REDES DE

COMPUTADORAS 2 Clase 1

Porque seguir estudiando Redes?

• Razones Sociales

• Razones Políticas

• Razones Económicas

• Razones Personales

• Basado en “An Introduction to Computer Networks –

Standford University”

http://class.stanford.edu/networking/Fall2012/

Razones Sociales

• Estudiar las redes de computadoras nos permite entender

una de las más importantes actualmente: Internet

• Podemos verla como uno de los inventos más relevantes

de los últimos 40 años o incluso más.

• Hoy Internet ha cambiado (en una gran parte de la

población) nuestra forma de vivir, relacionarnos:

Compramos, vendemos, nos comunicamos (VoIP),

aprendemos (wikipedia), trabajamos e incluso se enamoran

por internet. En definitiva: “Vivimos en internet ?”

Razones Políticas

• Hoy parte de los eventos políticos del mundo pasan por

internet.

• Wikileaks: ej. Arab Spring.

• Movimientos Occupy, Twitter, Facebooks.

• Podríamos decir que Internet permite acercar la política a

la gente.

• TTEDxBerlin 2012 “Crossing Borders” “WHY THE

INTERNET CHANGES POLITICAL MOVEMENTS”

http://www.tedxberlin.de/tedxberlin-2012-ben-scott-why-

the-internet-changes-political-movements

Cambios Económicos

Top Billionaries:

• #1 Carlos Slim Helu Telecom Mexico.

• #2 Bill Gates Microsoft.

• #19 Je Bezos Amazon.

• #20 Larry Page Google.

• #21 Sergey Brin Google.

• #66 Mark Zuckerberg Facebook.

Fuente: http://www.forbes.com/billionaires/list/ 2013

Segunda Revolución Industrial

¿Qué es una red de computadoras?

• Definición, Red de Computadoras: un grupo de

computadoras/dispositivos interconectados.

• Objetivo: compartir recursos: dispositivos, información,

servicios.

• El conjunto, computadoras, software de red, medios y

dispositivos de interconexión forma un sistema de

comunicación.

• Ejemplos: red de la sala de PCs, red Universitaria, red de

sensores, Internet.

Componentes de un Sistema de

Comunicaciones

• Fuente (Software).

• Emisor/Transmisor (Hardware).

• Medio de transmisión y dispositivos intermedios (Hardware).

• Procesos intermedios que tratan la información (Software y

Hardware).

• Receptor (Hardware).

• Destino (Software).

• Otros: Protocolos (Software), Información, mensaje transmitido

(Software).

• Señal de Información, materialización del mensaje sobre el

medio (Hardware?).

Introducción

• ¿Qué es Internet?

• La frontera de la red

• El núcleo de la red (core)

• Red de acceso

• Medios físicos

• Estructura de Internet e ISPs

• Retardos & pérdidas en redes de paquetes conmutados

• Capas de protocolos, Modelo de servicio

¿Qué es Internet?

• Millones de dispositivos de cómputo conectados: hosts = sistema terminal

• Los hosts corren las aplicaciones de red

• Conectados vía Enlaces de comunicaciones • fibra, cobre, radio, satélite

• Tasas de transmisión = ”ancho de banda (bandwidth)”

• routers: re-envía paquetes (datos binarios)

ISP local

Red de

compañía

ISP regional

router workstation

server móvil

ISP: Internet Service provider

¿Qué es Internet?

• protocolos controlan el envío, recepción de mensajes

• ej., TCP, IP, HTTP, FTP, PPP

• Internet: “Red de redes”

• Débilmente jerárquica

• Internet pública versus intranet privadas

• Estándar en Internet

• RFC: Request for comments

• IETF: Internet Engineering Task Force

¿Qué es Internet? Servicios

• Servicios de comunicación provistos a las aplicaciones

• Sin conexión, no confiable

• Con conexión, confiable

• Infraestructura de comunicación permite aplicaciones distribuidas

• e.g., Web, email, juegos, e-comerce, peer-to-peer (Kazaa, eMule), contenido (youtube, gmail, facebook)

• El propósito de las redes es el compartir recursos (datos, acceso a máquinas, etc).

¿Cómo se estructuran y estudian las

redes de computadoras? “Dividir para conquistar”

La arquitectura se puede subdividir en capas.

Capas de la arquitectura de Internet:

Aplicación

Transporte

Red

Enlace de Datos

Física

¿Qué es un protocolo?

