1
Redes de Computadoras
Cósimo Stufano
JustificaciónLas redes de computadoras han crecido exponencialmente. Hace dos décadas eran pocos los que tenían acceso a una red. Hoy, la comunicación por computadora se ha vuelto parte esencial de la vida cotidiana. Este curso cubre, en el sentido más amplio, la operación de las redes de computadoras y las interredes. Se hace un recorrido amplio y general de todos los aspectos de las redes, desde los niveles más bajos de transmisión y cableado hasta los más altos de programas de aplicación. En cada nivel se estudia como las características y los servicios ofrecidos por los niveles inferiores se utilizan y amplían en los siguientes.
2
Objetivos
Proporcionar los conocimientos fundamentales sobre el funcionamiento y operación de las redes de computadoras. Presentar las aplicaciones existentes de esta tecnología que permiten satisfacer las necesidades de los usuarios.
Objetivos específicos
Dominar, a nivel básico, los aspectos físicos de las redes de computadoras (Hardware)Dominar los aspectos relacionados con los programas de red (Software): pila de protocolos, interfaces y servicios Estar en capacidad de desarrollar aplicaciones cliente-servidor a nivel básico
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Contenido del cursoIntroducción l Usos de las redes de computadoras l Equipos de red. l Programas de red l Modelos de referencia l Ejemplos de redes
La capa física l Transmisión de datos l Medios de transmisión l Transmisión por circuitos - El sistema telefónico l Transmisión por paquetes - Redes locales y de área amplia
Contenido del cursoLa capa de enlace de datos l Servicios proporcionados l Detección y corrección de errores l Protocolos de la capa de enlace de datos
l Protocolos elementales l Protocolos de ventana corrediza l Protocolos de acceso múltiple l Estándar IEEE 802 v. Otros protocolos
La capa de red l Interredesl Algoritmos de enrutamiento l Control de congestión l La capa de red en Internet l La capa de red en ATM
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Contenido del cursoLa capa de transporte l Servicios de transporte l Protocolos de trasporte l Protocolos de transporte de Internet l Protocolos de la capa AAL de ATM
La capa de Aplicación l Interacción cliente-servidor l Interfaces para creación de aplicaciones cliente
servidor l Aplicaciones de Internet l Seguridad en las redes
Contenido del curso
Desarrollo de aplicaciones distribuidasl Programación para redes (sockets)l Invocación de procedimientos remotos
(RPC)l Sistemas de Objetos distribuidos (Corba,
DCOM+)l Aplicaciones WEBl Lenguaje de marcas extendido (XML)
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Sistema de evaluación
Se asignarán trabajos para la casa cada dos o tres semanas con un valor total de 30%.Se realizarán dos evaluaciones escritas con un valor de 20% cada una.Se asignara un proyecto que incluye programación, con un valor del 30%.
Bibliografía Tanenbaum, Andrew S., Redes de Computadoras, Prentice-Hall, 1996 Comer, Douglas E., Redes de Computadoras, Internet e Interredes, Prentice-Hall, 1997 Black, Uyless, Tecnolog¡as Emergentes para Redes de Computadoras, Prentice-Hall, 1999 Comer, Douglas E., Redes Globales de Información con Internet y TCP/IP, Prentice-Hall, 1996 Stevens, Richard W., Unix Network Programming, vol1 & 2, Prentice-Hall, 1998 Hunt, Craig, TCP/IP Network Administration, O'Reilly& Associates, 2002
6
Recursos de red
http://www.ica.luz.ve/cstufano/CursoDeRedes/
Pagina Web
Correo electrónico
La Sopa de Letras
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Arquitectura de Comunicación
2
1
2
3 1
3I like rabbits
Holandes:Ik hou van konijnen
Holandes:Ik hou van konijnen
Jaime les lapins
Mensaje
Protocolo:Idioma
Protocolo:V.29, V.32
Fax # ....:Holandes:Ik hou .....
Fax # ....:Holandes:Ik hou .....
