Transcript Clase modelo

Network Basis
M.C. Juan Carlos Olivares Rojas
Department of Computer and System
Instituto Tecnológico de Morelia
[email protected]
19.72388 lat, -101.1848 long
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Outline
Network Concept and origin.
Network Classification.
By Interconecction Technologies
By Its conecction type.
Oriented.
Not Oriented.
By Its Relation.
Peer to Peer
Client-Server.
Outline
OSI Model Description.
Layer Model
Data Encapsulated Proccess.
Network Topologies
Objectives of the Session
• The students will know the basis of computer
networks such as history, clasification and
topologies.
• The students will know and apply the LAN
concepts.
Network Concepts and Origin.
• The origin of netorks is very old.
• ¿Where are networks used?
• Networks has used in diferent areas and
aplications
such
as:
social
networks
(organigrams), distribution netwotks (electric,
water, oil, etc.), fishing networks (mesh), among
others.
Network Concepts and Origin
• Networks have been presented since Human
begining an their have evolutioned in parallel
way of society progress.
• One of the bigs problems of human societys
has been the comunication through large
distances, this was the reason why
telecommunications networks appears.
Network Concepts and Origin
• Each Telecommunication Networks is formed
by transmisson entity, reception entity, a
message and a communcation chanel.
• The first Telecommunication Network was the
spoken and writting language.
• For large distances we used the echo and later,
musical instrument such as: trumpets and
flutes.
Elements of a Communication
Network
Network Concepts and Origin
• Otros medios de telecomunicación fueron las
señales de humo.
• Con la comunicación escrita se dieron de alta
los mensajeros. Después se estructuró el
sistema de correos.
• El telégrafo permitió la comunicación rápida a
través de largas distancias.
Network Concepts and Origin
• El teléfono creó una nueva forma de transmitir
información en grandes distancias.
• La radio se consideró como la telegrafía sin
hilos.
• La TV revolucionó los medios de comunicación
permitiendo tener imágenes y sonidos.
Network Concepts and Origin.
• Internet es hoy en día lo que fue la radio, la
televisión, el teléfono en su tiempo.
• ¿Cuál es la red de telecomunicaciones más
grande?
• La red telefónica pública conmutada (Public
Switched Telephone Network).
• Internet es la red de computadoras más
grande de la humanidad.
Network Concepts and Origin
• Las redes de computadoras surgen de la
necesidad de compartir recursos. Por
ejemplo: ¿cómo se le haría para compartir
una impresora?
•
•
•
•
•
Compartición física
Una conexión multiplexada
A través de una red de computadoras
Utilizando un servidor de impresión
A través de servicios de impresión en
Internet
Homework
• Make a TimeTable about Computer Network
History using and special software for this.
The TimeTable must have:
•
•
•
•
Telecomunications milestone (most important)
Computer Networks
Short Description for each milestone
References
Network Concepts and Origin
• Las redes de computadoras tienen sus
orígenes en la década de 1960’s cuando surge
la necesidad de poder comunicar la información
presente en las universidades y las grandes
empresas.
• Las
primeras
redes
cubrían
grandes
extensiones
geográficas,
posteriormente
empezaron a aparecer redes de extensión más
corta.
Network Concepts and Origin
• La primera red de computadoras fue Internet
cuyos orígenes se remontan a 1969 con la
creación de la ARPANET.
• La ARPANET inició sus operaciones a través
de enlaces propietarios, después migró hacia la
PSTN debido al alto costo de mantener dichos
enlaces.
Network Concepts and Origin
• Crecimiento ARPANET (a) Diciembre 1969.
(b) Julio 1970.
• (c) Marzo 1971. (d) Abril 1972. (e)
Septiembre 1972.
NSFNET
• La columna vertebral del NSFNET en 1988.
Arquitectura de Internet
• Vista de Internet.
Comunicar y compartir datos
• La mayoría de los sistemas operativos actuales
tiene soporte para redes de computadoras.
• Las redes de computadoras empezaron a
desarrollarse en la década de 1970, pero no
fue hasta los años de 1980 que empezaron a
llegar a los negocios y en la década de 1990 al
público general.
