas/universidades conecta los end system a los routers de borde.
Ethernet: 10 Mbs, 100Mbps,
1Gbps, 10Gbps Configuración
acostumbrada: end systems se conecta a un switch Ethernet
Introducción 1-24
Redes de acceso inalámbrico
Acceso inalámbrico compartido conecta end systems y el router A través de una estación base
conocida como “access point” wireless LANs:
802.11b/g (WiFi): 11 Mbps/54 Mbps
Acceso inalámbrico áreas más amplias Proporcionada por operadores
de telecomunicaciones ~1Mbps sobre red celular
(EVDO, HSDPA) WiMAX – 802.16 (10’s Mbps) en
área amplia
Estación base
Nodosmóviles
router
Introducción 1-25
Redes en el hogar (o en pequeñas oficinas)Componentes de red típicos: DSL ó cable módem router/firewall/NAT Ethernet Punto de acceso inalámbrico
Punto de accesoinalámbrico
Laptopsinalámbricos
router/firewall
cablemódem
hacia/desdecentral de TV por cable
Ethernet(switched)
Introducción 1-26
Medios físicos
Bit: se propaga entre parejas de transmisires/receptores
Enlace físico: el que está entre transmisores receptores
Medios guiados: Señales que se propagan en
medios sólidos: cobre (UTP, coaxial), fibra óptica
Medios no guiados: Señales que se propagan en
el espacio, ondas de radio
Par trenzado(TP) Dos pares de hilos
de cobre Categoría 5: Ethernet
100 Mbps Otras categorías:
5E, 6 y 7
Introducción 1-27
Medios físicos: coaxial, fibra
Cable Coaxial: Dos conductores de
cobre concéntricos
bidireccional Banda base:
Un solo canal en el cable Antiguo Ethernet
broadband: Múltiples canales en el
cable HFC
Cable Fibra óptica: Fibra de vidrio
transportando pulsos de luz, cada pulso un bit
Operación a alta velocidad: Transmisión a alta
velocidad punto a punto (10’s-100’s Gps)
Baja tasa de errores: los repetidores se ubican a grandes distancias; inmune a ruido electromagnético
Introducción 1-28
Medios físicos: radio
Señales transportadas en el espectro electromagnético
No hay cables bidireccional Efectos del medio
ambiente en la propagación: Reflexión Obstrucción por
objetos Interferencia
Tipos de enlaces de radio: Micro-ondas terrestres
Canales de hasta 45 Mbps LAN (Wifi)
11Mbps, 54 Mbps Área-amplia (celular)
3G celular: ~ 1 Mbps Satélite
Canales de pocos Kbps a 45Mbps (o multiple canales pequeños)
Retardes de 270 ms entre extremos
geoestacionarios, versus satélites de órbita baja
Introducción 1-29
El “centro” de la red:
Es una malla de routers interconectados
La pregunta básica: ¿cómo se transportan los datos a través de la red? Existen dos métodos: Conmutación de circuitos:
circuito dedicado por llamada
Conmutación de paquetes: datos enviados a través de la red como “trozos” discretos
Introducción 1-30
El “centro” de la red: Conmutación de circuitosLos recursos de extremo
a extremo (end to end) se reservan para una llamada (una sesión)
Recursos: Ancho de banda del enlace, capacidad del switch
Los recursos están dedicados y no se comparten con otras llamadas
Desempeño (garantizado) como el de un circuito físico
Se requiere establecer la llamada antes de enviar información
Introducción 1-31
El “centro” de la red: Conmutación de circuitosnetwork resources
(e.g., bandwidth) divided into “pieces”
pieces allocated to calls
resource piece idle if not used by owning call (no sharing)
Técnicas para dividir el ancho de banda de un enlace en “pedazos” División de
frecuencia División de tiempo
Introducción 1-32
Conmutación de circuitos: FDM y TDM
FDM
frequencia
tiempo
TDM
frequencia
tiempo
4 usuarios
Ejemplo:
Introducción 1-33
Ejemplo numérico
Cuánto tiempo tomará enviar un archivo de 640,000 bits desde el nodo A hasta el nodoB sobre una red de conmutación de circuitos? Todos los enlaces son de 1.536 Mbps Cada enlace utiliza DM con 24 slots/s 500 ms para establecer el circuito
Introducción 1-34
El “centro” de la red: Conmutación de paquetesCada secuencia de datos end
to end se divide en paquetes Los paquetes del usuario A y
B comparten los recursos de red
Cada paquete utiliza todo el ancho de banda del enlace
Los recursos se utilizan a medida que se necesitan
Competencia por los recursos:
Demanda agregada de recursos puede exceder la cantidad disponible
Congestión: cola de los paquetes, espera para uso del enlace
store and forward: Los paquetes se mueven un “salto” a la vez Los nodos reciben el
paquete completo antes de reenviarlo
Ancho de banda dividido en “pedazos”
Asignación dedicadaReservación de recursos
Introducción 1-35
Conmutación de paquetes: Multiplexamiento estadístico
Secuencia de los paquetes de A & B no tiene un patrón fijo. El ancho de banda es compartido por demanda multiplexamiento estadístico.
