Arquitectura de Redes

Fechas sobre eventos importantes Conceptos de redes Evolucin de las redes Redes de rea Local (LAN) Redes de rea amplia (WAN) Modelo de referencia OSI Modelo TCP/IP Direccionamiento IP

Agenda

`Fechas importantes

Una red es la conexin de sistemas complejos de objetos o personas.

Definicin de red

Ejemplo de redes

Transporte Utilidades

Comunicaciones

Biolgico Social

Agua fresca

Alcantarillado

Rejilla de la

energa

Telfono

Internet

Servicio Postal

Celular

Telfono

LANS/ WANS

Sistema de

highway

Sistema de trafico

Areo

Transporte de agua

Ciudades

Amigos

Familia

Neurolgico

Ecosistemas

Evolucin de las redes de datos

Las redes LAN estn diseadas para: Operar dentro de un rea geogrfica limitada Permiten multiacceso a grandes velocidades Privacidad, operacin y administracin local Proveer acceso full-time a todos los servicios Interconectar fsicamente equipos adyacentes tales como:

Rede de rea local y dispositivos que la componen

Topologas de redes LAN

Ethernet, 10 Mbps Fast Ethernet- 100 Mbps Gibabit Ethernet, 1000 Mbps Token Ring, 4-16 Mbps FDDI, 100 Mbps 10G

Tecnologas de Redes LAN

Ejemplos de red LAN Red simple: dos nodos

Cable UTP

Cat3 Cat5 Cat5e Cat6 Cat6e

Categoras

Cable de fibra ptica

Tipos de fibra

Monomodo Multimodo

Una red WAN esta diseada para: Operar sobre grandes areas geogrficas Proveer conectividad a full-time y part-time Conectar dispositivos separados por largas distancias,

incluso a nivel mundial.

Redes WAN

La interconexin de res LAN, se logra a travs de los siguientes dispositivos:

ROUTER

Modem CSU/DSU

Ejemplo de una RED WAN

Diferentes tecnologas para redes WAN WAN

Acronym WAN Name

Maximun Band with

Comentarios

ISDN Integrated Services Digital Network

128 kbps Data and Voice together

X.25 X.25 An old reliable, Workhorse

Frame relay Frame Relay Up to 44,736 Mbps A flexible new workhorse son of ISDN

ATM Asynchronouns Trasnfer Mode

622 Mbps High powered Networks

T1, T3 T1, T3 1.544 & 44.736 Widely used Telecommunications

DSL Digital Subscriber Line

384 kbps New Technology over phone lines

Dial-up modem Modem 56 kbps Mature technology using phone lines

Cable modem Cable modem 10 Mbps New technology using cable TV

Terrestrial Wireless Wireless 11 Mbps Microwave and laser links

SatelitalWireless 2 Mbps Microwave and laser links

SONET Wireless 9,992 Mbps Very fast optical fiber transmission

Una red MAN esta diseada para: Operar sobre una area metropolitana, por ejemplo un

banco con varias sucursales. Interconexin de do o ms LAN utilizando lneas pricadas

Redes MAN

Ejemplo de una MAN

Redes SAN (Storage Area Network)

Una SAN es una red dedicada, de alto rendimiento, que se utiliza para trasladar datos entre servidores y recursos de almacenamiento. Al tratarse de una red separada y dedicada, evita todo conflicto de trfico entre clientes y servidores.

Redes VPN (Virtual Private Network)

Una VPN es una red privada que se construye dentro de una infraestructura de red pblica, como la Internet global. Con una VPN, un empleado a distancia puede acceder a la red de la sede de la empresa a travs de Internet, formando un tnel seguro entre el PC del empleado y un router VPN en la sede.

Ventajas de las VPN La VPN es un servicio que ofrece conectividad segura y confiable en una infraestructura de red pblica compartida, como la Internet. Las VPN conservan las mismas polticas de seguridad y administracin que una red privada. Son la forma ms econmica de establecer una conexin punto-a-punto entre usuarios remotos y la red de un cliente de la empresa.

Ejemplo de una VPN

Concepto de Ancho de Banda (Bandwith)

El ancho de banda es, la capacidad de una lnea para transmitir informacin y su unidad de medida es el bit por segundo.

Analogas para entender mejor el concepto de AB

Es finito Este puede ahorrarnos dinero Es una manera de medir el rendimiento y diseo de

una red Nos puede dar una idea del funcionamiento de

internet La demanda por ste, se incrementa

constantemente.

