Redes de Computadoras e Internet: medios físicos y conceptos básicos

Universidad de Alcalá: Departamento de Automática

Universidad
de Alcalá
it
20
Departamento
de Automática
Área de Ingeniería Telemática
AR_I (GTICs), AR (GII+GIC)
Área de Ingeniería Telemática.
Redes de computadoras
Un enfoque descendente
All material copyright 1996-2016
J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved
James F. Hurose
Heith W. Ross
Computer Networking: A Top
Down Approach ,
7th edition.
Jim Kurose, Keith Ross
Addison-Wesley, 2017.
P Pearson
1

Tema 1: Redes de Computadoras e Internet

Apartados 1.1 y 1.2

2
Tema 1. Redes de computauvres c
Internet
1Universidad
de Alcalá
it
En
Departamento
de Automática
Área de Ingeniería Telemática

Tema 1: Objetivos

Toma de contacto y terminología

3
Objetivos
Toma de contacto y terminología
Uso de Internet como ejemplo
Más detalle y profundidad al avanzar el curso
Universidad
de Alcalá
3

Tema 1. Redes de Computadores e Internet: Contenido

4
1.1 ¿Qué es Internet?
1.2 Sistemas finales, redes de acceso y enlaces
1.3 Núcleo de red
@ Conmutación de circuitos, conmutación de paquetes, estructura de red
1.4 Retardo, pérdidas y rendimiento en redes de conmutación de
paquetes
1.5 Capas de protocolo, modelos de servicios
1.6 Historia
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
4
Tema 1. Redes Ge computauvres C
Internet
2Universidad
de Alcalá
it
En
Departamento
de Automática
Área de Ingeniería Telemática

Internet: Perspectiva general

Hosts y Enlaces de comunicación

5
ISP: Internet Services Provider
PC
Hosts = sistemas o
dispositivos finales
ISP global
Ejecutando Aplicaciones de red Red móvil
Portátil inalámbrico
Enlaces de comunicación
teléfono
móvil
Fibra óptica, cobre, radio,
satélite
ISP regional
Tasa o velocidad de
transmisión (ancho de banda)
Red de hogar
Enlaces
inalámbricos
Enlaces
cableados
Conmutación de paquetes:
reenvían paquetes (trozos de
datos)
router
¤
Routers y switches
Red institucional
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
5

Aplicaciones de internet 'curiosas'

6
Tostadora con acceso Web y
predictor del clima
Marco de fotografías IP
http://www.ceiva.com/
IL A NATT"
Monitor de consumo
de energía
Butaca: controla la TV
de manera remota
Nevera con
acceso a Internet
Colchón
monitorizado
Teléfonos VoIP
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
6
Tema 1. Redes de computauvito
Internet
3
Billones de dispositivos
interconectados:
servidorUniversidad
de Alcalá
it
En
Departamento
de Automática
Área de Ingeniería Telemática

Internet: Red de redes

Protocolos y Estándares

7
Internet: "red de redes"
Débilmente jerarquizada
Internet pública vs intranet privada
Protocolos
Control de envío y recepción de
mensajes
Ej., TCP, IP, HTTP, Skype, 802.11
Estándares de Internet
RFC: Request For Comments
IETF: Internet Engineering Task Force
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
7

Internet: Perspectiva de servicios

Infraestructura de comunicación

8
Infraestructura de comunicación que
permite el despliegue de aplicaciones
distribuidas:
ISP global
Red móvil
Web, VolP, correo, juegos, comercio
electrónico, redes sociales
ISP regional
Red de hogar
Provisión de servicios de
comunicación a las aplicaciones:
Entrega de datos fiable desde una fuente
a un destino
Entrega de datos sin garantías, no fiable
(best-effort)
Red institucional
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
8
ISP global
Red móvil
ISP regional
Red de hogar
Red institucional
Tema 1. Redes Ge computauvres C
Internet
4Universidad
de Alcalá
it
En
Departamento
de Automática
Área de Ingeniería Telemática

¿Qué es un protocolo?