En TDM cada nodo consigue el mismo “slot” para cada frame TDM.
A
B
C100 Mb/sEthernet
1.5 Mb/s
D E
Multiplexamiento estadístico
Cola de paquetesesperando para salir al
enlace
Introducción 1-36
Conmutación de paquetes: store-and-forward
Toma L/R segundos para transmitir (“empujar”) un paquete de L bits a un enlace de R bps
store and forward: el paquete completo debe llegar al router antes que pueda ser retransmitido al siguiente enlace
Retardo = 3L/R (asumiendo un retardo de propagación cero)
Ejemplo: L = 7.5 Mbits R = 1.5 Mbps Retardo de
transmisión = 15 s
R R RL
Pronto más sobre latencia…
Introducción 1-37
Conmutación de paquetes versus conmutación de circuitos
Enlace de 1 Mb/s Cada usuario:
100 kbps cuando está “activo”
Activo el 10% del tiempo Conmutación de
circuitos: 10 usuarios
Conmutación de paquetes: con 35 usuarios,
probabilidad > 10 activos inferior a .0004
¡La conmutación de paquetes permite que más usuarios utilicen la red!
N usuarios
Enlace de 1 Mbps
¿cómo llegamos al valor 0.0004?
Introducción 1-38
Conmutación de paquetes versus conmutación de circuitos
Estupenda para tráfico con ráfagas camparte recursos más simple, no requiere llamada de “setup”
Congestión excesiva: retardo y pérdida de paquetes los protocolos deben ser confiables para la transferencias
de datos, se requiere control de congestión Pregunta: ¿cómo ofrecer un comportamiento similar al de un
circuito? Ancho de banda necesario para aplicaciones de audio y
de video problema que aún no está resuelto
¿Es la conmutación de paquetes la ganadora en esta competencia?
Introducción 1-39
Estructura de Internet: red de redes
La estructura de Internet es difusamente jerárquica En el centro: ISPs de “nivel 1” (Verizon , Sprint,
AT&T, Cable and Wireless), cubrimiento nacional/internacional Entre los ISPs de nivel 1 se tratan como iguales
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Los proveedores de nivel 1 se interconectan con sus iguales de manera privada
Introducción 1-40
ISP de Nivel 1 (Tier-1): Sprint
…
hacia/desde clientes
peering
hacia/desde backbone
….
………
POP: point-of-presence
Introducción 1-41
Estructura de Internet: red de redes
ISPs “Nivel 2”: ISPs más pequeños (a menudo regionales) Conectan a uno o más ISPs nivel 1, posiblemente a otros ISPs nivel 2
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier-2 ISPTier-2 ISP
Tier-2 ISP Tier-2 ISP
Tier-2 ISP
Un ISP nivel 2 paga al ISP nivel 1 para conectarse a Internet El ISP nivel 2 es cliente del ISP nivel 1
ISP nivel 2 también se asocia de manera privada con sus iguales
Introducción 1-42
Estructura de Internet: red de redes
ISPs de “Nivel 3” e ISPs locales Último salto en la red (“de acceso”) (más cerca a los end systems)
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier-2 ISPTier-2 ISP
Tier-2 ISP Tier-2 ISP
Tier-2 ISP
localISPlocal
ISPlocalISP
localISP
localISP Tier 3
ISP
localISP
localISP
localISP
ISPs Locales y capa 3 son los clientes delos ISPs de las capas más altas que losconectan al resto de Internet
Introducción 1-43
Estructura de Internet: red de redes
¡un paquete atraviesa muchas redes!