Comunicar y compartir datos
• Es tal el éxito de las redes de computadoras,
que algunas se han implementado en las casas
y pequeños negocios (SOHO: Small Office
Home Office) hasta las redes ya son
personales!.
• Las redes futuras serán cada vez más
heterogéneas, incluyendo toda clase de
dispositivos electrodomésticos.
Importancia de las redes
• Las redes de computadora forman parte
importante de cualquier computadora a tal
punto que no existe actualmente computadora
que no tenga un enlace hacia algún tipo de red.
• Las redes de computadoras se pueden utilizar
en una gran diversidad de ámbitos del
quehacer humano.
Usos y beneficios de las redes
• Las ventajas, beneficios y usos de redes de
computadoras son muchas y dependerán en
gran medida de las aplicaciones que se
ejecuten sobre ella. Es decir la red de
computadoras sólo nos da los medios de
comunicación, lo demás depende de nosotros.
• El uso principal de redes de computadoras es
el intercambio de datos
Computer Network Applications
• Algunos usos de
computadoras son:
•
•
•
•
las
Aplicaciones de negocios
Aplicaciones en el hogar
Usuarios móviles
Temas sociales
redes
de
Client-Server Model
• Una red con dos clientes y un servidor
Client-Server Model
• El modelo cliente-servidor involucra peticiones
y respuestas.
Peer to Peer Model
• En un sistema de par a par no existen clientes
ni servidores fijos.
Usuarios de redes móviles
• Combinación de redes inalámbricas y cómputo
móvil.
• ¿Qué es mejor: una red cableada o una
inalámbrica?
Where are Located Data
Networks?
• Computadoras (PC de escritorio, PDA, periféricos
compartidos)
• Entretenimiento (TV, DVD, VCR, camara, estéreo,
MP3)
• Telecomunicaciones (teléfono, teléfono celular,
intercom, fax)
• Dispositivos (microondas, refrigerador, reloj)
• Telemetría (alarmas, babycam).
“Cool” Internet appliances
Tostador con
Capacidades Web
IP picture frame
http://www.ceiva.com/
Servidor Web más pequeño
http://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html
Internet phones
Uso de Internet
• Aplicaciones tradicionales (1970 –1990)
• Correo electrónico
• Noticias
• Conexiones remotas
• Trasnferencias de archivos
Computer Networks Concepts
• Una red de computadora es la interconexión de
elementos autónomos que pueden trabajar de
manera asilada, pero que juntos sirven para
solucionar un problema.
• El lema de una red de computadora es que
“juntos hacemos más” o visto desde otro punto
de vista “dos cabezas piensan mejor que una”
Redes de computadoras
• Están formadas por una entidad que inicia la
comunicación, la cual puede ser una
computadora u otro dispositivo y por una
entidad receptora, las dos se encuentran
utilizando un canal común por donde circula un
mensaje codificado.
• Los sistemas de tiempo compartido no son
formalmente redes de computadoras. ¿O si?
Conceptos básicos
• Una red desde el punto de vista matemático
está conformado por un conjunto de nodos o
elementos y un conjunto de relaciones entre
dichos elementos.
• La estructura matemática que representa este
modelo es el grafo. Por lo que la mayoría de los
problemas de redes de computadoras pueden
solucionarse formalmente.
Conceptos básicos
• Los nodos de la red reciben el nombre de host,
mientras que los enlaces deben su nombre al
tipo de tecnología usada para la transmisión de
los datos.
• Existen algunos dispositivos que no son
computadoras como lo son los hubs, switch,
routers, etc. pero que sin embargo actuán
como nodos en la red.
Conceptos básicos
• Para poder ser un nodo, se necesita que el
dispositivo sea emisor y/o receptor (un
transceptor es un dispositivo emisor-receptor),
por lo tanto el mensaje, los protocolos y los
canales de comunicación (cables, medios no
guiados, etc.) no son considerados nodos, son
enlaces.
• Generalmente los nodos tiene una interfaz de
red denominada tarjeta de red.