Protocolos humanos:

“¿Qué hora es?”

“Tengo una pregunta”

… mensaje específico es enviado

… acción específica es tomada cuando el mensaje u otros eventos son recibidos

Protocolos de red:

Máquinas en lugar de humanos

Todas las actividades de comunicación en Internet son gobernadas por protocolos

Protocolo: conjunto de reglas que

definen el formato y orden de

mensajes enviados y recibidos

entre entidades de la red, y las

acciones tomadas al transmitir o

recibir mensajes

¿Qué es un protocolo?

Un protocolo humano y un protocolo en redes de computadores.

La estructura de la red

Frontera de la red o red periférica (network edge): aplicaciones y terminales (hosts)

Núcleo de la red o red central (network core)

Enrutadores (routers)

Red de redes

Redes de Acceso, medios de comunicación: enlaces de

comunicación

Frontera de la red

Terminales (hosts): Corren programas/aplicaciones

E.g. Web, mail, chat

En la periferia de la red

Modelo cliente/servidor

Terminales clientes piden servicios y los reciben de los servidores “always on”

Modelo peer-to-peer:

Uso mínimo de servidores dedicados

E.g Gnutella, KaZaA, otros

Modelos híbridos

Mezcla de los dos previos

Frontera de la red: aplicaciones de red

Aplicaciones de la red

• Corren en diferentes sistemas y se comunican por la red.

• Ej. Web: Programa del servidor Web se comunica con el programa del navegador

No se refiere a software escrito para los dispositivos en la red interna

• Dispositivos internos de la red (routers, switches) no funcionan en la capa aplicación

• Este diseño permite desarrollos rápidos

Frontera de la red. Transporte: servicio

orientado a la conexión Objetivo: transferir datos

entre sistemas terminales (hosts)

handshaking: preparación para transferencia

Hola, hola en protocolos humanos

Fija “estado” en dos hosts comunicándose

TCP - Transmission Control Protocol

Servicio TCP[RFC 793]

confiable, en orden, transmisión de flujos de bytes pérdidas: acuses de recibo

y retransmisiones

Control de flujo: Transmisor no debe

sobrecargar al receptor

Control de congestión: transmisor “baja tasa de

envío” cuando la red está congestionada

Frontera de la red. Transporte: servicio sin

conexión (UDP) Objetivo: Igual que el previo! Transferencia de datos entre sistemas terminales (hosts)

UDP - User Datagram Protocol [RFC 768]: Sin conexión

Transferencia no confiable de datos

Sin control de flujo

Sin control de congestión

Aplicaciones que usan TCP:

HTTP (Web), FTP (file transfer), Telnet (login remoto), SMTP (email)

Aplicaciones que usan UDP:

streaming media, teleconferencia, DNS, Telefonía en Internet (la voz)

El núcleo de la red

Malla de routers interconectados

La pregunta fundamental: Cómo se transfieren datos a

través de las redes?

• Conmutación de circuitos (circuit Switching): Un circuito

dedicado por cada “llamada” (ej. red telefónica)

o

• Conmutación de paquetes (packet switching): datos enviados a

través de la red en bloques discretos

Taxonomía de redes

• En internet las aplicaciones envían paquetes.

• En su trayecto los paquetes pueden transitar por circuitos conmutados

Redes de

Telecomunicaciones

Redes de circuitos

conmutados

FDM TDM

Redes de paquetes

conmutados

Redes con

VCs

Redes de

Datagramas

El núcleo de la red: Conmutación de

circuitos

En este caso los recursos desde un terminal a otro son

reservados al inicio de la llamada (transmisión de datos)

Se reserva ancho de banda enlaces, capacidad en

switches

Los recursos reservados son dedicados, no compartidos.

Capacidad garantizada

Se requiere una configuración de la conexión (call setup)

previa al envío.

El núcleo de la red: Conmutación de

circuitos Recursos de la red (e.g., bandwidth) dividido en “pedazos”

Pedazos asignados a llamados

Recurso es inactivo (idle) si no es usado por el dueño de la llamada (no se comparte)

Dos formas para dividir

los recursos en “pedazos”

• División en frecuencia

FDM (Frequency

Division Multiplexing)

• División en tiempo

TDM (Time Division

Multiplexing)

Conmutación de circuitos: FDM y TDM

FDM

frecuencia

tiempo

TDM

frecuencia

tiempo

4 usuarios

Ejemplo: (En redes ópticas: WDM)

Frequency Division Multiplexing

Time Division Multiplexing

Ej. Radiodifusoras

Canales en WiFi

Ej.