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier-2 ISPTier-2 ISP
Tier-2 ISP Tier-2 ISP
Tier-2 ISP
localISPlocal
ISPlocalISP
localISP
localISP Tier 3
ISP
localISP
localISP
localISP
Internet eXchange Point (IX ó IXP)
Un Internet exchange point (IX ó IXP) es una infraestructura física que permite a diferentes proveedores de servicio Internet (ISPs) intercambiar tráfico Internet entre sus redes (sistemas autónomos) de forma directa (sin costo o a un costo muy reducido) en lugar de pasar el tráfico a través de una o más redes de otros.
Un IXP reduce el tráfico que un ISP debe pasar a través de terceros de tal manera que reduce el costo ($) promedio por bit de su servicio.
Las principales ventajas de la interconexión directa son costos, latencia, mejoramiento del ancho de banda, eficiencia del enrutamiento y tolerancia a fallas.
Un IXP típico se hace con uno o más switches de datos a los cuales cada ISP participante se conecta.
Un ejemplo de IXP es el NAP Colombia http://www.nap.com.co/ con 15 miembros
Introducción 1-44
Introducción 1-45
¿Cómo ocurren las pérdidas y los retardos?Colas de paquetes en los buffers de los
routers La tasa de llegada de paquetes para ser
transmitidos exceden la capacidad del enlace cola de paquetes, esperan su turno
A
B
Paquete que está siendo transmitido (delay)
Paquetes en cola (delay)
Buffers libres (disponibles): paquetes que lleganserán descartados (pérdidas) si no hay buffers libres
Introducción 1-46
Cuatro causas del retardo de los paquetes
1. Procesamiento en el nodo: chequea errores a nivel de bit determina el enlace de salida
A
B
propagación
transmisión
Procesamientoen el nodo colas
2. colas tiempo de espera
para ser transmitido a través del enlace
depende del nivel de congestión del router
Introducción 1-47
Retardo en redes de conmutación de paquetes3. Retardo de
transmisión: R=ancho de banda (bps) L=longitud del paquete
(bits) tiempo que toma colocar
los bits en el enlace = L/R
4. Retardo de propagación:
d = longitud del enlace físico
s = rapidez de propagación en el medio (~2x108 m/s)
retardo de propagación = d/s
A
B
propagación
transmisión
Procesamiento en el nodo colas
Nota: s y R son cantidades muy diferentes!
Introducción 1-48
Analogía con una caravana
Los autos “se propagan” a 100 km/h
Al peaje le toma 12 segundos atender un auto (tiempo de transmisión)
auto~bit; caravana ~ paquete ¿Cuánto tiempo toma para
que la caravana esté alineada antes del segundo peaje?
Tiempo para “pasar” la caravana entera a través del peaje hacia la vía = 12*10 = 120 segundos
Tiempo para que el último auto se “propague” desde el primer peaje hasta el segundo: 100km/(100km/h)= 1 h
Respuesta: 62 minutos
peajepeajeCaravana de 10 autos
100 km
100 km
Introducción 1-49
Analogía con una caravana (más)
Ahora los autos se “propagan” a 1000 km/h
Al peaje le toma 1 minuto atender un auto
¿LLegarán los autos al segundo peaje antes que sea atendida toda la caravana en el primer peaje?
Sí! Después de 7 minutos, el primer auto estará en el segundo peaje y el tercer auto aún estará en el primer peaje.
El primer bit del paquete puede llegar al segundo router antes que el paquete sea transmitido totalmente desde el primer router!
peajepeajeCaravana de 10 autos
100 km
100 km
Introducción 1-50
Retardo en los nodos
dprocesamiento = retardo por procesamiento Normalmente pocos microsegundos o menos
dcola = Retardo en el buffer o cola Depende de la congestión de la red
dtransmisión = retardo de transmisión = L/R, significante para enlaces lentos
dpropagación = retardo de propagación Desde algunos microsegundos a cientos de
milisegundos
npropagacióntransmisiócolantoprocesamienodo ddddd
Introducción 1-51
Retardo en las colas(revisitado)
R=ancho de banda del enlace (bps)
L=longitud del paquete (bits)
a=tasa promedio de llegada de paquetes
Intensidad de tráfico = La/R
La/R ~ 0: en promedio, poco retardo en las colas La/R -> 1: el retardo se hace mayor La/R > 1: llega más trabajo que el que puede ser
servido, en promedio ¡el retardo es infinito!
