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Área de Ingeniería Temática - Departamento de Informática

Área de Ingeniería TemáticaDepartamento de Informática

Fundamentos de Telemática

Tema 1Introducción

Raquel Blanco [email protected]

Curso 2011-2012

http://www.uniovi.es/�


ÍNDICE

1. Un modelo para las comunicaciones2. Problemática de las redes de computadores3. Comunicación de datos a través de redes

2Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción


1.- UN MODELO PARA LAS COMUNICACIONES

• Objetivo de un sistema de comunicaciones:– Intercambiar información entre dos entidades

3

Elementos:FuenteTransmisorMedio de transmisiónReceptorDestino

Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción


Modelo simplificado para las comunicaciones de datos

4

Texto

Cadena de bits Señal analógica

Señal analógica

Información de entrada

m

Datos de entrada

g(t)

Señal transmitida

s(t)

Señal recibida

r(t)

Datos de salida g’(t)’

Información de salida

m’

Fuente Trans-misor

Sistema de trans-misión

Receptor Destino

Cadena de bits

Texto



Tareas en los sistemas de comunicación

• Utilización del sistema de transmisión• Implementación de la interfaz• Generación de la señal• Sincronización• Gestión del intercambio• Detección y corrección de errores• Direccionamiento y encaminamiento• Recuperación• Formato de mensajes• Seguridad• Gestión de red



• Trabajar con un ordenador aislado– No hay problema de comunicación

• Surge la necesidad de comunicarse con otro ordenador para compartir información y recursos de manera sencilla y eficiente

2.- PROBLEMÁTICA DE LA COMUNICACIÓN DE DATOS



Problemática de la comunicación de datos

• ¿Qué medio de transmisión utilizar?– Cable metálico– Fibra óptica– Radio

• ¿Qué tipo de señal y modulación?– Analógica

• AM, FM, PM– Digital: varios tipos de codificación digital

• Manchester o Manchester Diferencial• Bipolar RZ• Bipolar NRZ




• ¿Cómo es la transmisión?– simplex– half-duplex– duplex

• ¿Quién tiene preferencia para transmitir?– Hay un maestro y esclavos– Todos la misma

• ¿Qué sucede si los dos equipos quieren transmitir al mismo tiempo?– Se produce colisión




• ¿Qué sucede si un equipo transmite a distinta velocidad que otro?– Hay que realizar un control de flujo entre emisor y

receptor

Línea de transmisión a 10Mbps

Proceso emisor8Mbps, máximo

Proceso receptor5Mbps, máximo




• ¿Se producirán errores en la transmisión?– Errores debido a

• Ruidos térmicos (o ruido blanco)• Ruidos inducidos, por relés o ecos• Interferencias en radio-enlaces (diafonía)• Pérdidas de sincronismo en transmisiones digitales

• ¿Cómo detectar los errores?– Añadir información redundante , CRC, bits de

paridad• ¿Cómo tratar los errores?

– Corregirlos en el receptor– Pedir la retransmisión al emisor– Si hay muchos errores anulo la comunicación




• Ampliar el sistema y unir todos los ordenadores de un edificio– Red de área local (LAN)

Estación 11

Estación1

Estación 10

Estación2

Estación 12

Estación 20




• ¿Cómo será la topología de la red?– Estrella, bus, anillo, matriz de conmutación ...

• ¿Cómo acceder a un medio compartido sin problemas de colisión?– Testigo– MDF– MDT– Aloha– CSMA

• ¿Cómo indico a quién van dirigidos los datos?– Direcciones de enlace




• Comunicar LAN’s de otras sucursales que hay repartidas por todo el mundo

WAN: Wide Area NetworkLAN: Local Area Network

WANLAN

LANLAN

LAN



• Muy costoso y problemático montar una red propia a nivel mundial.

• Hay redes de área extendida (WAN) instaladas:– Solución: Conectarse a ellas.

• ¿Cómo enviar una gran cantidad de datos de forma eficiente?– Dividir los mensajes en paquetes.

• Problema de establecer un sistema de direccionamiento único a nivel mundial (ISO).