* Sala de clases

* Redes ópticas:

SONET, SDH

ranura

trama

Ejemplo

¿Cuánto tiempo toma enviar un archivo de 640.000 bits desde host A a host B por una red conmutada por circuitos?

• Todos los enlaces desde A a B son de 1,536 Mbps

• Cada enlace usa TDM con 24 ranuras

• 500 msec son requeridos para establecer el circuito extremo a extremo

• Suponga que no hay overhead (todos los bits del enlace transportan información)

• Estimación, pues se desconoce qué ranura y su tamaño

Resolverlo!

El núcleo de la red: 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 son necesarios

División del Bandwidth en

“pedazos”

Asignación dedicada

Reservación de recursos

Contención de recursos:

Demanda acumulada de recursos

puede exceder cantidad

disponible

congestión: encolar paquetes,

esperar por uso del enlace

Almacenamiento y re-envío (store

and forward): paquetes se

mueven un tramo por vez

• Nodo recibe paquetes

completos antes de re-

enviarlos

Conmutación de paquetes: Multiplexación

estadística

Secuencias de paquetes de A y B no tienen patrón fijo multiplexación estadística.

Distinto a TDM donde cada host obtiene la misma ranura en la trama TDM.

A

B

C 10 Mb/s

Ethernet

1.5 Mb/s

D E

multiplexación estadística

Cola de paquetes

Esperando por enlace

de salida

Conmutación de paquetes versus

conmutación de circuitos Conmutación de paquetes permite que más usuarios usen la red!

Enlace de 1 Mb/s

Escenario: Cada usuario: • Usa 100 kb/s cuando están “activos”

• Está activos 10% del tiempo

Conmutación de circuitos: • 10 usuarios

Conmutación de paquetes: • con 35 usuarios, la probabilidad de

tener más de 10 activos es menor que .0004

• Equivale a calcular la probabilidad de obtener más de 10 caras al lanzar 35 “monedas” donde cada “moneda” resulta cara con P=0.1

N usuarios

1 Mbps link

Conmutación de paquetes versus

conmutación de circuitos ¿Es la conmutación de paquetes un ganador?

Packet switching

Excelente para datos en ráfagas (de corta duración)

• Se comparten los recursos

• Más simple, no requiere establecimiento de llamado.

Ante excesiva congestión: retardo de paquetes y pérdidas

• Protocolos necesarios para transferencia de datos confiable y control de congestión

¿Cómo proveer comportamiento tipo circuito?

• bandwidth garantizado requerido en aplicaciones de audio y video

• Aún un problema no resuelto (más adelante en el curso)

Conmutación de paquetes:

almacenamiento y reenvío

Demora L/R segundos transmitir (enviar) paquetes de L bits por el enlace de R bps

El paquete completo llega al router antes que éste pueda ser transmitido sobre el próximo enlace: store and forward

Retardo = 3L/R

Ejemplo:

L = 7.5 Mbits

R = 1.5 Mbps

retardo = 15 sec

OJO: No se ha considerado tiempos de propagación ni de procesamiento en el conmutador.

L

Redes de conmutación de paquetes: re-

envío

Objetivo: mover los paquetes a través de routers desde la fuente al destino • Estudiaremos varios algoritmos para seleccionar la ruta (más

adelante: ruteo o enrutamiento)

Redes de datagramas: • Dirección de destino en paquete determina próximo tramo

• Las rutas pueden cambiar durante la sesión

• analogía: conducción preguntando instrucciones

Redes de circuitos virtuales: • Cada paquete lleva un rótulo (identificador del circuito, virtual circuit

ID), el rótulo determina el próximo tramo

• Camino fijo determinado cuando se establece la llamada, permanece fijo durante la llamada.

• Analogía: Maratón con trazado definido.

• En este caso routers mantienen estado por cada llamada (=> mayor uso de memoria)

Redes de acceso

¿Cómo conectar terminales a un router de borde (edge router)?

redes de acceso residencial

acceso institucional (compañía, colegios)

redes de acceso móvil

Cosas a considerar:

bandwidth (bits por segundo) de la red de acceso?