Conceptos básicos
Conceptos básicos
• Un sistema es un conjunto de elementos que
están interrelacionados entre sí para lograr un
fin común.
• Por lo que las redes de computadoras por sí
solas forman todo un sistema complejo y a su
vez forman parte de casi todo sistema de
información actual.
¿Qué es un protocolo?
Comparativa entre un protocolo humano y uno de
computadora
Hola
Petición de
conexión TCP
Hola
Respuesta de
conexiónTCP
¿Qué hora es?
Obtener http://www.awl.com/kurose-ross
2:00 p.m.
<archivo>
time
¿Qué otros protocolos humanos existen?
Ejemplo de protocolos
• Aunque no es el objetivo del curso ver
protocolos de capas altas del modelo OSI, se
verá algunos ejemplos de protocolos el primero
de ellos el mensaje ECHO del protocolo ICMP.
• Para ello, se deberá abrir una terminal y
ejecutar el comando ping seguido del nombre
de la máquina o dirección IP. Dicho protocolo
nos sirve para saber si una máquina está activa.
Ejemplos de protocolos
• El protocolo HTTP es un protocolo de un nivel
más alto (capa de aplicación) el cual permite
obtener un documento desde un servidor remoto,
generalmente el documento es del tipo hipertexto
(HTML) pero en realidad puede ser cualquiera.
• Se deberá tener una conexión a Internet o bien un
servidor Web instalado de manera local. Se
deberá abrir una terminal y tener habilitado alguna
aplicación de telnet.
Ejemplo de protocolos
• Se deberá introducir el comando telnet dirección
80, para conectarnos a un servidor por el puerto
80.
• Si el servidor está activo enviará un mensaje de
respuesta. Se deberá teclear el comando GET /
HTTP/1.1 seguido de dos teclas enter. Tener
mucho cuidado ya que el servidor puede no
enviar eco a la consola. Si se obtuvo éxito se
muestra un mensaje con la respuesta.
Homework
• Estado del arte de redes computadoras.
– Nuevas tecnologías.
– Nuevas áreas de aplicación.
• Se deberá describir brevemente cada área
de aplicación o tecnología con referencias
posteriores a 2007.
• Trabajo de investigación. Fecha de entrega:
Miércoles 18 de febrero.
Topologías de red
• Es la forma en como se encuentran
interconectados los diferentes nodos de la red.
• Pueden ser topologías físicas y lógicas.
Generalmente las redes tienen el mismo tipo de
topología física y lógica pero pueden cambiar.
Topologías de Red
Topología en Malla
Topología en Estrella
Topología de Bus
Topología en Anillo
Topología Híbrida
Hierarchy Topology
Mix of Topologies
Network Clasification
• Las redes se pueden clasificar de diversa
forma, entre ellas:
•
•
•
•
•
•
•
área de cobertura,
medio físico de transmisión,
por su topología,
por su forma de interconexión,
por sus aplicaciones y usos
por sus anchos de bandas
etc.
Some Clasifications
•
•
•
•
•
•
Redes de área local
Redes de área metropolitana
Redes de área ancha
Redes inalámbricas
Redes en el hogar
Interredes
Redes de difusión
• Tipos de tecnologías de
transmisión
• Enlaces de difusión
• Enlaces punto a punto
Redes de difusión (2)
Redes de área local
• Dos redes de
difusión
• (a) Bus
• (b) Anillo
Redes de área metropolitanas
• Una red de área metropolitana basada en
televisión por cable.
Wide Area Networks
• Relationship between hosts in a LANs and
Subnetwork.
Wide Area Network(2)
• A paquet Flow from Sending Host to Receiving
Host.
Wireless Networks
• (a) Bluetooth
• (b) Wireless LAN
WLANs
• (a) Individual Mobile Computer
• (b) A LAN over the Air
Ethernet
• Ethernet original Architecture.
WLANs
• (a) Infrastructure.
• (b) Ad hoc.
WLANs
• The range of Radio Signal can not cover the
complete system.
WLANs
• A 802.11 Multicell Network.
Organisms for Computer
Networks Standarization
• There are many organisms which functions are
the standarization of process and protocols in
Telecomunications Networks.
