005 Generalidades Redes

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    005 Generalidades Redes - Presentation Transcript

      • ¿Para qué se usan las redes?
      • Compartir recursos, especialmente la información (los datos)
      • Proveer la confiabilidad: más de una fuente para los recursos
      • La escalabilidad de los recursos computacionales: si se necesita más poder computacional, se puede comprar un cliente más, en vez de un nuevo mainframe
      • Comunicación
      • Clases de redes
      • Podemos clasificar las redes en las dimensiones de la tecnología de transmisión y del tamaño.
      • Tecnología de transmisión
      • Broadcast. Un solo canal de comunicación compartido por todas las máquinas. Un paquete mandado por alguna máquina es recibido por todas las otras.
      • Point-to-point. Muchas conexiones entre pares individuales de máquinas. Los paquetes de A a B pueden atravesar máquinas intermedias, entonces se necesita el ruteo (routing) para dirigirlos.
      • Escala
      • Multicomputadores: 1 m
      • LAN (local area network): 10 m a 1 km
      • MAN (metropolitan area network): 10 km
      • WAN (wide area network): 100 km a 1.000 km
      • Internet: 10.000 km
    1. LANs · Normalmente usan la tecnología de broadcast: un solo cable con todas las máquinas conectadas. · El tamaño es restringido, así el tiempo de transmisión del peor caso es conocido. · Velocidades típicas son de 10 a 100 Mbps (megabits por segundo; un megabit es 1.000.000 bits).
      • Internet
      • Una internet es una red de redes vinculadas por gateways, que son computadores que pueden traducir entre formatos incompatibles.
      • WANs
      • Consisten en una colección de hosts (máquinas) o LANs de hosts conectados por una subred.
      • La subred consiste en las líneas de transmisión y los ruteadores, que son equipos dedicados a cambiar de ruta.
      • Se mandan los paquetes de un ruteador a otro. Se dice que la red es packet-switched (paquetes ruteados) o store-and-forward (guardar y reenviar).
      • Redes inalámbricas
      • Una red inalámbrica usa radio, microondas, satélites, infrarrojo, u otros mecanismos para comunicarse.
      • Jerarquías de protocolos
      • El software para controlar las redes se tiene que estructurar para manejar la complejidad.
      • Se organiza la mayor parte de las redes en una pila de niveles.
      • Cada nivel ofrece ciertos servicios a los niveles superiores y oculta la implantación de estos servicios. Usa el nivel inferior siguiente para implementar sus servicios.
      • El nivel n de una máquina se comunica con el nivel n de otra máquina. Las reglas y convenciones que controlan esta conversación son el protocolo de nivel n.
      • Las entidades en niveles correspondientes de máquinas distintas son pares. Son los pares que se comunican.
      • Jerarquías de protocolos
      • En la realidad el nivel n de una máquina no puede transferir los datos directamente al nivel n de otra. Se pasa la información hacia abajo de un nivel a otro hasta que llega al nivel 1, que es el medio físico.
      • Entre los niveles están las interfaces. Las interfaces limpias permiten cambios en la implementación de un nivel sin afectar el nivel superior.
      • Un nivel que tiene que transmitir un paquete a otra máquina puede agregar un encabezamiento al paquete y quizás partir el paquete en muchos. Por ejemplo, el encabezamiento puede identificar el mensaje y el destino. El nivel 3 de la mayor parte de las redes impone un límite en el tamaño de los paquetes.
      • Problemas en el diseño de los niveles
      • Un mecanismo para identificar los remitentes y los recibidores.
      • Transferencia de datos:
        • Simplex. Solamente en un sentido.
        • Half-duplex. En ambos, pero uno a la vez.
        • Full-duplex. En ambos a la vez.
      • Control de errores y detección de recepción.
      • Orden de mensajes.
      • Velocidades distintas de transmisión y recepción.
      • Ruteo.
      • Servicios
      • Cada nivel provee un servicio al nivel superior.
      • Hay dos tipos de servicios:
        • Servicio orientado a la conexión. Como el sistema telefónico. La conexión es como un tubo, y los mensajes llegan en el orden en que fueron mandados.
        • Servicio sin conexión. Como el sistema de correo. Cada mensaje trae la dirección completa del destino, y el ruteo de cada uno es independiente.
      • Servicios
      • Se caracterizan los servicios por la calidad de servicio.
        • Compara la transferencia de archivos con la comunicación de voz (ambas orientadas a la conexión).
