Conceptos Básicos Redes y networking - decom

Transcripción

Conceptos Básicos
Redes y networking
Redes de Computadores
Ing. Civil Informática
Universidad de Valparaíso
Gabriel Astudillo Muñoz
Conceptos Básicos
Redes y networking

Red: Sistema de objetos o personas conectados
de cierta manera.
Internet
+,'-./0.12.!"#/$"/#3



! 4)11%"/0.&/.&)05%0)#)6%0.
Millones
de host conectados.
&/.(*75'#%.(%"/(#2&%08.
Cada9%0#0
uno :.0)0#/72.#/$7)"21
ejecutando diversas
! ;0#%0.(%$$/".120.
aplicaciones
de red.
251)(2()%"/0.&/.$/&
$%'#/$
0/$6/$
K%$L0#2#)%"
7%6)1
!GH.1%(21
! <"12(/0.&/.
Elementos
indespensabes:



(%7'")(2()%"/0
Router
! =)>$2?.(%>$/?.$2&)%?.02#-1)#/
!GH.$/E)%"21
! @2020.&/.#$2"07)0)*".:.
Switchs
!"#$%&'(&)!"'!&
*)!"'+,'-$.
Enlaces:
! $%'#/$08
$/A/"6B2".
fibra óptica,
radio, satélite, cobre.
52C'/#/0.DE$'5%0.&/.
Ancho de banda ~ Tasas de
&2#%0F

transmisión
I/&.&/.
(%752JB2
!"#$%&'(()*"
1-3
+,'-./0.'".1$%#%(%2%3
Internet
4".1$%#%(%2%.5'67"%.8.'".1$%#%(%2%.&/.$/&/0.&/.(%61'#7&%$/09

;%27
Elementos indespensabes:


?/@'/$)6)/"#%.&/.(%"/A)*".<BC
Protocolos
;%27
?/01'/0#7.&/.(%"/A)*".<BC
<)/"/0.27.5%$73
Todo está estandarizado:
=9>>

IETF : www.ietf.org



RFC
D/# 5##19EEFFFG/2%G'#H06G(2EI7JK
LH)2/M
#)/61%
,9 :#$%0.1$%#%(%2%0.5'67"%03.
IEEE : www.ieee.org
!"#$%&'(()*"
TIA/EIA : www.linktionary.com/t/tia_cabling.html
1-8
Clasificación de Redes

Según el canal de transmisión

Según su topología

Según su extensión geográfica

Según su tipo de transferencia
Tipo de Canal de comuniación

Redes de Difusión (medio compartido)

Un solo canal compartido de Tx y Rx.

Todos los nodos pueden Tx y Rx (sólo uno a la vez).


Ej: Sala de clases: canal=aire ,nodos:personas
Clasificación de mensaje




Broadcast: “Todos los alumnos están reprobados”
Multicast : “Los alumnos cuyos apellidos comiencen con A,
deben rendir el certamen en la sala 3”
Unicast: “Alumno Juan Pérez, tiene un 0 por copiar”
Obs: El mensaje llega a todos los nodos, pero sólo los nodos
aludidos lo procesan.
Tipo de Canal de comuniación

Redes Punto a Punto

No existen nodos intermedios, sólo sus extremos.

Extremos:


Repetidores, Bridges, Routers, gateways
Resumen:

Redes de pequeño tamaño: difusión.

Redes de gran tamaño: punto a punto

Según el medio de transmisión



Topologías Lógicas

BUS

Se conectan todos los nodos al medio de transmisión.

Un solo nodo puede Tx a la vez, sino ocurre una colisión.

Sin jerarquía.


El throughput decae a medida que aumenta la cantidad
de nodos.
Si se corta el cable, la red queda inutilizable.

ESTRELLA

Los nodos están conectados directamente a un punto
central (concentrador).

Punto crítico: concentrador.

Flexibilidad para agregar/quitar nodos.