Importancia del AB

Modelo de Capas de Protocolo: OSI y TCP/IP

Cuando dos computadores se comunican es necesario que sigan ciertas reglas para enviar y recibir datos

Este conjunto de reglas y procedimientos para facilitar la comunicacin entre computadoras se le llama protocolo.

Definicin de Protocolo

Para llevar a cabo un intercambio confiable de informacin entre computadoras, es requerido realizar complejo conjunto de tareas.

Modelo de Capas de Protocolo

Estas tareas consisten:

Empaquetar los datos

Determinar el cambio que los datos deben seguir

Transferir los datos por un medio fsico

Regular la tasa de transferencia de datos de acuerdo al ancho de banda disponible

para la transmisin, y la capacidad del receptor de aceptar los datos.

Ensamblar los datos que llegan en consecuencias lgicas y completar la informacin.

Revisar los datos que llegan para evitar duplicaciones

Notificar al transmisor a cerca de cuanta informacin ha sido exitosamente recibida

Envo de los datos a la aplicacin que corresponde

Manejo de errores.

Modelo de Capas de Protocolos

Un nico protocolo que realice todas esta tareas sera demasiado grande, complejo y difcil de implementar. Por lo tanto varios protocolos han sido desarrollados para manejar tareas especificas.

La combinacin de varios protocolos cada uno con un propsito especifico podra ser complicada si la interaccin entre ellos no se encuentran bien definida.

Para definir interacciones correctas los protocolos son desarrollados como mdulos llamados capas.

Estas capas estn en una secuencia lineal en donde la salida de una se convierte en la entrada de la otra.


El concepto de una estructura de capas ayuda a mantener a cada protocolo en su lugar y definir el mtodo de interaccin entre protocolos.

La ventaja ms importante de los protocolos en capas es que permite dividir una tarea de grandes dimensiones en unidades de trabajo ms pequeas y manejables.

Considerando las tareas antes mencionadas para la comunicacin de datos, estas pueden ser ejecutadas por varios protocolos cada uno encargndose de una tarea especifica, esto resultara mucho ms fcil de implementar, manejar y mantener que dichas tareas se llevaran a cabo por un solo protocolo.


El modelo de capas permite el desarrollo, prueba e implementacin de los protocolos de manera independiente.

Otra ventaja es que nos permite un mtodo ms estructurado para detectar fallas.


Este modelo esta basado en una propuesta de desarrollo la Organizacin Internacional de Estndares (ISO) como un primer paso hacia la estandarizacin internacional de los protocolos que se usan en las diversas capas.

El modelo se llama de referencia OSI (Open Systems Interconnection, interconexin de sistemas abiertos). Un sistema abierto es aquel que esta abierto a la comunicacin con otros sistemas.

Modelo de referencia OSI

Este es un modelo de referencia, es decir, nos indica que es lo que hace cada una de las capas.

El modelo OSI esta compuesto de siete capas

Cada capa tiene una funcin especifica bien definida.


7 Aplicacin

6 Presentacin

5 Sesin

4 Transporte

3 Redes

2 Data Link

1 Fsico

El propsito de cada capa es el de proveer servicios a la capa superior y ocultar el detalle de cmo los servicios son implementados

Las capas son implementadas de tal manera que actan como se comunicarn con su capa asociada en la otra computadora. Esta es una comunicacin virtual, en realidad la comunicacin toma lugar entre capas adyacentes en la misma computadora.

Ates de que la comunicacin sea enviada es dividida en paquetes. En el Proceso a cada paquete de datos se le agrega informacin de control a medida que pasa por las capas.


Peer-to Peer Communications


Aplicacin

Presentacin

Sesin

Transporte

Red

Data Link

Fsico

Aplicacin

Presentacin

Sesin

Transporte

Red

Data Link

Fsico

Datos

Segmentos

Paquetes

Frames

Bits

Host A Host B


Capa de aplicacin

Capa de Presentacin

Capa de sesin

Capa de transporte

Capa de red

Capa de enlace

Capa Fsica

Capa de aplicacin

Capa de Presentacin

Capa de sesin

Capa de transporte

Capa de red

Capa de enlace

Capa Fsica

Proceso emisor

Proceso recepto Datos

AH Datos

PH Datos

SH Datos

T H Datos

N H

Datos

DH Datos DT

Bits

Trayectoria real de la transmisin de datos

Protocolo de aplicacin

Protocolo de Presentacin

Protocolo de sesin

Protocolo de transporte

Protocolo de red


Capa fsica

Tiene que ver con la transmisin de bits por un canal de comunicacin

EIA/TIA -232

Las consideraciones de diseo tienen que ver con la accin de asegurarse de que cuando un lado enve un bit 1, se reciba en el otro como un bit y no como bit

EIA/TIA -232 V..24 V .35

Define las especificaciones elctricas, mecnicas, de procedimientos y funcin para activar, mantener y desactivar el enlace fsico


Capa de enlace de datos

La tarea principal es tomar los datos y hacer que el emisor los divida en marcos, los transmita en forma secuencial y procese los marcos de acuse de recibo que devuelve el recepto.

