Transcript Tema 04 – Redes de computadores

Programación Java y
Desarrollo de
Aplicaciones
Modulo 1
Arquitectura de ordenadores
Tema 3
Redes de computadores
Índice



Introducción
Técnicas de conmutación
Arquitectura de redes




Internet





El modelo OSI
El modelo TCP/IP
OSI Vs. TCP/IP
WWW
Páginas Web
Evolución histórica
Situación actual
Ejercicio página web
Introducción

¿Qué es una red de computadores?
Conjunto de nodos interconectados entre sí
mediante un enlace utilizando protocolos de
comunicaciones.
 Nodo: localización física de un proceso.
 Enlace (o medio físico): vínculo entre dos nodos,
a través del cual fluye la información.
 Protocolo: conjunto de reglas previamente
establecidas que definen procedimientos para
que 2 ó más procesos intercambien información.
Introducción
Introducción

¿Por qué usar redes?

Primeros objetivos:




Compartimiento de recursos
Fiabilidad
Ahorro económico
Hoy día, más allá:




Procesamiento distribuido
Aplicaciones multimedia
Comercio electrónico
...
Introducción

Clasificación de las redes



Clasificación según topología
Clasificación según ámbito geográfico
Clasificación según técnica de conmutación
aplicada
Introducción

Clasificación según topología

Física y Lógica
 Bus
 Anillo


Estrella





Anillo doble
Estrella extendida
Árbol o jerárquica
Malla completa
Red celular
Híbrida
Introducción

Aspectos a tener en cuenta de cada topología


Aspectos Positivos
 Cuántos equipos tienen acceso en un momento concreto a
la información.
 Seguridad
Aspectos negativos
 Colisiones
 Coste
 Mantenimiento
Introducción

Clasificación geográfica

PAN (Personal Area Network)



LAN (Local Area Network)




Distancias de hasta 100 km
De ámbito privado y corporativo
Se distinguen por su: tamaño limitado, tecnología de transmisión y topología
MAN (Metropolitan Area Network)




Distancias menores a 10 m
Weareable computer
Similar a LAN, pero en el ámbito de una ciudad
No contiene elementos de conmutación
Diseño estandarizado en DQDB (Dual Queue Dual Bus) [IEEE 802.6]
WAN (Wide Area Network)



Distancias mayores a 100 km
Requiere elementos de conmutación
Conecta diferentes LANs
Introducción

Clasificación por técnicas de conmutación


Redes conmutadas o punto a punto
 La información pasa por nodos intermedios desde el origen
al destino
 Multiplicidad de caminos
Redes por difusión o de broadcasting
 Hay un solo canal de comunicación compartido
 Uno Tx y el resto Rx



Unicast: la información sólo se procesa en un destino
Multicast: la información se procesa en varios destinos
Broadcast: la información se procesa en todos los nodos que Rx
Técnicas de conmutación

¿Qué son?


Mecanismos para establecer un camino de
intercambio de datos
Tipos:



Conmutación de circuitos
Conmutación de mensajes
Conmutación de paquetes
Técnicas de conmutación
Conmutación de circuitos
Establece un circuito físico dedicado entre ambos
extremos de la transmisión.




Orientada a la comunicación por voz.
Ejemplos:
 Red Telefónica Conmutada (RTC)
 Red Digital de Servicios Integrados (RDSI)
Fases de operación:
1. Establecimiento del circuito: reserva de recursos
2. Transferencia de datos: “directa” entre origen y destino
3. Desconexión del circuito: Txor o Rxor liberan el canal
Técnicas de conmutación
Conmutación de Circuitos


La información solo puede
ser enviada cuando quien
efectúa la llamada se da
cuenta que ésta ha sido
establecida.
Puede utilizarse para la
transmisión de datos,
pero:



Canal ocupado aunque no
se transmita.
Retraso introducido por el
establecimiento de la
conexión.
Técnicas de conmutación

Conmutación de Mensajes
 En la transmisión se establecen una serie de enlaces punto a
punto.
 El mensaje se envía al nodo de conmutación directamente
conectado al nodo que acaba de recibir el mensaje, este nodo:






ALMACENA el mensaje
VERIFICA los errores
ENCUENTRA la mejor línea de envío
ENVIA el mensaje
La línea se encuentra libre para ser usada por otros mensajes
mientras el próximo nodo efectúa el proceso.
No hay límite en tamaño de los mensajes, pero:


Los conmutadores deben contar con suficiente memoria
Un solo mensaje muy largo puede acaparar una línea de conmutador
a conmutador durante un tiempo considerable 􀃆 ¿tráfico interactivo?
Técnicas de conmutación

Conmutación de Paquetes



Es la técnica más comúnmente utilizada en comunicación
de datos.
Los mensajes son divididos en submensajes de igual
longitud denominados paquetes.
Cada paquete se enruta de manera independiente de
fuente a destino:
 Los paquetes podrían alcanzar el destino por diferentes
caminos
 Pueden llegar al destino en diferente orden
 La fragmentación del mensaje en paquetes se realiza en el
nodo fuente antes de enviarlo por la red.
Técnicas de conmutación

Los paquetes incluyen información de control para
que la red pueda realizar el encaminamiento
(routing).