ANILLO



Cada estación está conectada a la siguiente y la
última está conectada a la primera.
Existe un único sentido de Tx.
Cada estación tiene un receptor y un transmisor
que hace la función de repetidor, pasando la
señal a la siguiente estación

Resumen
Topologías Físicas

En la práctica, la topología física de todas estas
redes está adaptada generalmente en una
disposición en estrella:


brinda una flexibilidad mucho mayor para mover a los
usuarios de la red.
Esta es una ventaja muy valiosa cuando:

los sistemas están creciendo

existe un grado significativo de rotación.
Topologías Físicas

Topología Física (apariencia): Estrella

Topología Lógica : Anillo




Clasificación de redes
Extensión Geográfica
Redes de Área Local (LAN)

Red de tipo Difusión.

Características:




Operar dentro de un área geográfica limitada.
Permitir que varios usuarios accedan a medios de ancho
de banda alto.
Proporcionar conectividad continua con los servicios
locales.
Conectar dispositivos físicamente adyacentes.
Redes de Área Amplia (WAN)

Red de tipo Punto a Punto.

Características:



Operan en zonas geográficas extensas.
Permitir el acceso a través de interfaces que operan a
velocidades menores a la LAN.
Conectar dispositivos separados por grandes distancias
(a nivel regional, continental o mundial)




Tipos de transferencia


Comunicación de circuitos (circuit
Switching): Un circuito dedicado por cada
“llamada” (e.g. red telefónica)
Conmutación de paquetes (packet
switching): datos enviados a través de la
red en bloques discretos (“chunks”)
Conmutación de circuitos

Recursos desde un nodo a
otro son reservados al inicio
de la llamada (transmisión de
datos)




Ancho de banda enlaces,
capacidad en switches
Los recursos reservados son
dedicados, no compartidos.
Capacidad garantizada
Se requiere la configuración
de la conexión (call setup)



Ancho de banda (BW) se
divide.
Cada parte se asigna al
“caller”
Recurso se pierde si no es
utilizado.
 División del BW

FDM : en frecuencia

TDM : en tiempo
+%",'#-()*".&/.()$(')#%01.234.5.634
Conmutación
de circuitos
Ejemplo:
FDM
4 usuarios
frecuencia
tiempo
ranura o slot
TDM
frecuencia
tiempo
!"#$%&'(()*"
1-18

Problema:

Determinar el tiempo que toma enviar un
archivo de 640.000[bits] entre 2 hosts a
través de una red conmutada por circuitos.

Enlaces de 1.536 [Mbps].

Cada enlace usa TDM con 24 slots.

Tiempo requerido para establecer el
circuito : 500[ms]

Solución:

Enlace: 1 536 000[bps]

Ranura: 1 536 000[bps]/24 = 64 000[bps]

Tiempototal = Tiemposetup + TiempoTX

TiempoTX =Cantidad de datos / BW
640 000[bits]
Tiempo total = 0.5 +
= 10.5[s]
64 000[bps]
Conmutación de paquetes
Cada flujo de datos extremo a
extremo es dividido en
paquetes



Paquetes de usuarios A, B
comparten los recursos de la
red
Cada paquete usa el
bandwidth total.
Recursos son usados según
sean necesarios
Contención de recursos:
 Demanda acumulada de
recursos puede exceder
cantidad disponible
 congestión: encolar
paquetes, esperar por
uso del enlace
 Cómo reenviar: store
and forward
Conmutación de paquetes v/s conmuntación de circuitos


Comparte recursos

No requiere el “call setup”

Puede existir congestión



Retardo y pérdidas
Protocolos necesarios para la transferencia
confiable y para el control de congestión.
Idea: Lograr un comportamiento como circuito

BW garantizado
Store and forward


Demora L/R[s] transmitir
L[bits] por un enlace de
R[bps]
Store and Forward:

 Ejemplo:
 L=7.5[Mbits]
 R=1.5[Mbps]
 Delay= 3L/R=15[s]
El paquete entero debe
llegar al router antes que
éste pueda ser transmitido
sobre el próximo enlace.
+%",'#-()*".&/.0-1'/#/23.
-4,-(/"-,)/"#%.5.$//"67%
9
;
! 8/,%$-.9:;.2/<'"&%2.
;
;
@E/,04%3
Store and forward


Objetivo: mover paquetes a través de routers
desde el origen al destino.
Redes de datagramas:



Cada paquete tiene una dirección de destino que
determina el próximo tramo.
Las rutas pueden cambiar durante la transmisión.
Redes de circuitos virtuales:



Cada paquete lleva un rótulo (Virtual Circuit ID)
Camino fijo. Se determina cuando se establece la
llamada.
Routers mantienen el estado de cada llamada.
Redes
Taxonomía
+,-%"%./,0&10$1&12
31&120&10
+141(%.'")(,()%"12
31&120&10()$(')#%2
(%".'#,&%2
567
+67
31&120&108,9'1#12
(%".'#,&%2
31&120(%"0
:;2
31&120&10
6,#,<$,.,2
=!"#1$"1#08$%>110,.?%2@021$>)()%20%$)1"#,&%20,04,0(%"1-)*"0A+;BC0D0
E1$>)()%20"%0%$)1"#,&%20,04,0(%"1-)*"0AF6BC08,$,04,20,84)(,()%"12G
Ancho de Banda
Redes y networking
Ancho de Banda (BW)

Def:

“El ancho de banda es la medición de la cantidad de
información que puede fluir desde un lugar hacia otro en
un período de tiempo determinado.”
Redes y networking
Ancho de Banda (BW)

Analogía: Tuberías:
Redes y networking
Ancho de Banda (BW)

Medios típicos:
Redes y networking
Ancho de Banda (BW)

Tecnologías WAN
Redes y networking
Ancho de Banda (BW)

Desempeño

Rendimiento ≤ BW

Variables:

El PC.

Servidor

Que hay dentro de la nube.

Topología de las redes involucradas.

Tipos de datos que se transfieren.

Hora
Redes y networking
Ancho de Banda (BW)

Comprada
5.7Tbps
Importancia:



Es FINITO.
Es una métrica
importante para el diseño
y desempeño de la red.
Su demanda crece
constantemente.
Otros
1%
Redes Priv.
27%
Internet
72%
Utilizada
2.1Tbps
Estructura de Internet


Básicamente jerárquica
Al centro: “Tier-1” ISPs ( AOL, AT&T, Global Crossing,
Level3, Verizon Business, NTT Communications, Qwest,
SAVIS y SprintLink)

Se tratan entre si como iguales
Proveedores
Tier-1 se
interconectan
privadamente
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
NAP
Tier 1 ISP
Proveedores Tier-1
también conectan
a la los puntos de
acceso público
(Network Access
Points)

“Tier-2” ISPs: ISPs más pequeños (a menudo
regionales)

Se conectan a 1 o más Tier-1 ISPs, y posiblemente a otros ISPs
de Tier-2
 Tier-2 ISP paga
Tierl-2 ISP
a Tier-1 ISP por su
conectividad al
resto de Internet
Tier-2 ISP es
Tier 1
cliente de
Proveedor Tier-1
Tier-2 ISP
nivel-2 ISP
Tier 1 ISP
ISP
NAP
Tier 1 ISP
Tier-2 ISP
Tier-2 ISPs
también se
conectan
privadamente,
e
interconectan
a NAP
Tier-2 ISP

“Tier-3” ISPs e ISPs locales

Último salto (“acceso”) de la red (más cercano a los sistemas
terminales)
Local y Tier- 3
ISPs son
clientes de
ISPs de mayor
nivel
Que los
conectan al
resto de
Internet
local
ISP
Tier 3
ISP
Tier-2 ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
tier-2 ISP
Tier 1 ISP
tier 1 ISP
tier-2 ISP
local
local
ISP
ISP
NAP
tier 1 ISP
tier-2 ISP
local
ISP
tier-2 ISP
local
ISP

La comunicación entre dos puntos no es trivial
local
ISP
Tier 3
ISP
Tier-2 ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
Tier-2 ISP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier-2 ISP
local
local
ISP
ISP
NAP
Tier 1 ISP
Tier-2 ISP
local
ISP
Tier-2 ISP
local
ISP

La comunicación entre dos puntos no es trivial
Pérdidas y retardos
en redes de paquetes
conmutadas
Pérdidas y Retardos


Tasa de arribo de paquetes excede la capacidad
de salida del enlace.
Los paquetes son encolados en el router
(memoria) y esperan su turno




Procesamiento en el
nodo
Encolamiento
Retardo de la
transmisión.
Retardo de propagación
 DelayTX: L/R
 L: Largo paquete
 R: BW del enlace
 Delayprop: d/s
 d: largo del enlace
físico.
 s: rapidez de
propagación en el
medio(~2•108 [m/s] )

Ejemplo 1:

Rapidez autos: 100[km/h]

Tiempo de servicio peaje: 12[s/auto]

Caravana de 10 autos.

