Redes

Arquitectura de Redes

• Fechas sobre eventos importantes• Conceptos de redes• Evolución de las redes• Redes de Área Local (LAN)• Redes de Área amplia (WAN)• Modelo de referencia OSI• Modelo TCP/IP• Direccionamiento IP

Agenda

`Fechas importantes

• Una red es la conexión de sistemas complejos de objetos o personas.

Definición de red

Ejemplo de redes

TransporteUtilidades

Comunicaciones

Biológico Social

Agua fresca

Alcantarillado

Rejilla de la

energía

Teléfono

Internet

Servicio

Postal

Celular

Teléfono

LANS/ WANS

Sistema de

highway

Sistema de

trafico Aéreo

Transporte de agua

Ciudades

Amigos

Familia

Neurológico

Ecosistemas

Evolución de las redes de datos

• Las redes LAN están diseñadas para:– Operar dentro de un área geográfica limitada– Permiten multiacceso a grandes velocidades– Privacidad, operación y administración local– Proveer acceso full-time a todos los servicios– Interconectar físicamente equipos adyacentes

tales como:

Rede de área local y dispositivos que la componen

Topologías de redes LAN

• Ethernet, 10 Mbps• Fast Ethernet- 100 Mbps• Gibabit Ethernet, 1000 Mbps• Token Ring, 4-16 Mbps• FDDI, 100 Mbps• 10G

Tecnologías de Redes LAN

Ejemplos de red LANRed simple: dos nodos

Cable UTP

• Cat3• Cat5• Cat5e• Cat6• Cat6e

Categorías

Cable de fibra óptica

Tipos de fibra

• Monomodo• Multimodo

• Una red WAN esta diseñada para:– Operar sobre grandes aéreas geográficas– Proveer conectividad a full-time y part-time– Conectar dispositivos separados por largas

distancias, incluso a nivel mundial.

Redes WAN

• La interconexión de res LAN, se logra a través de los siguientes dispositivos:

ROUTER

Modem CSU/DSU

Ejemplo de una RED WAN

Diferentes tecnologías para redes WAN

WANAcronym

WANName

MaximunBand with

Comentarios

ISDN Integrated Services Digital Network

128 kbps Data and Voice together

X.25 X.25 An old reliable, Workhorse

Frame relay Frame Relay Up to 44,736 Mbps

A flexible new workhorse son of ISDN

ATM Asynchronouns Trasnfer Mode

622 Mbps High powered Networks

T1, T3 T1, T3 1.544 & 44.736 Widely used Telecommunications

DSL Digital Subscriber Line

384 kbps New Technology over phone lines

Dial-up modem Modem 56 kbps Mature technology using phone lines

Cable modem Cable modem 10 Mbps New technology using cable TV

Terrestrial Wireless

Wireless 11 Mbps Microwave and laser links

SatelitalWireless

2 Mbps Microwave and laser links

SONET Wireless 9,992 Mbps Very fast optical fiber transmission

• Una red MAN esta diseñada para:– Operar sobre una aérea metropolitana, por

ejemplo un banco con varias sucursales.– Interconexión de do o más LAN utilizando

líneas pricadas

Redes MAN

Ejemplo de una MAN

Redes SAN (Storage Area Network)

Una SAN es una red dedicada, de alto rendimiento, que se utiliza para trasladar datos entre servidores y recursos de almacenamiento. Al tratarse de una red separada y dedicada, evita todo conflicto de tráfico entre clientes y servidores.

Redes VPN (Virtual Private Network)

Una VPN es una red privada que se construye dentro de una infraestructura de red pública, como la Internet global. Con una VPN, un empleado a distancia puede acceder a la red de la sede de la empresa a través de Internet, formando un túnel seguro entre el PC del empleado y un router VPN en la sede.Ventajas de las VPN

La VPN es un servicio que ofrece conectividad segura y confiable en una infraestructura de red pública compartida, como la Internet.

Las VPN conservan las mismas políticas de seguridad y administración que una red privada.

Son la forma más económica de establecer una conexión punto-a-punto entre usuarios remotos y la red de un cliente de la empresa.

Ejemplo de una VPN

Concepto de Ancho de Banda (Bandwith)

• El ancho de banda es, la capacidad de una línea para transmitir información y su unidad de medida es el bit por segundo.

Analogías para entender mejor el concepto de AB

• Es finito• Este puede ahorrarnos dinero• Es una manera de medir el rendimiento y

diseño de una red• Nos puede dar una idea del

funcionamiento de internet• La demanda por éste, se incrementa

constantemente.