        • Para e-mail un servicio sin conexión y no confiable es suficiente, esto se llama servicio de datagrama. Para dar confianza los servicios de datagrama con acuses de recibo son posibles.
      • Cada servicio define un conjunto de tareas (tales como "solicitar" o "acusar recibo"). Por contraste el protocolo es el conjunto de reglas que controlan el formato y significado de los paquetes intercambiados por entidades de par.
      • Se usan los protocolos para implementar los servicios.
    2. Header Trailer Componentes de los paquetes
      • Usualmente contiene un componente de cheque de error llamado Chequeo Redundante Ciclico (Cyclical Redundancy Check CRC)
      • El CRC es un numero producido por medio de un calculo matemático en la fuente.
      • Cuando el paquete llega a su destino, el calculo se realiza una vez mas.
      • Si el calculo es igual, indica que la data en el paquete se ha mantenido estable.
      • Si es diferente indica que la data cambio en la transmisión.
      • El CRC, indica una señal a la computadora fuente para retrasmitir el dato.
      • Señal de alerta para indicar que el paquete esta siendo transmitido
      • La dirección de la fuente
      • La dirección del destino
      • Información de reloj para sincronía de transmisión
      DATA
    3. Nivel de PRESENTACION Nivel de APLICACION Nivel de SESION Nivel de TRANSPORTE Nivel de RED Nivel de ENLACE Nivel FISICO Nivel de PRESENTACION Nivel de APLICACION Nivel de SESION Nivel de TRANSPORTE Nivel de RED Nivel de ENLACE Nivel FISICO Transmisión de los paquetes -OSI model DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA
      • Modelos de referencia de redes
      • TCP/IP
      • · Tiene como objetivos la conexión de redes múltiples y la capacidad de mantener conexiones aun cuando una parte de la subred esté perdida.
      • · La red es packet-switched y está basada en un nivel de Internet sin conexiones. Los niveles físico y de enlace (que juntos se llaman el "nivel de host a red" aquí) no son definidos en esta arquitectura.
      • · Nivel de internet. Los hosts pueden introducir paquetes en la red, los cuales viajan independientemente al destino. No hay garantias de entrega ni de orden.
      • Este nivel define el Internet Protocol (IP), que provee el ruteo y control de congestión.
      • · Nivel de transporte. Permite que pares en los hosts de fuente y destino puedan conversar.
    4. Modelos de referencia de redes TCP/IP · Transmission Control Protocol (TCP). Provee una conexión confiable que permite la entrega sin errores de un flujo de bytes desde una máquina a alguna otra en la internet. Parte el flujo en mensajes discretos y lo monta de nuevo en el destino. Maneja el control de flujo. · User Datagram Protocol (UDP). Es un protocolo no confiable y sin conexión para la entrega de mensajes discretos. Se pueden construir otros protocolos de aplicación sobre UDP. También se usa UDP cuando la entrega rápida es más importante que la entrega garantizada. · Nivel de aplicación. Como en OSI. No se usan niveles de sesión o presentación.
      • Características de una red local
      • Un medio de comunicación común a través del cual todos los dispositivos pueden compartir información, programas y equipo, independientemente del lugar físico donde se encuentre el usuario o el dispositivo. Las redes locales están contenidas en una reducida área física: un edificio, un campus, etc.
      • Una velocidad de transmisión muy elevada para que pueda adaptarse a las necesidades de los usuarios y del equipo. El equipo de la red local puede transmitir datos a la velocidad máxima a la que puedan comunicarse las estaciones de la red, suele ser de un Mb por segundo.
      • Una distancia entre estaciones relativamente corta, entre unos metros y varios kilómetros.
      • La posibilidad de utilización de cables de conexión normales .
      • Características de una red local
      • Todos los dispositivos pueden comunicarse con el resto y algunos de ellos pueden funcionar independientemente.
      • Un sistema fiable, con un índice de errores muy bajo. Las redes locales disponen normalmente de su propio sistema de detección y corrección de errores de transmisión.
      • Flexibilidad, el usuario administra y controla su propio sistema
      • Características de una red local
      • Los dos tipos básicos de dispositivos que pueden conectarse a una red local son las estaciones de trabajo y los servidores:
        • Una estación de trabajo es un dispositivo desde donde el usuario puede acceder a los recursos de la red.
        • Un servidor es un dispositivo que permite a otros ordenadores que accedan a los recursos de que dispone.
      • Estos servidores pueden ser:
        • Dedicados: son usados únicamente para ofrecer sus recursos a otros nodos
        • No dedicados: pueden trabajar simultáneamente como servidor y estación de trabajo.