Determinar el tiempo que llega la caravana al 2º peaje.
+,$,-,",.(%/%.,",0%12,
9::.;/
+,$,-,",.
75,?5
&5.9:.,'#%4
! 3'#%4.45.67$%7,1,"8.,.
9::.;/
75,?5
! M)5/7%.7,$,.7,4,$.0,.

Ejemplo 2:

Rapidez autos: 1000[km/h]

Tiempo de servicio peaje: 60[s/auto]

Caravana de 10 autos.

Determinar si llegan autos al 2º peaje mientras quedan
algunos en el primero.
+,$,-,",.(%/%.,",0%12,
9::.;/
+,$,-,",.
75,?5
&5.9:.,'#%4
! 3'#%4.45.67$%7,1,"8.,.
9::.;/
75,?5
! M)5/7%.7,$,.7,4,$.0,.

Resumiendo:

Retardo en el nodo:

dproc ~ procesamiento

dcola ~ congestión

dtx ~ transmisión. Relevante en enlaces de baja velocidad.

dprop ~ propagación
d nodo = d proc + d cola + d tx + d prop
Retardo de encolamiento
 L: Largo paquete
L ⋅a
I
=
tráfico
 a:+,#-$&%.&,.,"(%/-0),"#%.
tasa promedio de
R
 R: BW del enlace
arribo de paquetes
1$,2)3)#-&%4

&,/.,"/-(,.
Itráf!~+56-"&7)&#8
0 : Retardo
pequeño
16934
 Itráf!~:5/-$;%.&,/.9-<',#,.16)#34
1 : Retardo grande
! -5#-3-.9$%0,&)%.&,.-$$)6%.
 Itráf > 1 :
&,.9-<',#,3
!"#,"3)&-&.&,.#$=>)(%.5.:-?+
L$,;'"#-B M',.9-3-.(%".&)>,$,"#,3.2-/%$,3.&,.:-?NO
! :[email protected],<',D%.$,#-$&%.&,.
Visualización del Retardo
+,#-$&%./+,-01.,".!"#,$",#.2.$'#-3
Programa traceroute:

mide el retardo desde el host origen hacia cada router
! 4'-0,3.3%".0%3.$,#-$&%3.$,-0,3.,".!"#,$",#.2.0-3.$'#-3.