Introducción 1-52
Retardos en Internet “real” y las rutas seguidas por los paquetes
¿Qué aspecto tienen los retardos y descartes de paquetes en Internet “real”?
Programa Traceroute: permite medir el retardo desde el origen hasta el destino a lo largo del trayecto seguido. Para todo i: Envía tres paquetes que alcanzan el router i en el
trayecto hacia el destino El router i retornará los paquetes al emisor El emisor mide los intervalos de tiempo entre la
transmisión y la respuesta.
3 paquetes
3 paquetes
3 paquetes
Introducción 1-53
Retardos en Internet “real” y las rutas
1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms4 jn1-at1-0-0-19.wor.vbns.net (204.147.132.129) 16 ms 11 ms 13 ms 5 jn1-so7-0-0-0.wae.vbns.net (204.147.136.136) 21 ms 18 ms 18 ms 6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms9 de2-1.de1.de.geant.net (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms10 de.fr1.fr.geant.net (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms11 renater-gw.fr1.fr.geant.net (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms17 * * *18 * * *19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 ms
traceroute: gaia.cs.umass.edu to www.eurecom.frTres medidas de retardo desde gaia.cs.umass.edu a cs-gw.cs.umass.edu
* * Significa que no hay respuesta (sondeo perdido, el router no está contestando)
Enlace Trans-oceánico
Introducción 1-54
Pérdida de paquetes
Las colas (conocidas como buffer) tienen una capacidad finita.
Cuando un paquete llega a una cola saturada, el paquete es descartado (lost)
Los paquetes descartados pueden ser retransmitidos por el nodo anterior, por el nodo origen o no ser retransmitido
A
B
paquete que está siendo transmitido
paquete que llegue a unbuffer lleno se pierde
buffer (área de espera)
Introducción 1-55
Throughput (rendimiento) throughput: tasa (bits/unidad de tiempo) en el
cual los bits son transferidos entre el emisor y el receptor instantáneo: tasa en un punto del tiempo promedio: tasa sobre un periodo de tiempo más largo
Servidor con archivo de F bits
para enviar al cliente
Capacidad del
Enlace Rs bits/s
Capacidad del
Enlace Rc bits/s tubo que puede mover el fluido a
una tasa de Rs bits/s
tubo que puede mover el fluido a una
tasa de
Rc bits/s
Servidor envía bits
(fluido) hacia el tubo
Introducción 1-56
Throughput (más) Rs < Rc ¿Cuál es el throughput promedio de extremo a extremo?
Rs bits/s Rc bits/s
Rs > Rc ¿Cuál es el throughput promedio de extremo a extremo?
Rs bits/s Rc bits/s
Enlace en un trayecto extremo a extremo que reduce el throughput
Enlace “cuello de botella”
Introducción 1-57
Throughput: en Internet
10 conexiones comparten (equitativamente) el backbone
de R bits/s
Rs
Rs
Rs
Rc
Rc
Rc
R
Throughput por conexión extremo a extremo: mín(Rc,Rs,R/10)
en la práctica: Rc o Rs son a menudo cuellos de botella
Introducción 1-58
Seguridad en la red Es un tema que trata sobre:
Cómo los chicos malos pueden atacar las redes de computadores
Cómo nosotros podemos defender las redes de estos ataques
Cómo diseñar arquitecturas de red que sean inmunes a estos ataques
Internet originalmente no fue diseñada pensando (específicamente) en la seguridad Visión original: “un grupo de usuarios que confían
mutuamente y que están conectados a una red transparente”
Los diseñadores de los protocolos de Internet se han tenido que poner al día en el tema de seguridad
Consideraciones de seguirdad en todas las capas!
Introducción 1-59
Se puede colocar software malicioso en los nodos a través de Internet El software malicioso (malware) puede llegar a los
nodos en forma de virus, worm (gusano), o trojan horse.
Spyware puede registrar que teclas fueron oprimidas, qué sitios web fueron visitados, etc.
