Internet

La familia de protocolos TCP/IP

La capa de red en Internet El protocolo IP

La capa de transporte en Internet El protocolo TCP El protocolo UDP

La capa de aplicación en Internet El servicio de nombres DNS URLs [Uniform Resource Locators] Correo electrónico World Wide Web Aplicaciones multimedia

Bibliografía - Uyless Black: “Redes de ordenadores: Protocolos, normas e interfaces”

[2ª edición] RA-MA Editorial, 1995. ISBN 84-7897-151-3.

- Douglas E. Comer: “Computer networks and Internets” Prentice-Hall, 1997. ISBN 0-13-239070-1.

- William Stallings: “Comunicaciones y redes de computadores” [6ª edición] Prentice-Hall, 2000. ISBN 84-205-2986-9.

- Andrew S. Tanenbaum: “Redes de computadoras”

[3ª edición] Prentice-Hall, 1997. ISBN 968-880-958-6.

Internet 1 © Fernando Berzal

Internet Origen Proyecto del US Defense Advanced Research Project Agency (DARPA) para el desarrollo de su red de conmutación de paquetes ARPANET.

Objetivo Tolerancia a errores en los elementos de la subred.

Ethernet

Diseño original de ARPANET

Internet 2 © Fernando Berzal

Evolución de ARPANET

(a) Diciembre 1969 (b) Julio 1970 (c) Marzo 1971 (d) Abril 1972 (e) Septiembre 1972

Arquitectura actual de Internet

Internet 3 © Fernando Berzal

El modelo TCP/IP Estándar de facto

La familia de protocolos TCP/IP

Aplicaciones más comunes

q Web (HTTP) q E-mail (SMTP, POP3, IMAP…) q Grupos de noticias (NNTP) q Acceso remoto (TELNET) q Transferencia de archivos (FTP)

Internet 4 © Fernando Berzal

La familia de protocolos TCP/IP

Funcionamiento

Internet 5 © Fernando Berzal

La capa de red Servicios proporcionados a la capa de transporte:

• Servicio orientado a conexión

• Servicio no orientado a conexión Conmutación de paquetes

Enrutamiento

Internet 6 © Fernando Berzal

Control de congestión

Principios básicos 1. Monitorizar el funcionamiento del sistema para detectar la congestión. 2. Transmitir información allá donde sea necesario actuar. 3. Ajustar el funcionamiento del sistema para corregir el error.

Causas de la congestión

Internet 7 © Fernando Berzal

Prevención de la congestión

vg: Paquetes de choque

Internet 8 © Fernando Berzal

Control de jitter

Jitter elevado Jitter reducido

Leaky bucket

Internet 9 © Fernando Berzal

Calidad de servicio

QoS [Quality of Service]

Diferencias entre redes

Internet 10 © Fernando Berzal

El protocolo IP La capa de red en Internet

Cabecera del datagrama IPv4

Campos: Versión (IPv4), IHL (Internet Header Length, en palabras de 32 bits), tipo de

servicio (precedencia), longitud del datagrama (en octetos), identificación (número de secuencia), flags (don’t fragment & more fragments), offset, TTL (time to live), protocolo (p.ej. TCP), checksum de la cabecera, direcciones IP del emisor y del destinatario, opciones (source routing, timestamps…).

Internet 11 © Fernando Berzal

Direcciones IP

Direcciones especiales

Subredes

Internet 12 © Fernando Berzal

El protocolo IPv6 = IPng (IP Next Generation)

ü Ampliación del espacio de direcciones (128 bits). ü Tres tipos de direcciones: Unicast, anycast y multicast

ü Cabeceras opcionales entre la cabecera IPv6 y la de la capa de transporte.

ü Soporte para nuevos tipos de servicio (p.ej. vídeo en tiempo real)

Internet 13 © Fernando Berzal

Protocolos auxiliares

El protocolo ICMP [Internet Control Message Protocol] RFC 792: Control de flujo (paquetes de choque), eco (ping), time to live.

El protocolo ARP [Address Resolution Protocol] Conversión de direcciones IP a direcciones MAC

El protocolo DHCP [Dynamic Host Configuration Protocol] Asignación dinámica de direcciones IP

El protocolo IGMP [Internet Group Management Protocol] RFC 1112: Gestión de grupos para multicasting

El protocolo RSVP [Resource reSerVation Protocol] RFC 2205: Reserva de recursos (QoS)

Protocolos de enrutamiento • OSPF [Open Shortest Path First] • BGP [Border Gateway Protocol]

Internet 14 © Fernando Berzal

La capa de transporte

Las capas de red, transporte y aplicación

Funciones de la capa de transporte

• Direccionamiento y multiplexación • Control de flujo de extremo a extremo: entrega ordenada y retransmisión

• Establecimiento y liberación de conexiones

Internet 15 © Fernando Berzal

Direccionamiento

Capa de enlace vs. Capa de transporte

Capa de enlace de datos Capa de transporte Primitivas de servicio

Internet 16 © Fernando Berzal

El protocolo TCP

Transmission Control Protocol RFC 793: Servicios orientados a conexión

Primitivas de servicio: Sockets

Multiplexación de conexiones: Puertos

Puerto Protocolo Uso 21 FTP Transferencia de ficheros 23 Telnet Acceso remoto 25 SMTP Correo electrónico 79 Finger Información acerca de usuarios 80 HTTP World Wide Web 110 POP3 Correo electrónico 119 NNTP Grupos de noticias USENET … … …

Internet 17 © Fernando Berzal

Cabecera del segmento TCP

Transmisión de datos Ventana deslizante

Internet 18 © Fernando Berzal

Gestión de conexiones TCP

Línea continua Secuencia normal de estados para el cliente.