&,.0%3.5-6',#,37.
en la ruta al destino.
! Programa
traceroute8 5$%9,,.:,&)&-3.&,0.$,#-$&%.
 Para cada router j:
&,3&,.,0.#,$:)"-0.&,.%$);,".<-()-.(-&-.$%'#,$ ,".0-.$'#-.
 envía 3 paquetes que van a llegar al router j en la ruta al
-0.&,3#)"%.,".!"#,$",#=..
! >-$-.(-&-.$%'#,$
)8
destino.
!
!
!
:-"&-.#$,3.5-6',#,3.6',.9-".-.00,;-$.-0.$%'#,$
) ,".0-.$'#-..-0.
 Dicho router le devuelve paquetes de información al host
&,3#)"%
origen.
$%'#,$
) 0,.&,9',09,.5-6',#,3.&,.)"?%$:-()*".-0.#,$:)"-0.%$);,"
 El host origen mide los intervalos de transmisión y respuesta.
#,$:)"-0.&,.%$);,".:)&,.,0.)"#,$9-0%.,"#$,.#$-"3:)3)*".2.
$,35',3#-=
#,$:)"-0
%$);,"
@.5$',A-3
@.5$',A-3
#,$:)"-0
&,3#)"%
@.5$',A-3
!"#$%&'(()*"
1-10
$traceroute www.google.cl
traceroute to www.l.google.com (72.14.253.104), 64 hops max, 40 byte packets
1 10.100.5.254 (10.100.5.254) 3.159 ms 6.486 ms 2.499 ms
2 10.10.1.1 (10.10.1.1) 2.929 ms 2.445 ms 1.899 ms
3 vlan-1863-border1-laflorida.nap.telefonicamundo.cl (200.10.224.137) 10.278 ms 9.621 ms 7.975
ms
4 10ge-0-0-12-core1-laflorida.nap.telefonicamundo.cl (200.10.224.250) 7.945 ms 9.279 ms 11.876
ms
5 * So-5-2-0-0-grtvapem1.red.telefonica.wholesale.net (84.16.8.133) 9.745 ms 12.336 ms
6 Xe6-0-3-0-grtvapem2.red.telefonica-wholesale.net.121.142.94.in-addr.arpa (94.142.121.202)
102.887 ms Xe6-1-1-0-grtmiabr8.red.telefonica-wholesale.net (94.142.124.30) 105.132 ms Xe0-3-0-0grtmiabr7.red.telefonica-wholesale.net (94.142.124.10) 121.287 ms
7 Xe2-0-2-0-grtmiana3.red.telefonica-wholesale.net.121.142.94.in-addr.arpa (94.142.121.149)
116.940 ms Xe2-1-1-0-grtmiana3.red.telefonica-wholesale.net.121.142.94.in-addr.arpa (94.142.121.153)
105.229 ms 106.351 ms
8 GOOGLE-xe-7-1-0-0-grtmiana3.red.telefonica-wholesale.net (84.16.6.114) 105.238 ms 114.777 ms
GOOGLE-xe-6-1-0-0-grtmiana3.red.telefonica-wholesale.net (84.16.6.118) 111.843 ms
9 209.85.253.74 (209.85.253.74) 106.099 ms 110.464 ms 104.048 ms
10 209.85.254.50 (209.85.254.50) 104.857 ms 106.296 ms 106.079 ms
11 mia04s03-in-f104.1e100.net (72.14.253.104) 105.467 ms 105.115 ms 105.840 ms
1 10.100.5.254 (10.100.5.254) 3.159 ms 6.486 ms 2.499 ms
3 medidas de
retardo
2 10.10.1.1 (10.10.1.1) 2.929 ms 2.445 ms 1.899 ms
ms
ms
105.229 ms 106.351 ms
9 209.85.253.74 (209.85.253.74) 106.099 ms 110.464 ms 104.048 ms
10 209.85.254.50 (209.85.254.50) 104.857 ms 106.296 ms 106.079 ms
1 10.100.5.254 (10.100.5.254) 3.159 ms 6.486 ms 2.499 ms
3 medidas de
retardo
2 10.10.1.1 (10.10.1.1) 2.929 ms 2.445 ms 1.899 ms
ms
Dejemos lo
importante
(direcciones
numéricas de los
routers
ms
105.229 ms 106.351 ms
9 209.85.253.74 (209.85.253.74) 106.099 ms 110.464 ms 104.048 ms
10 209.85.254.50 (209.85.254.50) 104.857 ms 106.296 ms 106.079 ms
1 (10.100.5.254) 3.159 ms 6.486 ms 2.499 ms
2 (10.10.1.1) 2.929 ms 2.445 ms 1.899 ms
3 (200.10.224.137) 10.278 ms 9.621 ms 7.975 ms
4 (200.10.224.250) 7.945 ms 9.279 ms 11.876 ms
5 * (84.16.8.133) 9.745 ms 12.336 ms
6 (94.142.121.202) 102.887 (94.142.124.30) 105.132 ms (94.142.124.10)
121.287 ms
7 (94.142.121.149) 116.940 ms (94.142.121.153) 105.229 ms 106.351 ms
8 (84.16.6.114) 105.238 ms 114.777 ms (84.16.6.118) 111.843 ms
9 (209.85.253.74) 106.099 ms 110.464 ms 104.048 ms
10 (209.85.254.50) 104.857 ms 106.296 ms 106.079 ms
11 (72.14.253.104) 105.467 ms 105.115 ms 105.840 ms
Historia de Internet

Conceptos Básicos Redes y networking - decom

Transcripción

Documentos relacionados

Xarxes de computadors II Tema

TEMA 1: Introducción a las Redes de Telecomunicaciones TEMA 1

Presentación de la Com Presentación de la

Práctica de laboratorio: Realización de un esquema de Internet