Ventajas:
 reduce retrasos
 requiere menos capacidad de almacenamiento dentro de
los nodos intermedios
 aprovecha mejor los recursos de transmisión
Técnicas de conmutación de paquetes:


Modo datagrama
Modo circuito virtual
Arquitectura de Red

Arquitectura de red






Organismos estandarizadores organizan grupos de trabajo
para reducir la complejidad:
Para afrontar el diseño y el estudio
Cada grupo se encarga de una capa o nivel
Cada capa agrupa un conjunto de funciones bien definidas
Arquitectura de red: conjunto de capas y protocolos
Características de las arquitecturas de red:



Definen protocolos, estándares y formatos de mensajes
Establecen reglas para el desarrollo de productos
Están sometidas a evolución y cambio continuos
Arquitectura de Red

Arquitectura de red






Organismos estandarizadores organizan grupos de trabajo
para reducir la complejidad:
Para afrontar el diseño y el estudio
Cada grupo se encarga de una capa o nivel
Cada capa agrupa un conjunto de funciones bien definidas
Arquitectura de red: conjunto de capas y protocolos
Características de las arquitecturas de red:



Definen protocolos, estándares y formatos de mensajes
Establecen reglas para el desarrollo de productos
Están sometidas a evolución y cambio continuos
Arquitectura de red

Diseño de arquitectura de red
 La comunicación extremo a extremo se descompone en niveles
para separar funciones distintas, de modo que:





Exista una capa para funciones diferenciadas y definidas
Se minimice el flujo entre distintas capas
Sea posible normalizar fácilmente la interfaz entre capas
Se busque un compromiso entre un número grande (diferenciación
de funciones) y manejable (simplicidad) de capas
La jerarquización en capas implica:




Cada capa realiza un conjunto de funciones, resolviendo un
problema diferente de la comunicación
Cada capa se sustenta en la capa inmediatamente inferior
Cada capa proporciona servicios a la capa inmediatamente superior
Los cambios en una capa no implicarán cambios en las otras capas
Arquitectura de red

¿Por qué usar diseño estructurado?






Reduce la complejidad del desarrollo
Estandariza interfaces
Facilita la técnica modular
Asegura la interoperabilidad de la tecnología
Acelera la evolución
Simplifica la enseñanza y el aprendizaje
Arquitectura de Red
El modelo OSI

Propuesto por ISO (International
Organization for
Standardization) en 1977



Versión final: ISO 7498 (1984)
OSI (Open Systems
Interconnection) es un modelo, no
una implementación
Describe 7 niveles
El modelo OSI




En redes se pretende proporcionar un transporte fiable de datos
entre usuarios finales de red y soportar una comunicación
significativa entre ambos.
Esos usuarios pueden ser humanos o procesos, éstos últimos
residen en el nivel superior o de aplicación.
Si fuera necesaria una traducción entre las representaciones de
los datos de las aplicaciones, ésta se realizaría por las funciones
del nivel de presentación.
Habrá una serie de funciones dedicadas a organizar la relación
entre los usuarios finales, estableciendo la conversación, los
turnos de palabra, los asentimientos, controlando el intercambio
de datos, etc. De todo esto se encarga el nivel de sesión.
El modelo OSI




Un nivel facilitará a los usuarios la apariencia de que hay un
conducto de comunicación (conexión lógica) entre los usuarios
finales o extremos, que maneje correctamente los flujos de
información, es el nivel de transporte.
El nivel encargado de proporcionar el camino real a través del
cual irán los datos por los diferentes nodos es el nivel de red.
El nivel de enlace se encargará de que los mensajes entre dos
puntos del camino lleguen sin errores, independientemente de la
tecnología de transmisión física utilizada.
Por último, el nivel físico contiene las funciones que traducen la
información lógica en fenómenos físicos capaces de transmitirse.
Se refiere a las especificaciones mecánicas, eléctricas,
funcionales y de procedimientos de la transmisión física.
El modelo OSI
El modelo OSI
El modelo OSI

Críticas
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




Momento poco adecuado:
Tardó mucho en desarrollarse.
Tecnología inadecuada:
Algunos niveles vacíos, otros muy densos.
Muy complejo, difícil de implementar e ineficiente.
Implementaciones inadecuadas:


Enormes y lentas.
Política inadecuada:

Muy ligado a instituciones gubernamentales.
Modelo TCP/IP






ARPAnet, red experimental del DoD en ambiente
universitario: sobre líneas telefónicas alquiladas.
Se unieron redes satélite y radio y aparecieron los
primeros problemas de interconexión.
Se crea el modelo de referencia TCP/IP en 1974
Capacidad de conexión de múltiples redes de una
manera sencilla.
Exigencia de permanencia de la comunicación
mientras funcionan los host extremos.
En los 90, ante la no implementación de OSI, el
DoD ordenó la implementación de TCP/IP en todas
sus adquisiones
Modelo TCP/IP
Modelo TCP/IP
Modelo TCP/IP

Críticas

A la hora de implementar no distingue claramente
servicio, interfaz y protocolos






Mala guía para diseño de nuevas redes
No es un modelo general
No describe cualquier pila de protocolos
Se trata de una implementación concreta
No se distinguen las capas física y de enlace de
datos
No es un modelo apropiado a seguir
Osi Vs TCP/IP

¿En qué se parecen?