• Next, We describe the most
Organisms
for
Computer
Standarization shortly
important
Networks
ISO
• International Standard Organization is an
International
Organism
charges
of
Standarization Process in diferent areas
specially in Engineer. It has some standards in
telecomunications, but it’s not its principal area.
• In similar way, The American National Standard
Institute (ANSI) development standards for
diverse areas such as Telecomunication.
ANSI
• The FCC (Federal Communication Comision)
governed the use of USA RadioFrecuency
Spectrum.
• In Mexico the spectrum is governed by SCT
(Secretaría
de
Comunicaciones
y
Transportes) and some norms by IMNC
(Instituto Mexicano de Normalización y
Certificación)
IEEE
• The Institute of Electrical and Electronics
Engineers is a non-profit organization where
one of its functions is the standarization of
proposal in Engineering Area. Among this
proposal are Computer Networks with 802
standard group.
• IEEE has a Computer Chapter and in
conjuction with ACM (Asocciation for Computer
Machinery) los grupos de interés en
computación más grandes a nivel mundial.
IEEE 802 Standards
Most important groups are marked by *. Groups
marked by  are sleeping. Groups marked with †
disappear.
IEEE 802 Standards
• IEEE 802.18 Radio Regulatory TAG
• IEEE 802.19 Coexistence TAG
• IEEE 802.20 Mobile Broadband Wireless
Access
• IEEE 802.21 Media Independent Handoff
• IEEE 802.22 Wireless Regional Area Network
IETF
• The Internet Engineering Task Force is a
descentralized organism charged of proposed
standards inside Internet.
• Most of the Application Layer Protocolos in
Internet are specified through a RFC (Request
For Comments); for nstance, HTTP/1.0 Protocol
is defined at RFC 1945 Document.
IETF
• There are other Institutions on Internet
of standarization another areas such
(Network Information Center) for
Name, IANA (Internet Assigned
Authority) for the standarization of
Address and Ports among others.
charged
as NIC
Domain
Number
Internet
• The International Telecomunication Union (ITUT), is an International Organism for the
standarization of Telecomunication in all the
World.
ITU-T
• This organization is the strongest in
Telecomunication in al the world, but in
Computing many of its standards are not well
accepted.
• In the past this organization recieved the name
of CCITT (International Telegraph and
Telephone Consultative Committee, originaly in
French). In 1993 change at its actual name.
Modelo de referencia OSI.
• Al comienzo de las primeras redes de
computadoras no existía una estandarización
entre los distintos tipos de fabricante razón por
la cual cada tecnología de red era totalmente
distinta y no podría trabajar con otras redes.
• Prácticamente estos sistemas eran cerrados y
propietarios exclusivos de un fabricante.
Modelo de Referencia OSI
• Para poder utilizar la tecnología se tenían que
pagar regalías para conocer las interfaces de
E/S.
• A mediados de la década de 1970, un grupo de
empresas del sector se reúnen para definir un
modelo de red general que tuviera interfaces
abiertas para poder ser interoperables uno con
otros. Este modelo recibió el nombre de OSI.
Modelo de Referencia OSI
• Los estándares en el área tecnológica pueden ser
de dos tipos: “de jure” por ley y el “de facto” o por
hecho.
• En el caso del RM-OSI es de tipo “de jure” ya que
primero se creo el estándar y luego se realizó la
implementación.
• En el caso de los estándares “de facto” son
tecnologías propietarias que se hacen muy
populares y no que de otra que “estandarizarlas”.
Modelo de Referencia OSI
• Se le denomino OSI por sus siglas en inglés de
interconexión de sistemas abiertos.
• Es un modelo de referencia por que solo se
utiliza como base para plantear las tecnologías
de red, nunca se llegó a implantar como tal.
Modelo general y comunicación
• En el caso del modelo OSI al igual que otros
estándares han sido divido en niveles o capas
para una mejor operación.
• Los niveles o capas deben proporcionar
servicios “bien definidos” e interfaces tanto de
entrada y salida comunes y disponibles para
todos los miembros de una comunidad.