• ¿Cómo viajan los datos por la red de unos nodos a otros?– Almacenamiento y reenvío– Algoritmos de encaminamiento

• ¿Qué sucede si un nodo se satura o se cae?– Evitar bloqueo de la red– Proveer mecanismos para que los datos lleguen

íntegros• ¿Tiene la red capacidad de adaptarse

dinámicamente a los cambios de tráfico en sus distintos puntos?– Algoritmos de encaminamiento fijo– Encaminamiento adaptativo dinámicamente




• Exigir a la red que proporcione una calidad mínima de servicio en la comunicación– Retardo de los datos, tasa de error ...– Si no la puede proporcionar no hay comunicación

• Pagar por utilizar los servicios de la WAN– Tarificación

• ¿Qué seguridad pueden tener los datos transmitidos?– Evitar lecturas por personal no autorizado

• Algoritmos de codificación– Detectar posibles adulteraciones de los datos– Poder enviar documentos firmados digitalmente

• Firma digital: Utilizando datos cifrados con clave privada, el receptor descifra con clave pública




• ¿Se pueden comunicar dos equipos que tengan distintas formas de representar o guardar los datos en memoria (PC y MAC)?– Conversión de datos a una sintaxis común

• ¿Se pueden interconectar redes distintas?– Repetidores, puentes (bridges), routers, gateways,

...• ¿Qué aplicaciones proporcionan las redes?

– Correo electrónico, acceso a bases de datos, transferencia de archivos, terminal virtual, servicio de directorio, servidores de noticias, video bajo demanda, ….



2.- COMUNICACIÓN DE DATOS A TRAVÉS DE REDES

• Normalmente no es práctico la conexión mediante un enlace punto a punto:– Los dispositivos están muy alejados– Muchos dispositivos necesitarían un gran número de

conexiones no prácticas• La solución es conectar cada dispositivo a una

red de comunicación• Red de computadores: conjunto de

ordenadores autónomos interconectados:– Autónomos: no necesitan de ningún otro ordenador

para operar– Interconectados: intercambio de información



Objetivos de las redes de computadores

• Compartición de recursos– Archivos, datos,

programas, CPU

– Independencia localización usuario y recurso

• Alta fiabilidad– Duplicidad de ficheros

– Fallos en una CPU

– Copias de seguridad

• Ahorro

19

• Expansibilidad• Medio de comunicación• Acceso remoto a

información• Diversión interactiva



Clasificación de las redes

• Criterios de clasificación:– Por la topología (disposición de los enlaces)– Por la tecnología de transmisión

• Redes de difusión• Redes punto a punto

– Por escala• Redes LAN• Redes MAN• Redes WAN

– Por el modo en el que se transporta la información• Redes de conmutación de circuitos• Redes de conmutación de mensajes• Redes de conmutación de paquetes



Clasificación por topología

• Redes de topología regular

• Redes de topología irregular

Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción 21

Estrella Anillo Árbol

Irregular

BusAnillo


Clasificación por tecnología de transmisión

• Redes de difusión ( broadcast)– Canal común compartido por varios ordenadores– La información viaja acompañada de la dirección de

destino– Broadcasting: mensajes a todos los ordenadores– Multicasting: mensajes a varios simultáneamente



Clasificación por tecnología de transmisión

• Redes punto a punto (point-to-point)– Conexiones entre pares de ordenadores o

dispositivos– Para alcanzar el destino la información debe pasar

por máquinas intermedias– Almacenamiento temporal de los paquetes en los

nodos intermedios

23

Estrella Anillo Árbol Irregular



Clasificación por escala

24

Procesadores en la misma …

Escala

Habitación

Red de área local (LAN)

Edificio

Campus

Ciudad Red de área metropolitana

(MAN)País

Continente Red de área amplia (WAN)

Planeta Internet




• Redes de área local (LAN: Local Area Network)– Zona geográfica de tamaño moderado– Normalmente pertenece a la entidad propietaria de

los dispositivos conectados a la red– Utilización de sistemas de difusión (normalmente)– Se necesita un mecanismo de control de acceso

al medio compartido– Mayor capacidad de transmisión de datos




• Redes de área amplia (WAN: Wide Area Network)