Protocolos humanos y de red

9
Protocolos humanos
Protocolos de red
"¿Qué hora es?"
"Tengo una pregunta"
Presentaciones
Todas las comunicaciones en
Internet están gobernadas
por protocolos
Los protocolos definen el formato y el orden de los mensajes enviados y recibidos entre
las entidades de red, y las acciones a tomar resultado de la transmisión y recepción de
los mensajes.
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
9

Ejemplo de Protocolo

Protocolo humano y de red de computadores

10
Un protocolo humano y un protocolo de red de computadores:
Hola
Petición de conexión
Hola
Respuesta de conexión
¿Qué hora es?
Petición de un Recurso
2:00
<Recurso>
tiempo
tiempo
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
10
Máquinas en lugar de
humanos
Tema 1. Redes Ge computauvres C
Internet
5Universidad
de Alcalá
it
En
Departamento
de Automática
Área de Ingeniería Telemática

Tema 1: Contenido detallado

11
1.1¿Qué es Internet?
1.2 Sistemas finales, redes de acceso y enlaces
1.3 Núcleo de red
- Conmutación de circuitos, conmutación de paquetes, estructura de
red
1.4 Retardo, pérdidas y rendimiento en redes de conmutación de
paquetes
1.5 Capas de protocolo, modelos de servicios
1.6 Historia
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
11

La estructura de red en detalle

Sistemas finales, redes de acceso y núcleo de red

12
Sistemas finales:
Hosts: clientes y servidores,
Aplicaciones
ISP global
Red móvil
Servidores generalmente en
centros de datos
ISP regional
Redes de acceso, medio físico:
Enlaces de comunicación
cableados e inalámbricos
Red de hogar
Núcleo de red:
Routers interconectados
¨
Red de Redes
Red institucional
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
12
Tema 1. Redes Ge computauvres C
Internet
6Universidad
de Alcalá
it
En
Departamento
de Automática
Área de Ingeniería Telemática

Sistemas finales (Hosts)

Modelo cliente/servidor y peer-to-peer

13
Sistemas finales (Hosts)
Red móvil
ISP global
=
peer-peer
Red de hogar
ISP regional
Ej. cliente/servidor Web; cliente/servidor
de correo
Red institucional
cliente/servidor
Modelo peer-to-peer (P2P)
Uso mínimo o inexistencia de servidores
dedicados
Ej. Skype, BitTorrent
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
13

Redes de acceso y medios físicos

Conexión al núcleo de red

14
¿Cómo se puede conectar los
sistemas finales al núcleo de red?
Redes de acceso residencial
Redes de acceso institucional
(escuelas, empresas, ... )
3'S
Redes de acceso móvil
¿Qué se debe tener en cuenta ?:
D ¿Ancho de banda (bits por segundo)
de la red de acceso?
¿Compartido o dedicado?
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
14
Tema 1. Redes de computauvito
Internet
7
En el "extremo de la red"
Ejecutan Aplicaciones
Ej. Web, correo electrónico
Modelo cliente/servidor
Los host clientes solicitan servicios a
servidores dedicados (siempre
operativos)Universidad
de Alcalá
it
En
Departamento
de Automática
Área de Ingeniería Telemática

Ejemplo de red del hogar

Dispositivos y conexiones

15
Dispositivos
inalámbricos
Generalmente -
combinados en
un único equipo
Hacia/desde la
cabecera u oficina
central
Cable modem o DSL
Punto de acceso
inalámbrico (< 54 Mbps)
router, firewall, NAT
Ethernet cableada (1 Gbps)
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
15

Acceso xDSL

Tecnología y velocidades

16
Oficina central
Red telefónica
Modem splitter
DSL
DSLAM
ISP
Voz y datos transmitidos
en diferentes frecuencias
sobre línea dedicada
hacia la oficina central
Multiplexor de
acceso DSL
¨
Utiliza la infraestructura telefónica existente hacia el DSLAM de la Oficina central
La voz sobre la linea telefonica DSL se encamina hacia la red telefónica
Los datos sobre la linea telefonica DSL se encamina hacia Internet
Velocidades de bajada mayores que velocidades de subida (Asymmetric-DSL)
¤
< 2,5 Mbps en el sentido ascendente (hacia la oficina central)
< 24 Mbps en el sentido descendente (desde la oficina central)
¤
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
16
Tema 1. Redes de computadores
Internet
8
DSL: Digital Subscriber Line
DSLAM: Digital Subscriber
Line Access MultiplexerUniversidad
de Alcalá
it
En
Departamento
de Automática
Área de Ingeniería Telemática