Jerarquía de protocolos
Protocols and Services Relationship
• La relación entre un servicio y un protocolo.
Jerarquías de protocolos (2)
Modelo de referencia OSI.
• El modelo de referencia OSI está divido en 7
capas cada una de las cuales se encarga de
brindar una serie de servicios específicos.
• La comunicación va de niveles de capas
iguales lógicamente, pero en realidad el tráfico
ocurre de capas de nivel superior a capas de
nivel inferior.
Modelos de referencias
El modelo
de referencia
OSI
Modelos de referencia
• Protocolos y redes en el modelo inicial TCP/IP.
OSI Layers Short Description
Capa Física
• Algunos de sus servicios básicos son:
– Establecer, mantener y liberar las conexiones punto
a punto y multipunto.
– Tipo de transmisión asincrónica o sincronía
– Modo de operación simplex, half-duplex, full dúplex.
– Velocidad de transmisión.
– Niveles de voltaje.
– Distribución de pines en el conector y sus
dimensiones.
Capa de Enlace de Datos
• Se encarga de brindar los siguientes servicios:
•
•
•
•
BSC (Binary Synchronous Communication)
HDLC (High Level Data Link Control)
SDLC (Synchronous Data Link Control)
DDCMP (Digital Data Communication Message
Protocol)
Capa de Red
• Su
funcionamiento
básico
es
el
encaminamiento de paquetes de su lugar
origen al destino.
• El encaminamiento consiste en conseguir la
ruta que se debe de seguir para entregar un
paquete, más no lo entrega. Consulta en una
base de datos de direcciones. Generalmente se
habla de direcciones lógicas, siendo las más
comunes las direcciones IP.
Capa de Red
• ¿Cómo le harían para llegar desde la Plaza de
Santa María al Tecnológico de Morelia?
• Ubicar en un mapa posibles rutas, se pueden
tener rutas ya predefinidas. ¿Qué pasa cuando
toman el centro de la ciudad?
• ¿Cómo se puede llegar desde Tirana a
Monterey?
Transport Layer
• Su funcionalidad básica se encarga de
manejar la entrega de un paquete de un
origen a un destino.
• La entrega puede ser confiable (orientada a
la conexión) o no confiable (no orientada a la
conexión).
• TCP (Transmision Control Protocol) es un
método de transporte orientado a la
conexión.
Transport Layer
• UDP (Protocolo de Datagramas de Usuario) es un
protocolo orientado a la no conexión.
• En este capa se maneja el concepto de puertos, los
cuales se manejan a nivel lógico y permiten indicar
a que servicio se encuentran.
• Las direcciones IP son como direcciones
telefónicas, las direcciones MAC son físicas
(ubicación en un edificio), los puertos son como
extensiones.
Transport Layer
• Los servicios orientados a la conexión se
crea y se mantiene un circuito físico o virtual
entre dos puntos. De esta forma se garantiza
que se están recibiendo los datos. La gran
mayoría de las aplicaciones de red trabajan
de esta forma.
• Los servicios orientados a la no conexión, no
se establece este canal, por este motivo la
transmisión es más rápida pero no hay
garantía de que lleguen los paquetes.
Capa de Sesión
• Se encarga de entre otras cosas de la
autenticación de las entidades.
• No es una capa ampliamente utilizada, por lo
que generalmente se le llega a implementar
dentro de la capa de aplicación
Capa de Presentación
• Se encarga del formato de los datos, de su
representación y de la estructura lógica que se
les da.
• Técnicamente no se llega a implantar y si se
maneja se encarga
Capa de Aplicación
• En esta capa se encuentran todos los servicios
que son visibles para los usuarios.
• La ventaja de utilizar un modelo de capas como
OSI es que no importa que método de
transporte o topología de red se utilice, siempre
un servicio como la Web es el mismo se trate
de un celular 3G, de una PC con Ethernet o
una Laptop con WiFi.
Homework
• Investigar un protocolo de red de capa de
aplicación (como: FTP, DHCP, DNS, Telnet,
VNC, etc., de preferencia poco conocido) y
saber exactamente que está pasando cuando
ocurre una comunicación
• DeadLine: Friday, February 20
Sending Mail Analogy
Comunication Analogy
• Pablo Leonardo que vive en Morelia se quiere
comunicar con su novia que vive en
Guadalajara a través de una carta.