Importancia del AB

Modelo de Capas de Protocolo: OSI y TCP/IP

• Cuando dos computadores se comunican es necesario que sigan ciertas reglas para enviar y recibir datos

• Este conjunto de reglas y procedimientos para facilitar la comunicación entre computadoras se le llama protocolo.

Definición de Protocolo

• Para llevar a cabo un intercambio confiable de información entre computadoras, es requerido realizar complejo conjunto de tareas.

Modelo de Capas de Protocolo

• Estas tareas consisten:

– Empaquetar los datos

– Determinar el cambio que los datos deben seguir

– Transferir los datos por un medio físico

– Regular la tasa de transferencia de datos de acuerdo al ancho de banda

disponible para la transmisión, y la capacidad del receptor de aceptar los datos.

– Ensamblar los datos que llegan en consecuencias lógicas y completar la

información.

– Revisar los datos que llegan para evitar duplicaciones

– Notificar al transmisor a cerca de cuanta información ha sido exitosamente

recibida

– Envío de los datos a la aplicación que corresponde

– Manejo de errores.

Modelo de Capas de Protocolos

• Un único protocolo que realice todas esta tareas sería demasiado grande, complejo y difícil de implementar. Por lo tanto varios protocolos han sido desarrollados para manejar tareas especificas.

• La combinación de varios protocolos cada uno con un propósito especifico podría ser complicada si la interacción entre ellos no se encuentran bien definida.

• Para definir interacciones correctas los protocolos son desarrollados como módulos llamados capas.

• Estas capas están en una secuencia lineal en donde la salida de una se convierte en la entrada de la otra.


• El concepto de una estructura de capas ayuda a mantener a cada protocolo en su lugar y definir el método de interacción entre protocolos.

• La ventaja más importante de los protocolos en capas es que permite dividir una tarea de grandes dimensiones en unidades de trabajo más pequeñas y manejables.

• Considerando las tareas antes mencionadas para la comunicación de datos, estas pueden ser ejecutadas por varios protocolos cada uno encargándose de una tarea especifica, esto resultaría mucho más fácil de implementar, manejar y mantener que dichas tareas se llevaran a cabo por un solo protocolo.


• El modelo de capas permite el desarrollo, prueba e implementación de los protocolos de manera independiente.

• Otra ventaja es que nos permite un método más estructurado para detectar fallas.


• Este modelo esta basado en una propuesta de desarrollo la Organización Internacional de Estándares (ISO) como un primer paso hacia la estandarización internacional de los protocolos que se usan en las diversas capas.

• El modelo se llama de referencia OSI (Open Systems Interconnection, interconexión de sistemas abiertos). Un sistema abierto es aquel que esta abierto a la comunicación con otros sistemas.

Modelo de referencia OSI

• Este es un modelo de referencia, es decir, nos indica que es lo que hace cada una de las capas.

• El modelo OSI esta compuesto de siete capas

• Cada capa tiene una función especifica bien definida.


7 •Aplicación

6 •Presentación

5 •Sesión

4 •Transporte

3 •Redes

2 •Data Link

1 •Físico

• El propósito de cada capa es el de proveer servicios a la capa superior y ocultar el detalle de cómo los servicios son implementados

• Las capas son implementadas de tal manera que actúan como se comunicarán con su capa asociada en la otra computadora. Esta es una comunicación virtual, en realidad la comunicación toma lugar entre capas adyacentes en la misma computadora.

• Ates de que la comunicación sea enviada es dividida en paquetes. En el Proceso a cada paquete de datos se le agrega información de control a medida que pasa por las capas.


• Peer-to Peer Communications


Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Data Link

Físico

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Data Link

Físico

Datos

Segmentos

Paquetes

Frames

Bits

Host A Host B


Capa de aplicación

Capa de Presentación

Capa de sesión

Capa de transporte

Capa de red

Capa de enlace

Capa Física

Capa de aplicación


Capa de sesión

Capa de transporte

Capa de red

Capa de enlace

Capa Física

Proceso emisor

Proceso receptoDatos

AH Datos

PH

Datos

SH Datos

T H

Datos

N H

Datos

DH Datos DT

Bits

Trayectoria real de la transmisión de datos

Protocolo de aplicación

Protocolo de Presentación

Protocolo de sesión

Protocolo de transporte

Protocolo de red


Capa física

• Tiene que ver con la transmisión de bits por un canal de comunicación

EIA/TIA -232

• Las consideraciones de diseño tienen que ver con la acción de asegurarse de que cuando un lado envíe un bit 1, se reciba en el otro como un bit y no como bit

EIA/TIA -232

V..24 V .35

• Define las especificaciones eléctricas, mecánicas, de procedimientos y función para activar, mantener y desactivar el enlace físico


Capa de enlace de datos

• La tarea principal es tomar los datos y hacer que el emisor los divida en marcos, los transmita en forma secuencial y procese los marcos de acuse de recibo que devuelve el recepto.