BW subida, bajada.

compartido o dedicado?

Acceso Residencial: Acceso punto a

punto Vía Modem telefónico, obsoleto?

• hasta 56Kbps acceso directo a

router (a menudo menos)

• No se puede navegar y llamar al

mismo tiempo: no puede

permanecer “siempre on”

• Caso sistema reporte elecciones.

ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line (1998)

• En 2009 hasta 12 a 55 Mbps bajada (http://www.broadband-

forum.org/)

• En 2009 hasta 1,6 a 20 Mbps subida

• FDM: 0 kHz - 4 kHz para telefonía normal

• 26 kHz - 138 kHz para canal de subida

• 138 kHz - 1104 MHz para canal de bajada

Acceso Residencial: cable modems

HFC: Hybrid Fiber Coax

• También es Asimétrico: 10 a 20 Mbps de bajada y 2 a 10 Mbps

de subida.

Red de cable y fibra conecta casas a los routers del ISP

• Las casas comparten el acceso al router.

distribución: disponible vía compañías de TV por cable.

Acceso Residencial: cable modems

Las tasas han cambiado.

Arquitectura de la red de cable

casa

Extremo del cable

Red de distribución

por cable

Típicamente de 500 a 5,000 casas

Channels

V

I

D

E

O

V

I

D

E

O

V

I

D

E

O

V

I

D

E

O

V

I

D

E

O

V

I

D

E

O

D

A

T

A

D

A

T

A

C

O

N

T

R

O

L

1 2 3 4 5 6 7 8 9

FDM:

server(s)

Comparación ADSL y HFC

ADSL el par telefónico no es compartido, en HFC el

medio de bajada y el de subida son compartidos. Muchos

usuarios simultáneos notarán una diferencia. Hay

ganancia cuando son pocos.

En HFC el canal de subida es compartido, luego HFC

requiere de un protocolo de accedo múltiple distribuido.

Fibra hasta la casa (Fiber-to-the-home

FTTH)

Mucha mayor capacidad que par telefónico y cable

coaxial.

Existen varias tecnologías:

• Fibra dedicada desde una oficina central del proveedor a cada

casa.

• Fibra compartida y luego fibras individuales al acercarse a casa.

Tasas actuales: Bajada 50 Mbps, subida 25 Mbps.

Además señal de TV y telefonía.

(http://espanol.verizon.com/enes/)

Acceso en instituciones: LAN (Local Area

Networks) Compañía/Univ Local Area

Network (LAN) conecta sistemas

terminales a routers periféricos

(border Gateways)

Ethernet:

• Enlace compartido o dedicado

que conecta sistemas terminales

con router

• 10 Mbs, 100Mbps, Gigabit Ethernet

LANs: estudiaremos más

adelante los detalles

Redes de acceso inalámbrico LANs inalámbricas

• Redes acceso inalámbrico compartido conecta sistemas terminales a routers vía estación base conocidas como “puntos de acceso” (access point, AP)

• 802.11b (WiFi): 11 Mbps

• 802.11g: 54Mbps

Acceso inalámbrico de área amplia • Provistas por operadores de telecomunicaciones

• 3G tasas >144kbps auto movimiento, >384kbps calle caminando, > 2 Mbps quieto.

• WAP/GPRS, CDMA2000 (Code-Division Multiple Access), EDGE, HSDPA (14 Mbps downlink y 5.8 Mbps uplink HSDPA).

• 802.16 (WiMAX): ~(2-70Mbps) hasta 50kms

Acceso inalámbrico de área reducida • Bluetooth (Personal Access Networks – PAN) • Class 1 100 mW (20 dBm) ~100 meters

• Class 2 2.5 mW (4 dBm) ~10 meters

• Class 3 1 mW (0 dBm) ~1 meter

• 802.15.4 (ZigBee): ~(20-250kbps), ~10-75mts, transmisores de baja potencia (1mW)

base station

mobile hosts

router

Versión 1.0 723kbps

Versión 1.2 1Mbps

Versión 2.0 3Mbps

Versión 3.0 24Mbps

Redes caseras

Componentes típicas en redes hogareñas:

ADSL o cable modem

router/cortafuegos/NAT

Ethernet

Punto de acceso inalámbrico

wireless

access

point

wireless

laptops router/

firewall

cable

modem

a/desde

Empresa

De cable

Ethernet

Redes caseras: acceso inalámbrico

El conjunto Nodo Remoto y AP mostrados aquí actúan como router, DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) y NAT (Network Address Translation). Inalámbricamente conectados a red fija LAN

CASA

Enlace red externa

Red inalámbrica

local

Antena Antena

LAN

Red

fija Nodo Remoto

Access Point (AP)

Medios Físicos

Medios Físicos

Enlace físico: lo que

existe entre transmisor

y receptor

Medio guiado:

• La señal se propaga en un medio sólido: cobre,

fibra, coaxial.