Arquitectura de Comunicación
UsuariosUsuarios
ComputadoresComputadores
Elementos de RedElementos de Red
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El Modelo ISO-OSI
UsuariosUsuarios
Capa de enlace de datosCapa de enlace de datos
Capa de redCapa de red
Capa de sesiCapa de sesióónn
Capa de presentaciCapa de presentacióónn
Capa de aplicaciCapa de aplicacióónn
Capa de transporteCapa de transporte
Capa fCapa fíísicasica
ComputadoresComputadores
Elementos de RedElementos de Red
UsuariosUsuarios
Una Breve Historia
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Línea del Tiempo
Alexander Graham Bellinventa el teléfonoAlexander Graham Bellinventa el teléfono
1876
1900
2000
1950
Línea del Tiempo
1900
2000
1950
L. Kleindrock describe la conmutación de paquetesL. Kleindrock describe la conmutación de paquetes
1961
10
Línea del Tiempo19
00
2000
1950
Primera WAN por L. Robert yT. MerrilPrimera WAN por L. Robert yT. Merril
1965
Línea del Tiempo
Arpanet: 4 computadores, 56 kbitsArpanet: 4 computadores, 56 kbits
1969
1960
2000
1980
1990
1970
11
Línea del Tiempo19
60
2000
1980
1990
1970
R. Metcalfe y D. Boggs construyen la primera red Ethernet a 3 MbpsR. Metcalfe y D. Boggs construyen la primera red Ethernet a 3 Mbps
1973
Línea del Tiempo
1960
2000
1980
1990
1970
Vint Cerf publica descripción del protocolo TCP/IPVint Cerf publica descripción del protocolo TCP/IP
1974
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TCP/IP
Capa de TransporteCapa de TransporteTCP, UDPTCP, UDP
Capa de RedCapa de RedIPIP
Capas inferioresCapas inferiores
Capa de AplicaciCapa de AplicacióónnTelnetTelnet, FTP, HTTP, FTP, HTTP
Línea del Tiempo
1960
2000
1980
1990
1970
Hayes produce primer modemde 300 bps, $280Hayes produce primer modemde 300 bps, $280
1977
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Línea del Tiempo19
60
2000
1980
1990
1970
Primera tarjeta Ethernet10 Mbps, $950Primera tarjeta Ethernet10 Mbps, $950
1981
Línea del Tiempo
1960
2000
1980
1990
1970
Primer enrutador comercial,primeros teléfonos celulares,
aprobado estándar Ethernet
Primer enrutador comercial,primeros teléfonos celulares,
aprobado estándar Ethernet
1983Enrutador
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Línea del Tiempo19
60
2000
1980
1990
1970
Conectados 1.000 computadoresa Internet, primeras redes NovellConectados 1.000 computadoresa Internet, primeras redes Novell
1984
Línea del Tiempo
1960
2000
1980
1990
1970
10.000 computadores en Internet, primer concentrador comercial10.000 computadores en Internet, primer concentrador comercial
1987
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Línea del Tiempo19
60
2000
1980
1990
1970
300.000 computadores en Internet, T. Barnes-Lee y R. Callau proponenel World Wide Web
300.000 computadores en Internet, T. Barnes-Lee y R. Callau proponenel World Wide Web
1990 WWWWWW
Línea del Tiempo
Estándar Ethernet 100 Mbps, 2 millones de computadores conectados a Internet
Estándar Ethernet 100 Mbps, 2 millones de computadores conectados a Internet
1993
1960
2000
1980
1990
1970
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Línea del Tiempo19
60
2000
1980
1990
1970
Red de cobertura norteamericana a 622 Mbps, Internet alcanza los 20 millones de computadores conectados
Red de cobertura norteamericana a 622 Mbps, Internet alcanza los 20 millones de computadores conectados
1997
Crecimiento de Internet
0
5,000,000
10,000,000
15,000,000
20,000,000
25,000,000
30,000,000
35,000,000
Aug
-81
Aug
-82
Aug
-83
Aug
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Aug
-85
Aug
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Aug
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Aug
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Aug
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Aug
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Aug
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Aug
-93
Aug
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Aug
-95
Aug
-96
Aug
-97
tiempo
Com
puta
dore
s
Enero 1998
17
Distribución Geográfica
Representación de la Información
Del Mundo Analogico al Digital
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Tipos de Señales
Ø Analógica
Ø Digital
Señales Digitales
bits (binary digits)bits (binary digits)
1 Byte = 8 bits1 Byte = 8 bits1 KByte = 1.024 Bytes1 KByte = 1.024 Bytes1 MByte = 1.024 KBytes1 MByte = 1.024 KBytes
1 GByte = 1.024 MBytes1 GByte = 1.024 MBytes
1 MByte = 8.388.608 bits1 MByte = 8.388.608 bits
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Computadora
PERIFÉRICOSMemoria
CPU
10011001
EscribeEscribe