Corresponde a esta capa resolver el problema provocado por los marcos, daados perdidos y duplicados

T O K E N R I N G

Puesto que la capa fsica solamente acepta y transmite una corriente de bits sin preocuparse por su significado su estructura, corresponde a la capa de enlace de datos crear y reconocer los limites de los marcos.

FDDI, ETHERNET 1 0 0 B A S E T F R A M E R E L A Y H D L C


Capa de red

Provee las funciones de ruteo que permiten la interconexin de redes.

Se encuentran principalmente en redes W A N

Lo hace a travs de un esquema de direcciones lgicas que se encuentran en cada dispositivo y la ayuda de los enrutadores..

Resuelve el problema de cmo encaminar los paquetes de la fuente al destino.


Capa de Transporte

La funcin bsico de esta capa es aceptar los datos de la capa de sesin, dividirlos en unidades ms pequeas si es necesario, pasarlos a la capa de red y asegurar que todo los pedazos lleguen correctamente al otro extremo..

En esta capa se da una comunicacin de maquina fuente a maquina destino, en las tres anteriores la conexin es de vecino a vecino formando una cadena.

Otras funciones son de control de flujo, multiplexacin, creacin de circuitos virtuales, revisin y correccin de errores..


Capa de Sesin

La capa de sesin permite a los usuarios de maquinas diferentes establecer sesiones entre ellos proporcionando servicios mejorados.

Entre los servicios que proporciona esta es la sincronizacin por medio de puntos de chequeo que introduce dentro de la corriente de datos..

La comunicacin entre sesiones comprende de las peticiones y respuestas a servicios que ocurren entre aplicaciones corriendo entre diferentes maquinas.


Capa de Presentacin

Esta capa a diferencia de todas las capas inferiores que solo se interesan en mover bits de manera confiable de un lado a otros, se preocupa por el formato de la informacin que transmite.

Esta capa proporciona un formato comn para el intercambio de informacin entre computadoras con diferentes representaciones de datos internos.

Esta capa asegura que la informacin enviada por la capa de aplicacin de un sistema sea legible por la capa de aplicacin del otro sistema.


Capa de Aplicacin

Esta capa es la ms cercana al usuario final, lo que significa que tanto el usuario como la capa de aplicacin interactan con el software que contiene un componente de comunicacin.

Sirve de ventana para que los procesos que corren en aplicaciones tengan acceso a los servicios de red.

Esta capa representa los servicios que soportan aplicaciones de usuarios tales como transferencia de archivos, sesiones remotas, correo electrnico.

Protocolos por cada capa

Aplicacin TELNET FTP SN MP SMTP DNS HTTP

Presentacin

Sesin

Transporte TCP / UDP

Red IP

Enlace de datos

802.2 LLC/SNAP

802.3 802.5 LAPB ATM

Fsica

Devices Function al Tayers

7 Aplicacin

6 Presentacin

5 Sesin

4 Transporte

3 Redes

2 Data Link

1 Fsico

Host

NIC Card

El modelo TCP/IP consisten en cuatro capas

Modelo TCP/IP

Aplicacin

Transporte

Internet

Interface de Red

Aplicacin

Transporte

Internet

Acceso a red

The TCP/IP Model

Modelo TCP/IP

TCP UDP

IP

Internet Your LAN

Many LANs And WANs

FTP HTTP SMTP DNS DNS TFTP

TCP/IP es una suite de protocolos que definen las reglas y procedimientos que habilitan las comunicaciones entre una amplia variedad de computadoras conectadas a diferentes tipos de redes LAN Y WAN. (Ethernet, Token, Ring, Frame Relay, ATM)

Una de las cualidades nicas de TCP/IP es el permitir a computadoras de diferentes tipos el comunicarse independientemente del medio fsico que estn utilizando.

Caractersticas de los Protocolos TCP/IP

Provee los fundamentos para la comunicacin peertopeer.