Medio no guiados:

• La señal se propaga libremente, e.g., radio,

infra-rojo

Par trenzado (Twisted Pair,

TP)

Dos cables de cobre

aislados

• Categoría 3: cables

tradicionales de teléfonos,

10 Mbps Ethernet

• Categoría 5:

100Mbps Ethernet

• Categoría. 6:

1Gbps Ethernet

• Lo más relevante es el

número de trenzas por cm.

• Conector común se llama

8P8C

Medios físicos: coaxial y fibra

Cable Coaxial: Dos conductores concéntricos

de cobre con aislante entre ellos

bidireccional

Banda base: • Un único canal en el cable

• Ethernet original

Banda amplia: • múltiples canales en el

cable

• HFC (Hybrid Fiber Coax) Internet+TV+Teléfono por cable

Cable de fibra óptica:

Fibra de vidrio transportando

pulsos de luz, cada pulso un

bit

Operación a alta velocidad:

• Transmisión punto-a-punto (e.g., 5 Gbps)

Baja tasa de errores:

repetidores espaciados a

distancia; inmune a ruido

electromagnético, ataques.

Medios físicos: radio

Señal transportada en

espectro electromagnético

no “cable” físico

bidireccional

Efectos del ambiente de

propagación: • reflexiones

• obstrucción por objetos

• interferencia

Tipos de radio enlaces:

Microondas terrestres

• e.g. canales de hasta 45 Mbps

LAN (e.g., Wifi)

• 2Mbps, 11Mbps, 54Mbps

Área amplia (e.g., celular)

• e.g. 3G: cientos de kbps

Satélite

• Canales de hasta 50Mbps (o

varios canales más pequeños)

• 270 mseg retardo extremo a

extremo

• Geo-estacionarios versus baja

altitud (poca versus alta

latencia)

Estructura de Internet: Red de Redes

Básicamente jerárquica

Al centro: “nivel-1” ISPs (ej., Global Crossing), cobertura

nacional/internacional

• Se tratan entre si como iguales

Nivel 1 ISP

Nivel 1 ISP

Nivel 1 ISP

Proveedores

Nivel-1 se

interconectan

privadamente

Proveedores nivel-

1 se conectan a

través de Puntos

de intercambios en

Internet (Internet

Exchange point)

Nivel-1 ISP: ej. Sprint

Sprint US backbone network

Estructura de Internet: Red de Redes

“Nivel-2” ISPs: ISPs más pequeños (a menudo

regionales)

• Se conectan a 1 ó más Nivel-1 ISPs, y posiblemente a otros

ISPs de nivel-2

Nivel 1 ISP

Nivel 1 ISP

Nivel 1 ISP

nivel-2 ISP nivel-2 ISP

nivel-2 ISP nivel-2 ISP

nivel-2 ISP

ISP de Nivel-2 ISP

paga a nivel-1 ISP

por su conectividad

al resto de Internet

nivel-2 ISPs

también se

conectan

privadamente

Estructura de Internet: Red de Redes

“Nivel-3” ISPs e ISPs locales

• Último salto (“acceso”) de la red (más cercano a los sistemas

terminales)

Nivel 1 ISP

Nivel 1 ISP

Nivel 1 ISP

nivel-2 ISP nivel-2 ISP

nivel-2 ISP nivel-2 ISP

nivel-2 ISP

local

ISP local

ISP

local

ISP

local

ISP

local

ISP nivel 3

ISP

local

ISP

local

ISP

local

ISP

Local e ISPs

nivel- 3 son

clientes de

ISPs de mayor

nivel

Que los

conectan al

resto de

Internet

Estructura de Internet: Red de Redes

un paquete pasa por muchas redes de diferentes ISPs!