Corresponde a esta capa resolver el problema provocado por los marcos, dañados perdidos y duplicadosT O K E N R I N G

• Puesto que la capa física solamente acepta y transmite una corriente de bits sin preocuparse por su significado su estructura, corresponde a la capa de enlace de datos crear y reconocer los limites de los marcos.

FDDI, ETHERNET

1 0 0 B A S E T

F R A M E R E L A Y

H D L C


Capa de red

• Provee las funciones de ruteo que permiten la interconexión de redes.

Se encuentran principalmente en redes W A N

• Lo hace a través de un esquema de direcciones lógicas que se encuentran en cada dispositivo y la ayuda de los enrutadores..

• Resuelve el problema de cómo encaminar los paquetes de la fuente al destino.


Capa de Transporte

• La función básico de esta capa es aceptar los datos de la capa de sesión, dividirlos en unidades más pequeñas si es necesario, pasarlos a la capa de red y asegurar que todo los pedazos lleguen correctamente al otro extremo..

• En esta capa se da una comunicación de maquina fuente a maquina destino, en las tres anteriores la conexión es de vecino a vecino formando una cadena.

• Otras funciones son de control de flujo, multiplexación, creación de circuitos virtuales, revisión y corrección de errores..


Capa de Sesión

• La capa de sesión permite a los usuarios de maquinas diferentes establecer sesiones entre ellos proporcionando servicios mejorados.

• Entre los servicios que proporciona esta es la sincronización por medio de puntos de chequeo que introduce dentro de la corriente de datos..

• La comunicación entre sesiones comprende de las peticiones y respuestas a servicios que ocurren entre aplicaciones corriendo entre diferentes maquinas.



• Esta capa a diferencia de todas las capas inferiores que solo se interesan en mover bits de manera confiable de un lado a otros, se preocupa por el formato de la información que transmite.

• Esta capa proporciona un formato común para el intercambio de información entre computadoras con diferentes representaciones de datos internos.

• Esta capa asegura que la información enviada por la capa de aplicación de un sistema sea legible por la capa de aplicación del otro sistema.


Capa de Aplicación

• Esta capa es la más cercana al usuario final, lo que significa que tanto el usuario como la capa de aplicación interactúan con el software que contiene un componente de comunicación.

• Sirve de ventana para que los procesos que corren en aplicaciones tengan acceso a los servicios de red.

• Esta capa representa los servicios que soportan aplicaciones de usuarios tales como transferencia de archivos, sesiones remotas, correo electrónico.

Protocolos por cada capa

Aplicación

TELNET

FTP SN MP SMTP DNS HTTP

Presentación

Sesión

Transporte TCP / UDP

Red IP

Enlace de datos

802.2 LLC/SNAP

802.3 802.5 LAPB ATM

Física

X.25

Devices Function al Tayers

7 •Aplicación

6 •Presentación

5 •Sesión

4 •Transporte

3 •Redes

2 •Data Link

1 •Físico

Host

NICCard

• El modelo TCP/IP consisten en cuatro capas

Modelo TCP/IP

•Aplicación

•Transporte

•Internet

•Interface de Red

Aplicación

Transporte

Internet

Acceso a red

The TCP/IP Model

Modelo TCP/IP

TCP UDP

IP

Internet

YourLAN

Many LANsAnd

WANs

FTPHTT

PSMT

P DNS DNSTFTP

• TCP/IP es una suite de protocolos que definen las reglas y procedimientos que habilitan las comunicaciones entre una amplia variedad de computadoras conectadas a diferentes tipos de redes LAN Y WAN. (Ethernet, Token, Ring, Frame Relay, ATM)

• Una de las cualidades únicas de TCP/IP es el permitir a computadoras de diferentes tipos el comunicarse independientemente del medio físico que estén utilizando.

Características de los Protocolos TCP/IP

• Provee los fundamentos para la comunicación peertopeer.

