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Tema 1 : Introducción a las redes de computadores
1.1 Motivación y uso
La historia de la humanidad se ha caracterizado por 3 acontecimientos relevantes: Revolución Agraria (siglo XVII), la Revolución Industrial (siglo XVIII) y la Revolución Tecnológica (siglos XX y XXI).
La Revolución Tecnológica ha dado lugar a: redes telefónicas mundiales, radio, televisión, computadoras, satélites, etc.
En un principio el término COMPUTACIÓN se asociaba a un gran computador central al que se conectaban terminales pasivos (CRT) solicitando la ejecución de distintas tareas. (pasivos quiere decir que no funcionaban por si solos).
En la actualidad y debido al auge de las COMUNICACIONES, la suma de ambos conceptos (COMPUTACIÓN+COMUNICACIONES) ha dado lugar a lo que se conoce como REDES DE COMPUTADORES.
REDES DE COMPUTADORES: conjunto de computadoras autónomas (es decir, que pueden funcionar por si solas sin estar en red, a diferencia de los pasivos que como dijimos no pueden) interconectadas entre si, lo que significa que son capaces de intercambiar información y recursos.
SISTEMA DISTRIBUÍDO: conjunto de computadoras independientes que interconectads entre si se presentan al usuario como un sistema único.
Ejemplos de redes:
Bueno esto no creo que requiera explicación, son simplemente ejemplos de redes del ambiente cotidiano jeje.
¿Para qué nos sirven ls redes?¿cual es su utilidad?
1) Para compartir recursos: programas, datos y equipos
2)Eliminar las distancias. Yo puedo leer el periódico inglés The Sun sin tener que ir a Inglaterra.
3)Aumentar el nivel de confianza: sistemas redudantes, alternativos.
4)Elegir una forma de trabajo: cliente-servidor / peer-to-peer.
5)Ahorrar costes operativos y de infraestructura. Pensemos por ejemplo en la red del agua, os imaginais que todos los ciudadanos tuviéramos un tubo directo desde la central de agua hasta nuestra casa? Eso es impensable desde el punto de vista económico. Las redes nos evitan eso, si construímos una vivienda pues conectaremos una tubería desde nuestra casa hasta una "entrada" a la red de agua.
6)Escalar sistemas, es decir, ampliarlos.Que viene a ser lo mismo de arriba, si yo me hago una casa es muy fácil tener agua, solo tendre que enlazar el tubo de mi casa al punto mas cercano.
7)Establecer comunicaciones inmediatas: web, news, periódicos digitales, videoconferencia, mail, etc.
8)Aprovechar el ocio y el entretenimiento.
9)Comercio electrónico (e-commerce)/ comercio móvil (m-commerce)
¿A quién van dirigidas?:
1)Empresas:
- Compartición de recursos
- Compartición de información. Por ejemplo una empresa pone la lista de precios en una red y asi la comparte
2)Particulares:
- Acceso remoto a la información
- Comunicación usuario a usuario
- Entretenimiento
Inconvenientes de las redes:
- Ética de los usuarios
- Fiabilidad de los contenidos(sobre todo en internet), es decir, quién te dice a ti que lo que lees en una página es cierto o no
- Uso por parte de empleados vs. criterios de las empresas. Por ejemplo hay trabajadores que se ponen a perder el tiempo por internet en vez de trabajar xDD
- Disputa social: seguridad vs. libertad
1.2 Modelo de comunicaciones.
Esto es otro gráfico con más ejemplos de redes y información.
Vistos estos ejemplos ¿como sería para una red de computadores?
¿Red?: Red de computadores.
¿Que fluye?: Datos, informacion.
¿Diferentes formas?: voz, video, imagen, texto
¿Reglas?: Protocolos de comuncaciones.
¿Donde?: Cables, ondas.
Como vemos, en un modelo de comunicaciones tenemos:
- Fuente: genera la señal a transmitir(voz, datos).
- Transmisor: adapta la señal al medio y al sistema de transmisión.
- Sistema de transmisión: transporta la información
- Receptor: realiza el proceso inverso al transmisor, transforma la señal en información
- Destino: recibe la información tal y como se originó en origen
A pesar de su sencillez gráfica, es un sistema complejo ya que se realizan tareas claves:
- Utilización del sistema de transmision: uso eficaz y compartición del sistema
- multiplexación: reparto del medio entre los distintos usuarios.
- Establecer la interfaz con el medio de transmisión: por ejemplo si el medio de transmisión solo permite enviar 2 bits de cada vez, tendre que amoldarme a eso ya que si envio mas de 2 bits no funcionará correctamente.
- Mecanismos de sincronización(emisor y receptos)
- Gestión del intercambio: quien puede transmitir, cuanto, etc...
- Deteccion y correción de errores
- direccionamiento: a quien va dirigido.
- seguridad
- etc.
Bueno aunque haya términos que no os suenen no os preocupeis, que este tema es una introducción, a medida que avancemos se ven más a fondo.