      • Características de una red local
      • Existe un tipo de servidor un poco especial que se tratará por separado, es el servidor de comunicaciones.
      • Este servidor permite que cualquiera de los equipos de una red se comunique con dispositivos o sistemas externos.
      • A su vez, se dividirá en dos grandes grupos: bridges y gateways .
      • De forma general, en una red, al nodo que pide un servicio o inicia una comunicación, se le denomina cliente. Al nodo que responde a la petición se le denomina servidor.
      • Medio de Transmisión
      • Por medio de transmisión se entiende el soporte físico utilizado para el envío de datos por la red. La mayor parte de las redes existentes en la actualidad utilizan como medio de transmisión cable coaxial, cable bifilar o par trenzado y el cable de fibra óptica. También se utiliza el medio inalámbrico que usa ondas de radio, microondas o infrarrojos, estos medios son más lentos que el cable o la fibra óptica.
      • Cualquier medio físico o no, que pueda transportar información en forma de señales electromagnéticas se puede utilizar en redes locales como medio de transmisión.
      • Las líneas de transmisión son la espina dorsal de la red, por ellas se transmite la información entre los distintos nodos. Para efectuar la transmisión de la información se utilizan varias técnicas, pero las más comunes son: la banda base y la banda ancha.
      • Los diferentes tipos de red: EtherNet, TokenRing, FDDI, etc. pueden utilizar distintos tipos de cable y protocolos de comunicación.
      • Cable coaxial
      • Hasta hace poco, era el medio de transmisión más común en las redes locales.
      • El cable coaxial consiste en dos conductores concéntricos, separados por un dieléctrico y protegido del exterior por un aislante (similar al de las antenas de TV).
      Ventajas del cable coaxial: • La protección de las señales contra interferencias eléctricas debida a otros equipos, fotocopiadoras, motores, luces fluorescentes, etc. • Puede cubrir distancias relativamente grandes, entre 185 y 1500 metros dependiendo del tipo de cable usado. Nucleo conductor Aislante Malla Conductora Cubierta Protectora
      • Cable bifilar o par trenzado
        • El par trenzado consta como mínimo de dos conductores aislados trenzados entre ellos y protegidos con una cubierta aislante.
        • Un cable de este tipo habitualmente contiene 1, 2 ó 4 pares, es decir: 2, 4 u 8 hilos.
        • El cable es bastante barato y fácil de instalar y las conexiones son fiables.
        • Sus ventajas mayores son por tanto su disponibilidad y bajo coste.
      • Cable bifilar o par trenzado
        • En cuanto a las desventajas están la gran atenuación de la señal a medida que aumenta la distancia y que son muy susceptibles a interferencias eléctricas.
        • Por este motivo en lugar de usar cable bifilar paralelo se utiliza trenzado y para evitar las interferencias, el conjunto de pares se apantalla con un conductor que hace de malla.
        • Esto eleva el coste del cable en sí, pero su instalación y conexionado continua siendo más barato que en el caso de cables coaxiales. Tanto la red EtherNet como la TokenRing pueden usar este tipo de cable.
      • Fibra óptica
      • Es el medio de transmisión más moderno y avanzado. Utilizado cada vez más para formar la "espina dorsal" de grandes redes.
      • Las señales de datos se transmiten a través de impulsos luminosos y pueden recorrer grandes distancias (del orden de kilómetros) sin que se tenga que amplificar la señal.
      • Por su naturaleza, este tipo de señal y cableado es inmune a las interferencias electromagnéticas y
      • Por su gran ancho de banda (velocidad de transferencia), permite transmitir grandes volúmenesde información a alta velocidad .
      Estas ventajas hacen de la fibra óptica la elección idónea para redes de alta velocidad a grandes distancias, con flujos de datos considerables, así como en instalaciones en que la seguridad de la información sea un factor relevante. Núcleo conductor Revestimiento Cubierta Protectora
      • Como inconveniente está,
      • Soporte físico más caro.
      • No debido al costo del cable en sí, sino por el precio de los conectores, el equipo requerido para enviar y detectar las ondas luminosas y la necesidad de disponer de técnicos cualificados para realizar la instalación y mantenimiento del sistema de cableado.
      • CAPACIDAD DEL MEDIO: ANCHO DE BANDA
      • El método de transmisión hace relación a la capacidad del medio para transmitir información. El ancho de banda nos indica la capacidad máxima del medio.
      • Ancho de banda: es la diferencia entre la frecuencia más alta y más baja de una determinada onda.