• Soporta la comunicación entre computadoras que utilizan diferentes hardware.

• El amplio uso de TCP/IP resulta en clusters de redes que forman a su vez redes más grandes llamadas intranet o internets. Por lo tanto este protocolo permite a computadoras que estén conectadas en diferentes subnetwork el comunicarse entre si.

Características de los Protocolos TCP/IP

• TCP/IP habilita la comunicación confiable entre computadoras que utilizan diferentes sistemas operativos.

• TCP/IP es robusto y puede sobrevivir a grandes tasas de error durante la transmisión.

• También soporta ruteo adaptivo que es transparente al usuario cuando un nodo o línea se ha caído.

Características de los protocolos TCP/IP

• TCP/IP provee un conjunto de servicios que habilitan la Comunicación de datos independiente del hardware en que se realice.

• Los tipos de servicio son los siguientes:

Servicios de los Protocolos TCP/IP

File Trasnfer WWW

Terminal Acces Domain Name System

E- Mail Network Mangement

Comparación entre TCP/IP y modelo OSI

Capa de Interface de Red

– La capa de interface de red es la responsable de enviar y recibir marcos, los cuales son paquete de información transmitidos en una red como unidades simples.

– La capa de interface de red se encarga de introducir y sacar marcos de la red.

Modelo TCP/IP

Capa de Internet• Encapsula lo marcos de datagramas y ejecuta

los algoritmos de ruteo para llevarnos del origen al destino.

• Esta formada por cuatro protocolos:– IP: Responsable por el direccionamiento y ruteo de

paquetes.– ARP: Obtiene direcciones físicas de computadoras

conectadas al mismo segmento físico.– ICMP: Envía mensajes y reporta errores

concernientes a la entrega de paquetes.– IGMP: Es utilizado para reportar membrecía a

grupos multicast.

Modelo TCP/IP

Capa de Transporte

• La capa de transporte provee comunicación a nivel de sesión entre computadoras

• Los dos protocolos de transporte son: Transmission Control Protocolo y User Datagram Protocolo

• TCP: Provee comunicación orientada a la conexión, es confiable y se usa para transmitir grandes cantidades de datos de una vez, también es usado cuando se requiere de acuso de recibo en la comunicación.

• UDP: provee comunicación no orientada a la conexión y no garantiza la entrega de paquetes. Las aplicaciones que lo usan transfieren pequeñas cantidades de información. La garantía de entrega de los paquetes es dejada a la capa de aplicación.

Modelo TCP/IP

Capa de Aplicación

• En nivel más alto del modelo se encuentra la capa de aplicación, es en ésta que las aplicaciones ganan acceso a al red.

• Aquí se encuentran los servicios de FTP, Telnet, DNS, SNMP, WWW, etc.

Modelo TCP/IP

File Transfer (Transferencia de archivos)

• Transferencia de Archivos: es uno de los primeros y más ampliamente usados. Este servicios permite a los usuarios enviar y recibir grandes volúmenes de datos y programas. El protocolo responsable por este servicio es llamado FTP (File Trasnfer Protocolo) .

Servicios de los protocolos TCP/IP

Terminal Access (Terminal de Acceso)

• Acceso de terminal: este servicio permite a los usuarios conectarse a una máquina remota y utilizar sus recursos. Con este servicio los usuarios tienen acceso a todos los comandos del sistema remoto.

• El protocolo responsable por el acceso de terminal es el de Telnet.


World Wide Web

• World Wide Web: este servicio es el más versátil de todos los prestados por TCP/IP. Los usuarios pueden ver documentos y archivos que son potenciados por imágenes y sonidos. El protocolo que lo soporta es el HTTP (Hyper Text Trasnfer Protocolo)


Electronic Mail (Correo Electrónico)

• Correo electrónico: habilita a los usuarios para poder enviar y recibir mensajes desde o hacia un sitio remoto. El protocolo responsables e el Simple Mail Transfer Protoloco (SMTP). Este protocolo provee los mecanismos requeridos para dirigir, almacenar y transferir mensajes entre sistemas.


Domain Name System (Sistema de Dominio de nombres)

• Sistema de Dominio de nombres Es un servicio que nos permite obtener información a cerca de los dispositivos y servicios de la red. Es mejor conocido por la resolución de nombres a direcciones IP.