1.3 Hardware de red
Equipo terminal: introduce y extrae señales de la red:
- dispositivo: elemento final que usa el usuario
- interface de red: elemento que interactúa entre el medio y el dispositivo de usuario
Enlace o medio de transmisión(las flechas): conjunto de medios de comunicaciones que permiten establecer uno o más canales de transmisión entre dos puntos de red (vía cable o inalámbricos).
Nodo: punto de red en el que concurren dos o mas enlaces de comunicaciones y que está equipado con dispositivos que permiten la funcion de conmutación:
- switch: dispositivo de red que puede enviar paquetes directamente a la puerta asociada a una dirección de red(nivel 2). Algunos incluyen función de routing(nivel 3)
- puente: dispositivo que conecta y transmite paquetes entre dos segmentos de red de una LAN que usan el mismo protocolo de comunicaciones(nivel 2)
- router: dispositivo que determina cual es la ruta (camino) óptimo a través del cual se debe de enviar el tráfico de la red(nivel 3)
- repetidor: dispositivo que regenera y propaga las señales eléctricas entre dos segmentos de red.
Clasificación de las redes en función del hardware:
- LAN, MAN y WAN
- de cable o inalámbricas
- terrestres o vía satélite
Para que haya una red que quede claro que tiene que haber los 3 elementos: Equipo terminal, enlace y nodo sino no es una red.
1.4 Software de red
El software de red es la base del funcionamiento de las redes.
Seguir la foto que adjunto y así lo entendeis mejor.
Se estructura jerárquicamente como una pila de capas o niveles:
- El numero de capas y su nombre en cada red es distinto
- Cada capa OFRECE servicios (interfaces) a la capa superior y los DEMANDA a la capa inferior
- Las capas de dos sistemas se comunican entre si mediante un conjunto de reglas llamadas PROTOCOLOS.
- Los interfaces como dijimos antes son operaciones y servicios que la capa n-1 ofrece a la capa n. Estos servicios están disponibles en los SAP (Puntos de acceso al servicio) es decir, cada capa tiene unos SAP y en cada SAP está un servicio que esa capa ofrece a la superior. Imaginate que la capa 2 tiene el SAP1 que es "Dar comida" y el SAP2 que es "Sacar el perro", pues entonces la capa 3 si quiere pedirle a la capa 2 que saque el perro tendra que hacer referencia al SAP2.
- La última capa normalmente es hardware o firmware
- Debajo de la última capa está el medio físico.
Arquitectura de red: conjunto de capas y protocolos de una red, creados por los diseñadores de red.
Tipos de servicios(o interfaces llamalo como quieras) hay:
- orientados a conexión: el usuario establece la conexión, la usa y luego la libera. Un ejemplo es el telefono convencional.
- No orientados a conexión: no se establece conexión y cada paquete de información sigue su propio caminos. Un ejemplo es el servicio de correos. Cuando alguien manda 2 paquetes en fechas distintas desde barcelona a londres por ejemplo no tarda siempre lo mismo y no siguen siempre la misma ruta, a lo mejor el primer paquete hace el recorrido: Barcelona - Paris - Londres y el segundo: Barcelona - Marsella - Paris - Manchester - Londres
La calidad del servicio puede ser:
- fiable: no se pierden datos. Por ejemplo la telefonia fija.
- no fiable: no se garantiza que no se pierdan datos . Por ejemplo servicio web.
1.5 Comunicaciones de datos
Este escenario ideal, en términos de transmisión de datos (mensaje de mail), no soporta:
- Control de enlace: regular el flujo de información
- Dereccion y corrección de errores
- Multiplexación
1.6 Comunicaciones por redes de datos.
Aunque lo idel serían los enlaces punto a punto, se usan las redes de datos en base a:
- distancias: en largas distancias los enlaces punto a punto no se justifican. Hablé de esto al principio.
- tiempo de comunicación rela: suele ser pequeño
- escalabilidad de sistemas. También hablamos de esto al principio
- Criterios económicos: costes fijos y ampliaciones
En base a la tecnología de transmisión:
- Redes de difusión:
- Punto a punto:
- Conmutación:
[/list]
Las redes se pueden clasificar en:
- redes de área local: redes LAN
- redes de área residencial: redes MAN
- redes de área ámplia: redes WAN
- redes inalámbricas
- redes de satélite
- interredes
Redes de Área Local, redes LAN:
Están implementadas sobre cableado directo.
Controlan los tiempos de respuesta.
Las técnicas que utilizan son:
- difusión
- conmutación(ethernet)
Son privadas usualmente.
Redes de Área Residencial, redes MAN:
Están implementadas sobre distancias controladas.
Tienen unos tiempo de respuesta controlados.
Tecnologías:
- HFC: tecnología híbrida fibra/coaxial que permite proveer servicios de banda ancha. Las tendencias son: FTTF(3000 hogares), FTTC(500 hogares), FTTB y FFTH
- xDSL: transmisión digital de alta velocidad en el bucle de abonado:
Redes de Área Ámplia, redes WAN:
Están implementadas sobre grandes distancias.
Los tiempos de respuesta son incontrolados.