      • El término ancho de banda hace referencia a la capacidad del medio de transmisión, cuanto mayor es el ancho de banda, más rápida es la transferencia de datos.
      • Por encima del ancho de banda las señales crean una perturbación en el medio que interfiere con las señales sucesivas. En función de la capacidad del medio, se habla de transmisión en banda base o transmisión en banda ancha.
      • CAPACIDAD DEL MEDIO: ANCHO DE BANDA
      • Las redes en banda base generalmente trabajan con mayor velocidad de transmisión que las redes de banda ancha, aunque la capacidad de estas últimas de transmitir por varios canales simultáneamente pueden hacer que el flujo total de datos sea prácticamente el mismo en ambos sistemas.
      • La transmisión de banda base utiliza señales digitales sobre una frecuencia.
      • Utiliza toda la capacidad del canal de comunicaciones para transmitir una única señal de datos.
      Ciclo Banda base Datos Amplitud + -
      • Medios Inalámbricos de Transmisión.
        • Cada uno usa una banda de frecuencias en alguna parte del espectro electromagnético.
        • Radio. 10 KHz-100 MHz. Las ondas de radio son fáciles de generar, pueden cruzar distancias largas, y entrar fácilmente en los edificios. Son omnidireccionales, lo cual implica que los transmisores y receptores no tienen que ser alineados.
          • Las ondas de frecuencias bajas pasan por los obstáculos, pero el poder disminuye con el cubo de la distancia.
          • Las ondas de frecuencias más altas van en líneas rectas. Rebotan en los obstáculos y la lluvia las absorbe.
      • Medios Inalámbricos de Transmisión.
        • Microondas . 100 MHz-10 GHz. Van en líneas rectas. Antes de la fibra formaban el centro del sistema telefónico de larga distancia. La lluvia las absorbe.
        • Infrarrojo. Se usan en la comunicación de corta distancia (por ejemplo, controlo remoto de televisores).
        • No pasan por las paredes, lo que implica que sistemas en distintas habitaciones no se interfieren. No se pueden usar afuera.
        • Ondas de luz. Se usan lasers. Ofrecen un ancho de banda alto con costo bajo, pero el rayo es muy angosto, y el alineamiento es difícil.
      • Topologías de red
      • Bus lineal
      • La topología en bus es un diseño sencillo en el que un solo cable, que es conocido como "bus", es compartido por todos los dispositivos de la red.
      • El cable va recorriendo cada uno de los ordenadores y se utiliza una terminación en cada uno de los dos extremos. Los dispositivos se conectan al bus utilizando generalmente un conector en T.
      • Las ventajas:
      • Su sencillez y economía.
      • El cableado pasa de una estación a otra.
      • Un inconveniente del bus lineal es que si el cable falla en cualquier punto, toda la red deja de funcionar. Aunque existen diversos procedimientos de diagnóstico para detectar y solventar tales problemas, en grandes redes puede ser sumamente difícil localizar estas averías.
      • Estrella
      • Los nodos de la red se conectan con cables dedicados a un punto que es una caja de conexiones, llamada HUB o concentradores.
      • En una topología en estrella cada estación de trabajo tiene su propio cable dedicado, por lo que habitualmente se utilizan mayores longitudes de cable.
      • La detección de problemas de cableado en este sistema es muy simple al tener cada estación de trabajo su propio cable.
      • Por la misma razón, la resistencia a fallos es muy alta ya que un problema en un cable afectará sólo a este usuario.
      • Árbol
      • La topología en árbol se denomina también topología en estrella distribuida.
      • Al igual que sucedía en la topología en estrella, los dispositivos de la red se conectan a un punto que es una caja de conexiones, llamado HUB.
      • Estos suelen soportar entre cuatro y doce estaciones de trabajo. Los hubs se conectan a una red en bus, formando así un árbol o pirámide de hubs y dispositivos.
      • Esta topología reúne muchas de las ventajas de los sistemas en bus y en estrella.
      • Anillo
      • En una red en anillo los nodos se conectan formando un circulo cerrado.
      • El anillo es unidireccional, de tal manera que los paquetes que transportan datos circulan por el anillo en un solo sentido.
      • En una red local en anillo simple, un corte del cable afecta a todas las estaciones, por lo que se han desarrollado sistemas en anillo doble o combinando topologías de anillo y estrella.
      • La red EtherNet cuando utiliza cable coaxial sigue una topología en bus lineal tanto físico como lógico.
      • En cambio al instalar cable bifilar, la topología lógica sigue siendo en bus pero la topología física es en estrella o en estrella distribuida.

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