Nivel 1 ISP

Nivel 1 ISP

Nivel 1 ISP

nivel-2 ISP nivel-2 ISP

nivel-2 ISP nivel-2 ISP

nivel-2 ISP

local

ISP local

ISP

local

ISP

local

ISP

local

ISP nivel 3

ISP

local

ISP

local

ISP

local

ISP

¿Cómo ocurren las pérdidas y retardos?

Los paquetes son encolados en la memoria de cada router Tasa de arribo de paquetes puede exceder la capacidad

de salida del enlace

Los paquetes son encolados, y esperan por su turno

A

B

Paquete siendo transmitido (retardo

de transmisión)

Paquetes encolados (retardo en cola)

Memoria libre (disponible): arribo de paquetes

descartes (pérdidas) si no hay espacio

Cuatro fuentes de retardo de paquetes

1. Retardo de

procesamiento en el nodo:

• Chequeo de bits de error

• Determinar el enlace de

salida

2. Retardo de cola

• Tiempo esperado en la

cola para que los paquetes

anteriores sean

transmitidos

• Depende del nivel de

congestión del router

A

B

propagación

transmisión

Procesamiento

en nodo encolamiento

Cuatro fuentes de retardo de paquetes (2)

3. Retardo de transmisión:

• R=tasa de bits del enlace

(bps)

• L=largo del paquete (bits)

• Tiempo de envío = L/R

4. Retardo de propagación:

• d = largo del enlace físico

• s = rapidez de propagación en

medio (~2x108 m/seg)

• Retardo de propagación = d/s

A

B

propagación

transmisión

Procesamiento

en nodo encolamiento

Caravana como analogía

Autos se “propagan” a 100 km/hr

Peaje demora 12 s para atender un auto (tiempo de transmisión)

Auto~bit; caravana~ paquete

¿En cuánto tiempo la caravana llega al 2do peaje?

Tiempo para pasar la caravana por el 1er peaje = 12*10 = 120 s

Tiempo de propagación del último auto hasta 2do peaje: 100km/(100km/h)= 1 h

62 minutos

peaje peaje Caravana

de 10 autos

100 km 100 km

Caravana como analogía

Ahora los autos se “propagan” a 1000 km/h

Peaje se demora 1 min en atender un auto.

¿Llegarán autos al 2do peaje antes que todos paguen?

Sí! Después de 7 min, el 1ero llega al 2do peaje y 3 autos aún están en 1er peaje.

1er bit de un paquete puede llegar al 2do router antes que el paquete es completamente transmitido en 1er router!

• Esta situación es el caso común en Ethernet.

peaje peaje Caravana

de 10 autos

100 km 100 km

Retardo nodal

proptranscolaprocsentre_nodo d+d+d+d=d

dproc

= retardo de procesamiento

• Típicamente unos pocos microsegundos o menos

dcola

= retardo de espera en cola(s)

• Depende de la congestión (tráfico en nodo)

dtrans

= retardo de transmisión

• = L/R, significativo en enlaces de baja tasa (“bajo ancho de banda” o “baja velocidad”) en bps

dprop

= retardo de propagación

• De pocos microsegundos a cientos de milisegundos

Retardo de cola

R=bandwidth del enlace de

salida [bit/s]

L=largo del paquete [bit],

asumiremos cte.

a=tasa promedio de arribo

de paquetes [paquetes/s]

L*a=n° bits/s de entrada

Intensidad de tráfico=tasa llegada/tasa salida = L*a/R

¿Qué pasa con diferentes valores de L*a/R?

L*a/R ~ 0: => pequeño retardo de encolamiento

L*a/R tiende a 1: retardo se hace grande

L*a/R > 1: llega más “trabajo” que el posible de servir,

retardo promedio tiende a infinito!

Retardo “Real” en Internet y rutas

¿Cuáles son los retardos reales en Internet y las rutas de los paquetes?

Programa traceroute: entrega medidas del retardo de ida y vuelta desde el terminal de origen hacia cada router en la ruta al destino en Internet. (en windows tracert como en trace route)

Para cada router i: • manda tres paquetes que van a llegar al router i en la ruta

hacia el destino

• router i le devuelve paquetes de información al terminal origen

• terminal de origen mide el intervalo entre transmisión y respuesta.