Describen una arquitectura jerárquica en niveles.
La funcionalidad de las capas guardan “cierta” correspondencia.
¿En qué se diferencian?


OSI se fundamenta en los conceptos de Servicios, Interfaces y Protocolos,
mientras que en TCP/IP se obvian.
En OSI se ocultan mejor los protocolos




mayor modularidad e independencia OSI se desarrolló teóricamente antes de
la implementación de los protocolos, mientras que en TCP/IP primero se
implementaron los protocolos y el modelo no era más que su descripción
La cantidad de capas de cada modelo es diferente en ambos
En OSI, a nivel de red se permite comunicación o.c. y n.o.c. y a nivel de
transporte sólo o.c.
En TCP/IP, a nivel de red se permite sólo la comunicación o.c. y a nivel de
transporte se permiten ambos.
Internet: WWW


La World Wide Web, es un sistema de
documentos de hipertexto o hipermedios
enlazados y accesibles a través de Internet.
Con un navegador web, un usuario visualiza
sitios web compuestos de páginas web que
pueden contener texto, imágenes, videos u
otros contenidos multimedia, y navega a
través de ellas usando hiperenlaces.
Internet: WWW
Página Web



Una página Web, también conocida como una página de
Internet, es un documento electrónico adaptado para la Web,
pero normalmente forma parte de un sitio Web. Su principal
característica son los hipervínculos de una página, siendo esto el
fundamento de la Web.
Una página Web está compuesta principalmente por información
(sólo texto o módulos multimedia) así como por hiperenlaces;
además puede contener o asociar datos de estilo para
especificar cómo debe visualizarse, y también aplicaciones
embebidas para hacerla interactiva.
Las páginas Web son escritas en un lenguaje de marcado que
provea la capacidad de manejar e insertar hiperenlaces,
generalmente HTML.
Página Web


HTML, siglas de HyperText Markup Language (Lenguaje de
Marcado de Hipertexto), es el lenguaje de marcado
predominante para la elaboración de páginas web. Es usado
para describir la estructura y el contenido en forma de texto, así
como para complementar el texto con objetos tales como
imágenes.
HTML se escribe en forma de "etiquetas", rodeadas por
corchetes angulares (<,>). HTML también puede describir, hasta
un cierto punto, la apariencia de un documento, y puede incluir
un script (por ejemplo Javascript), el cual puede afectar el
comportamiento de navegadores web y otros procesadores de
HTML.
Página Web

Aplicaciones Web



Página Web
interfaz
La aplicación
funciona en el
servidor
Está escrita en un
lenguaje de
programación
imperativo
Internet: Evolución histórica

Un poco de historia
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1957 El DoD de EEUU crea ARPA
1962 Primeros trabajos de Paul Barand (RAND) en redes de conmutación de paquetes
1962 Primeros trabajos de Paul Barand (RAND) en redes de conmutación de paquetes
1967 Larry Roberts publica el primer artículo sobre ARPANET
1969 ARPANET se instala en varias universidades estadounidenses
Década 70 Se extiende el uso de los circuitos digitales integrados; primeras computadoras
personales digitales
1973 Primeros experimentos con TCP/IP
Década 80 Se extiende el uso de computadores personales y minicomputadores basados en Unix
1981 El término Internet es utilizado para hacer referencia a un conjunto de redes interconectadas
1982 ISO saca a la luz el modelo de referencia OSI
1983 TC/IP empieza a ser considerado un lenguaje universal en Internet
1986 Comienza el desarrollo de NSFNET 􀃆principal red troncal de Internet (EEUU)
1989 El número de usuarios conectados a Internet excede los 100.000
1990 ARPANET se convierte en Internet
1991 Nace el WWW (World Wide Web)
1992 Se funda la Internet Society. El número de usuarios excede el millón
1996 El número de usuarios excede los 10 millones
1998 Se crea el IANA (Internet Assigned Number Authority). Internet 2 viene de camino
Década 90 Hasta la actualidad, el número de usuarios en Internet crece de forma exponencial
1999 La red backbone de Internet 2 desarrolla IPv6. Convergencia multimedia
2001 El número de usuarios excede los 110 millones
2004 En el segundo trimestre del año, el número de usuarios se sitúa en torno a los 729 millones
Internet: Situación actual