LeeLeeBus
11001101
11001101
10011001
Representación Binaria
1100010
1111001
1110100
1100101
ASCIIASCII
01011010 01011011
ENTEROSENTEROS
Signo
20
Representación Binaria
0100 1001 0000 1111 1101 1011
PUNTO FLOTANTEPUNTO FLOTANTE
0100 0000
Signo Exponente Mantisa
Representación BinariaMAPAS DE BITSMAPAS DE BITS
0
00
0
0
000
0
00
0
0
001
0
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0
1
100
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0
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000
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0
00
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0
00
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001
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0
0
000
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Representación BinariaDisco Duro
101001110101001001
1010101111Software
RepresentaciónInteligible
RepresentaciónInteligible
Archivos:.wav.mid.xls.doc
Archivos:.wav.mid.xls.doc
Uso de las Redes
Aplicaciones
22
Redes vs Sistemas Distribuidos
Computadores autónomosEl usuario debe ini-ciar explicitamente la comunicación
Uno o varios CPUs integradosTransparente al usuario
Redes Sistemas distribuidos
Requerimientode información
Información
Sistemas Cliente-Servidor
Programa ClientePrograma Cliente Programa ServidorPrograma Servidor
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Conexión Remota
Servidor
Usuario
Correo Electrónico
INTERNETo
INTRANET
DirecciónSubject
Cuerpo
Mensaje
Cliente decorreo
Servidor de correo
Servidor de correo destino
mail.luz.ve
cstufano
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Correo ElectrónicoServidor de
correo destino
Cliente de correo
cstufano
INTERNETo
INTRANET
Servidor POP3ó IMAP
mail.luz.ve
Solicitud de mensajes
Envíode mensajes
Noticias USENET
INTERNETo
INTRANETServidor
NNTP
Solicitud de noticias
Envíode noticias
Publicación denoticiaCliente
NNTP
ServidorNNTP
ServidorNNTP
Propagación denoticia
ClienteNNTP
25
Transferencia de ArchivosServidor
FTP
ClienteFTP
Winzip32.exe
Seminario.doc
Gen&Tech.pptBeatles.mid
007.mov
Gen&Tech.ppt
Establecimiento de sesión
get Seminario.doc
Envío dearchivo
World Wide Web
Solicitud deinformación
TextoSonidoImagenVídeo
MultimediaMultimedia
ServidorWEB
Navegadoro
Browser(Cliente)
Archivos HTML
.gif.jpg
.mov..mpg.mp3CGI
APPLETS
Plug-in
Base de Datos
26
Captura de Datos
Arquitectura de Redes
Hardware
27
Clasificación de Redes
Punto a PuntoMedio Compartido
Internet10000km
Area amplia1000km
Metropolitana10km
Area Local1km
Multi CPU1m
Tipo de RedDistanciaTecnología deTransmisión
Conexión Punto a Punto
PERIFERICOSMemoria
CPUPERIFERICOS Memoria
CPU
10010110 10010110
10010110
10010110
10010110
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Redes Punto a Punto
Equipo de Red
Medio CompartidoRedes Locales
AnilloBus
Estrella
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Hardware de RedComputadores (Tarjeta de red, modem, etc.)Computadores (Tarjeta de red, modem, etc.)
Medios de comunicación :Medios de comunicación : Fibra ópticaCoaxialPar trenzadoMicroondas
Fibra ópticaCoaxialPar trenzadoMicroondas
Equipos de red :Equipos de red : RepetidoresTransceptoresConcentradoresConmutadores de redEnrutadoresServidor de terminales
RepetidoresTransceptoresConcentradoresConmutadores de redEnrutadoresServidor de terminales
Redes de Area Amplia
WAN
30
Intranet e Internet
INTERNET
WAN
MODEMMODEM
Arquitectura de Redes
Software
31
Arquitectura de Comunicación
1
2
3 1
2
3I like rabbits
Holandes:Ik hou van konijnen
Holandes:Ik hou van konijnen
Jáime les lapins
Mensaje
Protocolo:Idioma
Protocolo:V.29, V.32
Fax # ....:Holandes:Ik hou .....
Fax # ....:Holandes:Ik hou .....
Servicios, Protocolos e Interfaces
Capa 3
Capa 1
Capa 2
Capa 3
Capa 1
Capa 2
ProtocoloCapa 3
ProtocoloCapa 2
ProtocoloCapa 1
Interfaz 1-2 Interfaz 1-2
Interfaz 2-3 Interfaz 2-3
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El Modelo ISO-OSI
Capa de enlace de datosCapa de enlace de datos
Capa de redCapa de red
Capa de sesiCapa de sesióónn
Capa de presentaciCapa de presentacióónn
Capa de aplicaciCapa de aplicacióónn
Capa de transporteCapa de transporte
Capa fCapa fíísicasica
Capa de enlace de datosCapa de enlace de datos
Capa de redCapa de red
Capa de sesiCapa de sesióónn
Capa de presentaciCapa de presentacióónn
Capa de aplicaciCapa de aplicacióónn
Capa de transporteCapa de transporte
Capa fCapa fíísicasica
Subred
Funciones de las Capas en el Modelo ISO-OSI
Capa física: especifica las características físicas del canal de transmisión (voltajes para 0 y 1 binarios, duración de un bit, etc.)