Network Management (Administración de Red)

• Network Mangement: es un servicio que consiste en el uso de protocolos para establecer una comunicación entre un programa administrador y otro cliente, permitiéndonos la ejecución de comandos que revisan el estado de dispositivos en la red (Actividad, carga, usuarios conectados, etc.).


Arquitectura.

Arquitectura.

Dos computadores, en cualquier lugar del mundo, si se conforman con determinadas especificaciones de hardware, software y protocolos, pueden comunicarse de forma confiable. La estandarización de las prácticas y los procedimientos de transportación de datos por las redes ha hecho que Internet sea posible.

Direccionamiento IP

• Host: cualquier dispositivo presente en una red y que se le pueda asignar una dirección IP (computadoras, servidores, router, etc.)

• La dirección IP identifica a un host dentro de una red. Esta debe ser única y tener un formato uniforme.

• Cada dirección IP tiene dos partes: identificador de red e identificador de host dentro de la red.

• Todos los host dentro de la misma red comparten un mismo numero de identificador de red.

• No puede existir dos host con la misma dirección IP de una red.

Direccionamiento IP

• Existen dos formatos para referirse a las direcciones IP: binarios y decimal.• Cada dirección IP tiene 32 bits de longitud y esta compuestas de 4 campos de 8 bits

llamados octetos. Los octetos son separados por puntos y representan un numero decimal entre el rango de 0-225. Los bits de una dirección IP son asignados para el identificador de red y de host.

Direccionamiento IP

NETWORK HOST

172 . 16 . 122 . 204

8 Bits1 Byte

8 Bits1 Byte

8 Bits1 Byte

8 Bits1 Byte

10101100 . 00010000 . 1111010 . 11001100

Direccionamiento IP

Clases de direcciones IP

• Existen diferentes clases de direcciones IP. Cada clase define la parte de la dirección IP que identifica a la red y al Host.

• La comunicad de Internet ha definido 5 clases de direcciones IP para acomodar los direcciones tamaños de redes de acuerdo al numero de hosts para la finalidad de este curso solo utilizaremos 3.

• Las clases de direcciones definen cuales bits son usados para el identificador de red y cuales para el identificador de host.

• Las clases también definen el numero posible de redes y de hosts por redes que se pueden tener.

Direccionamiento IP


Clases de direcciones IPPara adaptarse a redes de distintos tamaños y para ayudar a clasificarlas, las direcciones IP se dividen en grupos llamados clases. Esto se conoce como direccionamiento classful. Cada dirección IP completa de 32 bits se divide en la parte de la red y parte del host. Un bit o una secuencia de bits al inicio de cada dirección determina su clase.


La dirección Clase A se diseñó para admitir redes de tamaño extremadamente grande, de más de 16 millones de direcciones de host disponibles. Las direcciones IP Clase A utilizan sólo el primer octeto para indicar la dirección de la red. Los tres octetos restantes son para las direcciones host.

El primer bit de la dirección Clase A siempre es 0. Con dicho primer bit, que es un 0, el menor número que se puede representar es 00000000, 0 decimal. El valor más alto que se puede representar es 01111111, 127 decimal. Estos números 0 y 127 quedan reservados y no se pueden utilizar como direcciones de red. Cualquier dirección que comience con un valor entre 1 y 126 en el primer octeto es una dirección Clase A.


La dirección Clase B se diseñó para cumplir las necesidades de redes de tamaño moderado a grande. Una dirección IP Clase B utiliza los primeros dos de los cuatro octetos para indicar la dirección de la red. Los dos octetos restantes especifican las direcciones del host.

Los primeros dos bits del primer octeto de la dirección Clase B siempre son 10. Los seis bits restantes pueden poblarse con unos o ceros. Por lo tanto, el menor número que puede representarse en una dirección Clase B es 10000000, 128 decimal. El número más alto que puede representarse es 10111111, 191 decimal. Cualquier dirección que comience con un valor entre 128 y 191 en el primer octeto es una dirección Clase B.


Una dirección Clase C comienza con el binario 110. Por lo tanto, el menor número que puede representarse es 11000000, 192 decimal. El número más alto que puede representarse es 11011111, 223 decimal. Si una dirección contiene un número entre 192 y 223 en el primer octeto, es una dirección de Clase C.

El espacio de direccionamiento Clase C es el que se utiliza más frecuentemente en las clases de direcciones originales. Este espacio de direccionamiento tiene el propósito de admitir redes pequeñas con un máximo de 254 hosts.

Intervalo de dirección IP

Rango de direcciones IP privadas

Date post:	23-Dec-2015
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