Línea discontinua Secuencia normal de estados para el servidor.

Internet 19 © Fernando Berzal

El protocolo UDP

User Datagram Protocol RFC 768: Servicios no orientados a conexión

Ventajas: ü Overhead reducido.

Desventajas: û Servicio no fiable. û No se garantiza la entrega ni la existencia de duplicados.

Cabecera UDP

Usos:

SNMP [Simple Network Management Protocol] RTP [Real-time Transport Protocol]

Protocolo RTP Real-time Transport Protocol

Internet

Aplicaciones

Internet 21 © Fernando Berzal

El servicio de nombres DNS [Domain Name Service]

Dominios en Internet

URLs [Uniform Resource Locators]

Internet 22 © Fernando Berzal

El correo electrónico e-mail

Smileys

Correo tradicional vs. Correo electrónico

Internet 23 © Fernando Berzal

RFC 822 Cabecera de los mensajes de correo electrónico

MIME [Multi-purpose Internet Mail Extensions]

• Mensajes en distintos idiomas (tildes, alfabetos diferentes…) • Mensajes con ficheros adjuntos (audio, vídeo…)

Internet 24 © Fernando Berzal

RFC 2045: Tipos y subtipos MIME

Ejemplo

Internet 25 © Fernando Berzal

Transferencia de mensajes de correo electrónico

SMTP [Simple Mail Transfer Protocol] RFC 821

Internet 26 © Fernando Berzal

POP3 [Post Office Protocol – 3]

POP3 vs. IMAP

Internet 27 © Fernando Berzal

World Wide Web Arquitectura

Cookies

El protocolo TCP no mantiene información acerca de las sesiones, por lo cual se idearon las cookies, que almacenan en el cliente información relativa a la sesión del usuario (con los consiguientes problemas de seguridad que esto puede conllevar).

Internet 28 © Fernando Berzal

Documentos HTML HyperText Markup Language

Etiquetas

Versiones de HTML

Internet 29 © Fernando Berzal

Ejemplo

Internet 30 © Fernando Berzal

Formularios

Envío de los datos de un formulario al servidor

Internet 31 © Fernando Berzal

XML y XSL

Documento XML eXtensible Markup Language

Hoja de estilo XSL eXtensible StyleSheet

Internet 32 © Fernando Berzal

Páginas web dinámicas

CGI [Common Gateway Interface] p.ej. Perl, PHP, ASP, JSP, servlets…

HTML dinámico p.ej. JavaScript

Internet 33 © Fernando Berzal

El protocolo HTTP HyperText Transfer Protocol

Códigos de respuesta a una solicitud HTTP

Cabecera de los mensajes HTTP

Internet 34 © Fernando Berzal

Aplicaciones multimedia

Ejemplos: Radio, Telefonía IP, videoconferencias… Streaming

El reproductor multimedia almacena muestras temporalmente en un buffer para después reproducirlas uniformemente (sin “jitter”)

Cuando los paquetes envían muestras alternas, la pérdida de paquetes sólo ocasiona una pérdida en la calidad de la transmisión:

Internet 35 © Fernando Berzal

Telefonía IP

VoIP (Voice over IP): H.323

Protocolos H.323

Canales lógicos empleados en una llamada H.323

Internet 36 © Fernando Berzal

SIP [Session Initiation Protocol]

Internet 37 © Fernando Berzal

Video on Demand

Formato

Algoritmo de compresión

Resolución

Calidad equivalente

VideoCD MPEG-1 352x288 VHS SuperVideoCD MPEG-2 480x576 Entre VHS y DVD DVD MPEG-2 720x576 DVD DivX, XviD… MPEG-4 720x576 Como un DVD (en CD) DV Ninguno 720x576 Cámara de vídeo digital

NOTA: El estándar de vídeo utilizado en Europa, denominado PAL [Phase Alternating Line], utiliza 25 fotogramas por segundo. El estándar norteamericano, NTSC [National Television Standards Committee], emplea 29.97 fps e imágenes de 480 líneas (en lugar de las 576 de PAL/SECAM).

Internet

Apéndice

Compresión de vídeo Televisión PAL (Europa) vs. NTSC (Estados Unidos y Japón)

Internet 39 © Fernando Berzal

Compresión de imágenes con JPEG Compresión con pérdidas

División de la imagen en bloques

Transformada de coseno discreta

Cuantización de los coeficientes

Internet 40 © Fernando Berzal

Ordenación de los coeficientes

Compresión de vídeo con MPEG

MPEG-1