Un nodo infectado puede ser incluido en una botnet, ser utilizado para enviar spam y hacer ataques DDoS. Botnet: colección de agentes de software (robots) que
funcionan automáticamente de forma autónoma. El término es asociado a software malicioso
El software malicioso generalmente se auto-replica: desde el nodo infectado busca copiarse a otros nodos
Introducción 1-60
Se puede colocar software malicioso en los nodos a través de Internet Trojan horse
Porción de malware oculta dentro de software útil
Se pueden encontrar en páginas web (Active-X, plugin)
Virus Infección por algo que se
recibe (por ejemplo, anexo de un e-mail), permanece ejecutándes de forma activa
Auto-replicable: se propaga a sí mismo a otros nodos
Worm (gusano): infección gracias a objetos
recibidos pasivamente que logran ejecutarse a sí mismos
Auto-replicable: se propaga a sí mismo a otros nodos Sapphire Worm: aggregate scans/sec
in first 5 minutes of outbreak (CAIDA, UWisc data)
Introducción 1-61
Se pueden atacar servidores y la infraestructura de la red
Denial of service (DoS): los atacantes logran que los recursos de red no estén disponibles (servidores, ancho de banda) para los usuarios legítimos al inundarlos con tráfico falso.
1. Se selecciona el objetivo
2. Se “secuestran” nodos dentro de la red (véase botnet)
3. Se envían paquetes hacia el objetivo desde los nodos comprometidos
target
Introducción 1-62
Se puede recopilar tráfico y analizarlo (sin permiso)Recolección de paquetes:
Medios con broadcast (Ethernet compartido, redes inalámbricas) Interfaces de red en modo promiscuo lee/registra todos los
paquetes que pasen por allí
A
B
C
src:B dest:A payload
Wireshark es una herramienta para capturar y analizar paquetes de la red
Introducción 1-63
Se puede utilizar direcciones de origen falsas IP spoofing: envía paquetes que muestran como dirección
origen una dirección falsa
A
B
C
src:B dest:A payload
Crecimiento del tráfico en Internet
Se espera que el tráfico global IP (el tráfico de Internet) crezca 5 veces del 2008 al 2013, llegando a unos 56 exabytes por mes en el 2013 en comparación con los 9 exabytes por mes de 2008 (un exabyte es un billón de gigabytes) .
Para el 2013 el tráfico anual de Internet puede llegar a dos tercios de zettabyte (ó 667 exabytes). Un zettabyte es un trillón de gigabytes.
Introducción 1-64
Crecimiento del tráfico en Internet
En el segmentos de consumidores, se espera que el tráfico de video (TV, VoD, Internet Video y P2P) exceda el 90% del tráfico global de Internet
El tráfico de datos móviles se duplicará cada año de 2008 a 2013.
Introducción 1-65
Consumo de energía de Internet
Internet requiere de una infraestructura colosal (satélites, cables submarinos, servidores, routers, switches, etc.) para transmitir información a nuestras pantallas, teléfonos y demás accesorios.
Al agregar las computadoras personales conectadas, se calcula que en su totalidad, Internet puede ser responsable de hasta el 2% de todas las emisiones de CO2 (poniéndola a la par con la industria de la aviación.) "performing two Google searches from a desktop
computer can generate about the same amount of carbon dioxide as boiling a kettle"
Introducción 1-66
Consumo de energía de Internet
Según Google, la producción de electricidad necesaria para una única búsqueda en su sitio web genera 200mg de CO2. Se estima que mil búsquedas representan la misma cantidad de CO2 que un auto desplazándose 1km.
Google tiene un plan de 5 pasos con el fin de reducir su huella de carbono: Minimizar la electricidad requerida por los servidores Reducir la energía utilizada por los centros de datos Conservar el agua potable utilizando agua reciclada Reutilizar o reciclar todos los equipos electrónicos que
abandonan sus centros de datos Participar con empresas colegas para avanzar en prácticas
de energía más inteligentes
Introducción 1-67
Referencias
KUROSE, Jim. ROSS, Keith. Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 2nd edition. Addison-Wesley
CISCO. Cisco Visual Networking Index prevé que el tráfico global IP se incrementará cinco veces para el 2013. Junio 2009
Introducción 1-68
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