Capa de enlace de datos: control de errores y retransmisión, división de datos en paquetes, regulación de flujo de datos, control de acceso al canal. Capa de red: determinar rutas de los paquetes de datos, control de congestión, interconectar redes heterogéneas.
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Funciones de las Capas en el Modelo ISO-OSI
Capa de transporte: Manejo de la conexión, tipos de servicio, multiplexación, etc.
Capa de sesión: Manejo de sesiones, control de diálogo, sincronización, etc.
Capa de presentación: Sintaxis y semántica de los datos, conversión de formatos, etc.Capa de aplicación: Terminal virtual, renombrado de archivos, directorios, correo electrónico, etc.
Transmisión de Datos en el Modelo OSI
DATA
DATA
DATA
DATA
DATA
DATA
DATA
BITS
Capa de sesiCapa de sesióónn
Capa de presentaciCapa de presentacióónn
Capa de aplicaciCapa de aplicacióónn
Capa de enlace de datosCapa de enlace de datos
Capa de redCapa de red
Capa de transporteCapa de transporte
Capa fCapa fíísicasica
Transmisor Receptor
Capa de sesiCapa de sesióónn
Capa de presentaciCapa de presentacióónn
Capa de aplicaciCapa de aplicacióónn
Capa de enlace de datosCapa de enlace de datos
Capa de redCapa de red
Capa de transporteCapa de transporte
Capa fCapa fíísicasica
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Transmisión de Datos en el Modelo OSI
DATA
DATA
DATA
DATA
DATA
DATA
DATA
BITS
Transmisor Receptor
Capa de sesiCapa de sesióónn
Capa de presentaciCapa de presentacióónn
Capa de aplicaciCapa de aplicacióónn
Capa de enlace de datosCapa de enlace de datos
Capa de redCapa de red
Capa de transporteCapa de transporte
Capa fCapa fíísicasica
Capa de sesiCapa de sesióónn
Capa de presentaciCapa de presentacióónn
Capa de aplicaciCapa de aplicacióónn
Capa de enlace de datosCapa de enlace de datos
Capa de redCapa de red
Capa de transporteCapa de transporte
Capa fCapa fíísicasica
HostHost a reda red
IPIP
TCP, UDPTCP, UDP
El Modelo TCP/IP
Capa de sesiCapa de sesióónn
Capa de presentaciCapa de presentacióónn
Capa de aplicaciCapa de aplicacióónn
Capa de enlace de datosCapa de enlace de datos
Capa de redCapa de red
Capa de transporteCapa de transporte
Capa fCapa fíísicasica
FTP, FTP, TelnetTelnet, NFS, NFSHTTP, SMTP, SNMPHTTP, SMTP, SNMP
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El Modelo ATM
Capa fCapa fíísicasica
Capa de enlace de datosCapa de enlace de datos
Capa de redCapa de red
Capa de transporteCapa de transporte
TC: TC: TransmisionTransmision ConvergenceConvergence
PMD: PMD: PhysicalPhysical MediumMedium DependentDependent
ATM ATM
CS: CS: ConvergenceConvergence SublayerSublayerSAR: SAR: SegmentationSegmentation AndAnd ReasemblyReasembly
Capa de sesiCapa de sesióónn
Capa de presentaciCapa de presentacióónn
Capa de aplicaciCapa de aplicacióónn
Capas superioresCapas superiores
AAL: ATM Adaptation LayerAAL: ATM Adaptation Layer
Capa fCapa fíísicasica
Funciones de las Capas ATM
La capa física se divide en dos subcapas:l PMD establece la interfase con el medio
físico real.l TC determina el inicio y fin de las celdas.
La capa ATM:l Define la organización de las celdas e
interpreta los campos del encabezado.l Establece y libera circuitos virtuales.l Realiza el control de congestión.
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Funciones de las Capas ATM
La capa de adaptación a ATM AAL se divide en dos subcapas.l SAR se encarga de dividir los paquetes en
celdas y en reensamblarlos en el otro extremo.
l CS permite que ATM ofrezca distintos tipos de servicios a diferentes aplicaciones.
Estándares
ITU-T, CCITT: International Telecom Union
ISO: International Standards Organization
ANSI: American National Standards Istitute
NIST: National Institute of Standards and TechnologyIEEE: Institute of Electric and Electronic Engineers
TIA/EIA: Telecom/Electronic Industries Association
ACM: Asociation for Computer Machinery
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Estándares Internet
IAB: Internet Arquitecture Board 1983-1989IRTF: Internet Research Task ForceIETF: Internet Engineering Task ForceInternet SocietyRFC: Request For Comments
Capa fCapa fíísicasica
Un Modelo de ReferenciaSimplificado
Capa de aplicaciCapa de aplicacióónn
Capa de enlace de datosCapa de enlace de datos
Capa de redCapa de red
Capa de transporteCapa de transporte