26

LAN WAN

Hostsmáquinas destinadas a

ejecutar programas de usuario

Hosts

IMPs

Límite de la subred

Subred de Comunicaciones- Líneas de transmisión- Elementos de conmutación

Elementos de ConmutaciónIMP

(Procesadores de intercambio de mensajes)

entradas salidas

dato

: toman decisiones de encaminamiento mediante algoritmos de encaminamiento



Clasificación por el modo en el que se transporta la información

• Redes de conmutación de circuitos– Se establece una ruta física dedicada entre los

extremos de la comunicación– Todos los datos siguen el mismo camino– Si la comunicación se repitiera más tarde la ruta

podría ser distinta


Establecimiento deuna conexión físicacuando la llamadase ha realizado

Central de conmutación



• Redes de conmutación de mensajes– No se establece una ruta dedicada inicialmente– El mensaje se transmite de un nodo a otro– El nodo recibe el mensaje completo, lo almacena,

decide el siguiente nodo del camino hacia el destino y realiza el reenvío




• Redes de conmutación de paquetes– Misma filosofía que la conmutación de mensajes– Se pone límite al tamaño de los datos: se fraccionan

los mensajes en pequeñas unidades de información llamadas paquetes

– Cada paquete puede seguir un camino diferente


Paquetes ordenados enlínea para transmitirse

enseguida

Central de conmutación Ordenador

Paquetes se meten en una cola para su posterior retransmisión



• Redes de conmutación de paquetes– Redes de circuitos virtuales– Redes de datagramas




• Redes de circuitos virtuales– Tratan de evitar que haya que tomar decisiones de

encaminamiento para cada paquete transmitido– Cuando se establece la conexión se determina una

ruta lógica y todos los paquetes circulan por ella– Cuando se libera la conexión se desecha el circuito

virtual


Circuito virtual 1

Todos los paquetes por la

ruta previamente establecida



• Redes de datagramas– No se determina una ruta anticipadamente– Cada paquete se encamina independientemente con

lo que puede seguir rutas diferentes– Son más robustos, se adaptan mejor a los fallos y a

la congestión que los circuitos virtuales


Los datagramas pueden seguir rutas alternativas


Comparativa de los tipos conmutación


Troncal AB

Troncal BC

Troncal CD

A B C D A B C D A B C D

Señal de solicitud de llamada

Datos

Mens.

Mens.

Mens.

P. 1

P. 1

P. 1

P. 2

P. 2

P. 2

P. 3

P. 3

P. 3

IMP’s IMP’s

Tiempo perdido en espera de una línea de salida

Señal de aceptación de llamada

Retardo de propagación

Retardo de encolamiento

Tiempo

Conmutación De Circuitos

Conmutación De Mensajes

Conmutación De Paquetes

A

B

C

D

Fundamentos de Telemática��Tema 1�IntroducciónÍNDICE1.- UN MODELO PARA LAS COMUNICACIONESModelo simplificado para las comunicaciones de datosTareas en los sistemas de comunicación2.- PROBLEMÁTICA DE LA COMUNICACIÓN DE DATOSProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datos2.- COMUNICACIÓN DE DATOS A TRAVÉS DE REDESObjetivos de las redes de computadoresClasificación de las redesClasificación por topologíaClasificación por tecnología de transmisiónClasificación por tecnología de transmisiónClasificación por escalaClasificación por escalaClasificación por escalaClasificación por el modo en el que se transporta la informaciónClasificación por el modo en el que se transporta la informaciónClasificación por el modo en el que se transporta la informaciónClasificación por el modo en el que se transporta la informaciónClasificación por el modo en el que se transporta la informaciónClasificación por el modo en el que se transporta la informaciónComparativa de los tipos conmutación

tema 1 introduccióndi002.edv.uniovi.es/~fcano/ft/teoria/tema1-introduccion.pdftareas en los...

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