• La capa física indicaría como tendría que
codificar la información (mensaje) en este
medio, en este caso una carta. En redes sería
la codificación de un mensaje en una red
cableada, inalámbrica, fibra óptica, etc.
Comunication Analogy
• La capa de enlace haría referencia a la forma
de cómo estructurar la carta para que se
pueda enviar por el servicio postal. De esta
forma tendría que poner datos del
destinatario y remitente (origen y destino) los
cuales son físicos, una estampilla y sobre.
• Lo mismo ocurre en redes, ya que se maneja
una trama con información codificada
lógicamente.
Comunication Analogy
• La capa de red ubicaría como hacer llegar el
paquete
dependiendo
de
diversas
circunstancias como la distancia, el tiempo y la
urgencia del mensaje entre las diferentes
oficinas postales.
• En redes de computadoras se realizaría el
mismo proceso pero la gran mayoría de las
veces en tiempo real.
Comunication Analogy
• En capa de transporte, los carteros se
encargarían de llevar la carta y el acuse de
recibo si es que aplicará el caso.
• La capa de sesión se encargaría de entregar la
carta a quien dice ser. La capa de presentación
estructuraría el paquete como si fuera regalo, o
bien quitaría elementos no necesarios.
Comunication Analogy
• La capa de aplicación ya sería la acciones que
realizaría Cynthia en base al contenido de la
carta.
• En cada capa se va agregando información de
control teniendo mucha información que no es
útil. Esto se asemeja a los regalos envueltos en
múltiples cajas.
Airplane Trip Analogy
ticket (purchase)
ticket (complain)
ticket
baggage (check)
baggage (claim
baggage
gates (load)
gates (unload)
gate
runway (takeoff)
runway (land)
takeoff/landing
airplane routing
airplane routing
airplane routing
departure
airport
airplane routing
airplane routing
intermediate air-traffic
control centers
arrival
airport
OSI vs IEEE 802.X Analogy
• Los estándares de la IEEE de la sección 802,
como por ejemplo 802.3, 802.11, etc. Trabajan
siguiendo el modelo de referencia OSI; por este
motivo, muchos fabricantes pueden realizar
productos interoperables entre sí.
OSI and TCP/IP Comparative
• El modelo de redes de computadoras más
implantado hoy en día es el modelo de Internet,
mejor conocido como modelo TCP/IP o pila de
protocolos TCP/IP.
Modelos TCP/IP
OSI Problems
• ¿Porqué OSI no cambió el mundo?
•
•
•
•
Mal tiempo
Mala tecnología
Malas implementaciones
Malas políticas
Mal tiempo
• El apocalipsis de los dos elefantes.
TCP/IP Problems
• Problemas:
– Servicios, interfaces y protocolos no se distinguen
– No es un modelo general
– La capa de host a red no es realmente una
capa
– No se mencionan las capas física y de enlace
de datos
– Protocolos menores profundamente
estrechos, difícil reemplazarlo
Wirseshark
• Es un analizador de protocolos que permite
ver todo el tráfico que ocurre en la red.
• Esto se debe a que la tarjeta trabaja en
modo promiscuo permitiendo escuchar todo
el tráfico que circula por ese dominio de
difusión.
• Es muy útil para sacar estadística y para la
toma de decisiones.
Practice
• Analyze the network traffic of the Service
choosed the last homework using a Protocol
Analyzer such as WireShark.
• Report only the traffic of the specific service
using filters.
• Indicate if the teory of service are equal than in
the practice.
• DeadLine: Monday, February 23
References
• Forouzan, B. (2008), Data Comunications and
Networking, 4th. Edition, McGraw-Hill.
• Tanenbaum, A (2004). Computer Networks. 4th
Edition. Prentice Hall.
• Kurose, J. and Ross, K. (2007) Computer
Networking:
A
Top
Down
Approach
4th edition. Addison-Wesley, July 2007.
Questions?