Acceso Coaxial

Multiplexación por división en frecuencia

17
Multiplexación por división en frecuencia:
¤
Diferentes canales transmitidos en bandas de frecuencia diferentes
cable headend
…
cable splitter
modem
1
C
O
V
V
V
V
V
V
N
I
I
I
I
I
I
DDT
D
D
D
D
D
D
A AR
E
E
E
E
E
E
TTO
O
O
O
O
O
OAAL
1
2
3
4
5
6 789
Channels
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
17

Acceso Coaxial: Infraestructura

HFC y velocidades

18
Cabecera de cable
cable
modem
splitter
CMTS
cable modem
termination system
Los datos y la televisión
se transmiten por diferentes
frecuencias sobre un
cable compartido
de distribución de red
¨
No utilizan la infraestructura telefónica
En su lugar utilizan la infraestructura de televisión por cable
¤
¨
HFC: Redes Hibridas Fibra Coaxial
Asimétrica: velocidades de hasta 30 Mbps en bajada y 2 Mbps en subida
¨
Red de cable y fibra enlaza los hogares con el router del ISP
Los hogares comparten el acceso al router
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
18
Tema 1. Redes Ge computauvres c
Internet
9
ISP
…Universidad
de Alcalá
it
En
Departamento
de Automática
Área de Ingeniería Telemática

Acceso HFC: Redes Híbridas Fibra Coaxial

Diagrama de conexión

19
Fiber Optic Transport
Coaxial Cable
Internet
2.4 Gbps
OC-48
Distribution
Hub
tap
Home
622 Mbps
OC-12
IP Over
SONET, ATM or
WDM at
27 Mbps
downstream
and 2 Mbps
upstream
per node
Fiber
Node
Home
Public
Switched
Telephone
Network
Fiber
Node
lap
Distribution
Hub
Business
Diagram: http://www.cabledatacomnews.com/cmic/diagram.html
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
19

Acceso FTTH (Fibra hasta el hogar)

Tecnologías y velocidades

20
ONT
OLT: Optical Line Terminator
ONT: Optical Network Terminator
fibras ópticas
Internet
ONT
fibra óptica
OLT
splitter óptico
central
ONT
¨
Enlaces ópticos desde la central hasta el hogar
¨
Dos tecnologías en competencia:
Red Óptica Pasiva (PON)
Red Óptica Activa (AON)
Velocidades mucho más altas; la fibra también transporta TV y servicios
telefónicos
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
20
Tema 1. Redes Ge computauvres c
Internet
10
IP
Backbone
Network
Fiber
Node
Regional Cable
Headend
622 Mbps
(OC-12)
Distribution
Hub
Copyright * 1999 Kinetic Strategies, Inc.Universidad
de Alcalá
it
En
Departamento
de Automática
Área de Ingeniería Telemática

Acceso Ethernet

Uso y velocidades

21
(CP>>
Enlace institucional to
ISP (Internet)
Router institucional
Switch
Ethernet
Correo institucional,
servidores web
¨
Utilizado habitualmente en empresas, universidades, etc.
Velocidades de 10 Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps
¨
Los sistemas finales se conectan habitualmente a conmutadores (switches) Ethernet
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
21

Acceso inalámbrico

LANs y área extensa

22
La red de acceso inalámbrico compartida conecta los sistemas finales hacia el router
a través de la estación base, conocida como punto de acceso.
¨
LANs inalámbricas:
¨
Acceso inalámbrico de área extensa
Proporcionado por operadores móviles
Alcance -> dentro de un edificio
(100 ft.)
¨
Alcance ->10's Km
¤
802.11b/g/n (WiFi): 11, 54, 450
Mbps de tasa de transmisión
¨
Velocidades entre 1 y 1000 Mbps
¨
3G, 4G, LTE, 5G
Hacia Internet
Hacia Internet
Universidad
de Alcalá
Tema 1. Redes de Computadores e Internet
22
Tema 1. Redes Ge computauvres C
Internet
11