Tecnologías:
- conmutación de circuitos:establece caminos dedicados(RTC)
- conmutación de paquetes:los paquetes circulan de nodo en nodo eligiendo el camino mas rápido.
- frame relay:aporta solución a los errores de transmisión en larga distancia y aporta más velocidad.
- ATM:es una evolución de "frame relay" que a muy alta velocidad trabaja con longitud fija confiando siempre en la robustez del medio.
- RDSI:sistema integrado que transmite y procesa todo tipo de señales, proporcionando multitud de servicios:
- banda estrecha: 64 kbps, soportada normalmente sobre Frame Relay(evolución de la conmutación de circuito).
- banda ancha: 155 Mbps, soportada sobre ATM ( evolución de la conmutación de paquetes).
Redes Inalámbricas:
Diseñadas para dispositivos que no pueden depender del cable (pdas y portátiles).
Su inconveniente: su capacidad es sensiblemente inferior a las redes de cable.
Tecnologías:
- GSM(Global System for Mobile Communications):sistema global para comunicaciones móviles: sistema digital europeo capaz de operar en dos bandas, 900 y 1800(DCS 1800) Mhz
- GPRS(General packet radio service):sistema global para comunicaciones móviles, basado en transmisión de paquetes que ofrece conexción a internet por agregación de canal
- UMTS(Universal Mobile Telecommunications Service):sistema de transmisión de paquetes multimedia en banda ancha (2 Mbps) que permite dar consistencia y servicios avanzados a los dispositivos móviles.
- SMDS(Switched Multimegabit Data Service):servicio conmutación de paquetes en banda ancha diseñado para unir entre si multiples LAN. Ofrece un backbone de alta velocidad
- LMDS(Local Multipoint Distribution System):sistema de transmisión de microondas en banda ancha para "la ultima milla": dowload a 1,5 Gbps, upload a 200 Mbps en subida.
- Wi-Fi(Wireless Fidelity):acrónimo del estandar 802.11b del IEEE, permite velocidades de 11 Mbps(superar en 5 veces las redes inalámbricas actuales) con cifrado de datos a 128 btis.
- WAP:protocolos diseñados para aplicaciones que usan poco ancho de banda sobre terminales móviles.
- Bluetooth:estándar que permite conectar dispositivos a 2,4 Gb y velocidad de 1,2 y 10 Mbps.Origen de las PAN (personal area network).
- NAN o Parasatic Grid:sobre estándar 801.11b buscan construir una red libre y autogestionable con la colaboración de los usuarios.
Redes Inalámbricas:
Estándares WLAN
Redes de satélite:
Transmisión por microondas.
Topologías: punto a punto o multipunto.
Actualmente la mayoría son geostacionarios, por lo que no soportan aplicaciones en tiempo real debido a los retrasos implícitos.
La alternativa son los satélites de baja órbita.
Interredes:
Interconexión de redes via pasarelas (Internet).
Hay múltiples tecnologías.
1.7 Organismos de normalización:
Normalizar:
- coordinar los servicios
- Establecer normas para proveedores de servicios
- fomentar los desarrollos en masa. Esto es favorable porque por ejemplo si todos asumimos que para almacenar datos usamos el DVD entonces las fábricas pueden desarrollar en masa sin abaratar el precio. Imáginate que unos utilizasen DVD, otros "IDV", otros "VDV" otros "JUV" etc. (estos nombres son inventados eh xDD) pues entonces el desarrollo en masa no sería viable.
- abaratar los precios. Por lo de antes al producir en masa nos sale mas barato a los usuarios cada unidad.
Por lo tanto normalizar es muy imrpotante.
Existen dos modos para la normalización:
- de facto(de hecho). Por ejemplo darle dos besos a una chica cuando te la presentar. No es obligatorio hacerlo pero lo hacemos
- de jure(por ley). Por ejemplo no se puede pasar un semáforo en rojo
Entidades más significativas:
- ISO
- ISOC
- ITU
- ATM-Forum
Organización Internacional para la Normalización(ISO):
Es un organismo sin ánimo de lucro.
Desarrolla normas en múltiples materias relacionadas con bienes y servicios.
En relación con la arquitectura de comunicaciones, ha propuesto:
- el modelo OSI, modelo de interconexión de sistemas abiertos
- los estándares para las distintas capas de la arquitectura OSI
ISOC:
Responsable del desarrollo y publicación de estándares en internet(protocolo TCP/IP), así como su funcionamiento.
Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU):
Formada por representates de los gobiernos, se reúne cada 4 años para establecer estándares(la última ha sido en 2006).
Establece estándares de telecomunicaciones a nivel mundial para garantizar la compatibilidad extremo a extremo
Tiene 14 grupos de trabajo, el número 7 corresponde a Redes de datos y Comunicacione de Sistemas Abiertos.
Entre otros, de ella dependen los estándares de la RDSI-B sobre ATM.
ATM-Forum:
Organización internacional sin ánimo de lucro.
Su misión principal es acelerar la elaboración de normas para la tecnología ATM.
Indice del curso-> http://foro.elhacker.net/index.php/topic,189570.0.html
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