Soporta la comunicacin entre computadoras que utilizan diferentes hardware.

El amplio uso de TCP/IP resulta en clusters de redes que forman a su vez redes ms grandes llamadas intranet o internets. Por lo tanto este protocolo permite a computadoras que estn conectadas en diferentes subnetwork el comunicarse entre si.

Caractersticas de los Protocolos TCP/IP

TCP/IP habilita la comunicacin confiable entre computadoras que utilizan diferentes sistemas operativos.

TCP/IP es robusto y puede sobrevivir a grandes tasas de error durante la transmisin.

Tambin soporta ruteo adaptivo que es transparente al usuario cuando un nodo o lnea se ha cado.

Caractersticas de los protocolos TCP/IP

TCP/IP provee un conjunto de servicios que habilitan la Comunicacin de datos independiente del hardware en que se realice.

Los tipos de servicio son los siguientes:

Servicios de los Protocolos TCP/IP

File Trasnfer WWW

Terminal Acces Domain Name System

E- Mail Network Mangement

Comparacin entre TCP/IP y modelo OSI

Capa de Interface de Red

La capa de interface de red es la responsable de enviar y recibir marcos, los cuales son paquete de informacin transmitidos en una red como unidades simples.

La capa de interface de red se encarga de introducir y sacar marcos de la red.

Modelo TCP/IP

Capa de Internet Encapsula lo marcos de datagramas y ejecuta los

algoritmos de ruteo para llevarnos del origen al destino. Esta formada por cuatro protocolos:

IP: Responsable por el direccionamiento y ruteo de paquetes. ARP: Obtiene direcciones fsicas de computadoras conectadas

al mismo segmento fsico. ICMP: Enva mensajes y reporta errores concernientes a la

entrega de paquetes. IGMP: Es utilizado para reportar membreca a grupos multicast.

Modelo TCP/IP

Capa de Transporte

La capa de transporte provee comunicacin a nivel de sesin entre computadoras

Los dos protocolos de transporte son: Transmission Control Protocolo y User Datagram Protocolo

TCP: Provee comunicacin orientada a la conexin, es confiable y se usa para transmitir grandes cantidades de datos de una vez, tambin es usado cuando se requiere de acuso de recibo en la comunicacin.

UDP: provee comunicacin no orientada a la conexin y no garantiza la entrega de paquetes. Las aplicaciones que lo usan transfieren pequeas cantidades de informacin. La garanta de entrega de los paquetes es dejada a la capa de aplicacin.

Modelo TCP/IP

Capa de Aplicacin

En nivel ms alto del modelo se encuentra la capa de aplicacin, es en sta que las aplicaciones ganan acceso a al red.

Aqu se encuentran los servicios de FTP, Telnet, DNS, SNMP, WWW, etc.

Modelo TCP/IP

File Transfer (Transferencia de archivos)

Transferencia de Archivos: es uno de los primeros y ms ampliamente usados. Este servicios permite a los usuarios enviar y recibir grandes volmenes de datos y programas. El protocolo responsable por este servicio es llamado FTP (File Trasnfer Protocolo) .

Servicios de los protocolos TCP/IP

Terminal Access (Terminal de Acceso)

Acceso de terminal: este servicio permite a los usuarios conectarse a una mquina remota y utilizar sus recursos. Con este servicio los usuarios tienen acceso a todos los comandos del sistema remoto.

El protocolo responsable por el acceso de terminal es el de Telnet.


World Wide Web

World Wide Web: este servicio es el ms verstil de todos los prestados por TCP/IP. Los usuarios pueden ver documentos y archivos que son potenciados por imgenes y sonidos. El protocolo que lo soporta es el HTTP (Hyper Text Trasnfer Protocolo)


Electronic Mail (Correo Electrnico)

Correo electrnico: habilita a los usuarios para poder enviar y recibir mensajes desde o hacia un sitio remoto. El protocolo responsables e el Simple Mail Transfer Protoloco (SMTP). Este protocolo provee los mecanismos requeridos para dirigir, almacenar y transferir mensajes entre sistemas.


Domain Name System (Sistema de Dominio de nombres)

Sistema de Dominio de nombres Es un servicio que nos permite obtener informacin a cerca de los dispositivos y servicios de la red. Es mejor conocido por la resolucin de nombres a direcciones IP.


Network Management (Administracin de Red)

Network Mangement: es un servicio que consiste en el uso de protocolos para establecer una comunicacin entre un programa administrador y otro cliente, permitindonos la ejecucin de comandos que revisan el estado de dispositivos en la red (Actividad, carga, usuarios conectados, etc.).


Arquitectura.

Arquitectura.

Dos computadores, en cualquier lugar del mundo, si se conforman con

determinadas especificaciones de hardware, software y protocolos, pueden

comunicarse de forma confiable. La estandarizacin de las prcticas y los

procedimientos de transportacin de datos por las redes ha hecho que Internet

sea posible.

Direccionamiento IP

Host: cualquier dispositivo presente en una red y que se le pueda asignar una direccin IP (computadoras, servidores, router, etc.)

La direccin IP identifica a un host dentro de una red. Esta debe ser nica y tener un formato uniforme.

Cada direccin IP tiene dos partes: identificador de red e identificador de host dentro de la red.

Todos los host dentro de la misma red comparten un mismo numero de identificador de red.

No puede existir dos host con la misma direccin IP de una red.

Direccionamiento IP

Existen dos formatos para referirse a las direcciones IP: binarios y decimal. Cada direccin IP tiene 32 bits de longitud y esta compuestas de 4 campos de 8 bits llamados

octetos. Los octetos son separados por puntos y representan un numero decimal entre el rango de 0-225. Los bits de una direccin IP son asignados para el identificador de red y de host.

Direccionamiento IP

NETWORK HOST

172 . 16 . 122 . 204

8 Bits 1 Byte

8 Bits 1 Byte

8 Bits 1 Byte

8 Bits 1 Byte

10101100 . 00010000 . 1111010 . 11001100

Direccionamiento IP

Clases de direcciones IP

Existen diferentes clases de direcciones IP. Cada clase define la parte de la direccin IP que identifica a la red y al Host.

La comunicad de Internet ha definido 5 clases de direcciones IP para acomodar los direcciones tamaos de redes de acuerdo al numero de hosts para la finalidad de este curso solo utilizaremos 3.

Las clases de direcciones definen cuales bits son usados para el identificador de red y cuales para el identificador de host.

Las clases tambin definen el numero posible de redes y de hosts por redes que se pueden tener.

Direccionamiento IP


Para adaptarse a redes de distintos tamaos y para ayudar a clasificarlas, las

direcciones IP se dividen en grupos llamados clases. Esto se conoce como

direccionamiento classful. Cada direccin IP completa de 32 bits se divide en

la parte de la red y parte del host. Un bit o una secuencia de bits al inicio de

cada direccin determina su clase.


La direccin Clase A se dise para admitir redes de tamao extremadamente grande,

de ms de 16 millones de direcciones de host disponibles. Las direcciones IP Clase A

utilizan slo el primer octeto para indicar la direccin de la red. Los tres octetos

restantes son para las direcciones host.

El primer bit de la direccin Clase A siempre es 0. Con dicho primer bit, que es un 0, el

menor nmero que se puede representar es 00000000, 0 decimal. El valor ms alto que

se puede representar es 01111111, 127 decimal. Estos nmeros 0 y 127 quedan

reservados y no se pueden utilizar como direcciones de red. Cualquier direccin que

comience con un valor entre 1 y 126 en el primer octeto es una direccin Clase A.


La direccin Clase B se dise para cumplir las necesidades de redes de

tamao moderado a grande. Una direccin IP Clase B utiliza los primeros dos

de los cuatro octetos para indicar la direccin de la red. Los dos octetos

restantes especifican las direcciones del host.

Los primeros dos bits del primer octeto de la direccin Clase B siempre son 10. Los

seis bits restantes pueden poblarse con unos o ceros. Por lo tanto, el menor

nmero que puede representarse en una direccin Clase B es 10000000, 128

decimal. El nmero ms alto que puede representarse es 10111111, 191 decimal.

Cualquier direccin que comience con un valor entre 128 y 191 en el primer octeto

es una direccin Clase B.


Una direccin Clase C comienza con el binario 110. Por lo tanto, el menor nmero

que puede representarse es 11000000, 192 decimal. El nmero ms alto que

puede representarse es 11011111, 223 decimal. Si una direccin contiene un

nmero entre 192 y 223 en el primer octeto, es una direccin de Clase C.

El espacio de direccionamiento Clase C es el que se utiliza ms frecuentemente

en las clases de direcciones originales. Este espacio de direccionamiento tiene

el propsito de admitir redes pequeas con un mximo de 254 hosts.

Intervalo de direccin IP

Rango de direcciones IP privadas

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