3 pruebas

3 pruebas

3 pruebas terminal

origen

terminal

destino

Retardo “Real” en Internet y rutas

Probar: traceroute www.eurocom.fr agustin@pcagv:~$ traceroute www.google.cl

traceroute to www.google.cl (64.233.163.104), 30 hops max, 60 byte packets

1 elo-gw.elo.utfsm.cl (200.1.17.1) 0.479 ms 0.938 ms 1.123 ms

2 telmex-gw.usm.cl (200.1.20.131) 2.286 ms 2.355 ms 2.343 ms

3 border-gw.usm.cl (200.1.20.130) 2.302 ms 2.331 ms 2.319 ms

4 ge-1-1-0.452.ar1.SCL1.gblx.net (208.178.62.9) 5.300 ms 5.357 ms 5.476 ms

5 te4-3-10G.ar3.SCL1.gblx.net (67.16.130.78) 5.319 ms 7.266 ms 7.404 ms

6 72.14.216.105 (72.14.216.105) 7.308 ms 5.997 ms 5.942 ms

7 209.85.240.138 (209.85.240.138) 5.989 ms 5.120 ms 6.961 ms

8 72.14.238.48 (72.14.238.48) 53.155 ms 72.14.233.134 (72.14.233.134) 51.959 ms 51.948 ms

9 72.14.233.91 (72.14.233.91) 52.973 ms 72.14.233.95 (72.14.233.95) 51.146 ms 52.047 ms

10 64.233.175.62 (64.233.175.62) 55.207 ms 55.211 ms 56.045 ms

11 bs-in-f104.1e100.net (64.233.163.104) 51.918 ms 51.869 ms 54.939 ms

En windows usar > tracert www.eurocom.fr

Pérdida de paquetes

Buffer de encolamientos en conmutadores tiene

capacidad finita

Cuando un paquete llega a una cola llena, el paquete es

descartado (pérdida)

Paquetes perdidos pueden ser retransmitidos por nodo

previo (caso wifi) o por el computador fuente (caso TCP),

o bien no retransmitidos nunca (caso Ethernet en capa

enlace y también UDP capa transporte).

Throughput (“rendimiento”)

throughput: tasa (bits/unidad de tiempo) al cual bits son

transferidos entre transmisor y receptor

instantáneo: tasa en un punto dado del tiempo

promedio: tasa sobre largos periodos

Cuello de botella: enlace que limita el throughput extremo

a extremo

server, with file of F bits

to send to client

link capacity Rs bits/sec

link capacity Rc bits/sec

Tx envía bits

por el enlace

Enlace que puede

llevar bits a

tasa Rs bits/seg)

Enlace que puede

llevar bits a tasa

Rc bits/seg)

“Capas” de Protocolos

Las redes son complejas!

Muchos “componentes”:

• hosts

• routers

• enlaces de varios medios

• aplicaciones

• protocolos

• hardware, software

Pregunta:

Hay alguna esperanza de organizar la estructura de

la red?

O al menos nuestra discusión de la red?

Ejemplo sistema complejo: Líneas aéreas

Una serie de pasos

Ojo si usted debe hacer trasbordo, no retira sus maletas y se vuelve a embarcar.

pasaje (compra)

maletas (chequeo)

puertas (subida)

pista despegue

navegación del avión

pasaje (recuperar gasto)

maletas (retiro)

puerta (bajada)

pista de aterrizaje

navegación del avión

Navegación del avión

¿Por qué usar capas?

Nos enfrentamos a sistemas complejos:

Estructura explícita permite identificación y relación de la

partes complejas del sistema

• modelo de referencia de capas para análisis y discusión

Modularización facilita mantención, actualización del

sistema

• Cambio de la implementación de la capa de servicio es

transparente al resto del sistema

• e.g., cambio en control en puertas (caso avión) no afecta al

resto

Capas en el funcionamiento de una

aerolínea

Capas: cada capa implementa una clase de servicio

• a través de acciones internas a esa capa

• depende de servicios provistos por capas inferiores

Pila de protocolos en Internet (protocol

stack) – modelo TCP/IP aplicación: compuesto por las aplicaciones de red

• SSH, SMTP, HTTP, Messenger, Skype, etc

transporte: transferencia de datos host-host para

una aplicación específica

• TCP, UDP, SCTP (2000), DCCP (2006)

red: ruteo de datagramas desde fuente a destino

• IP, protocolos de ruteo

enlace: transferencia de datos entre elementos

vecinos en la red

• PPP, Ethernet, Wifi

físico: transporte de bits “en el cable”

El modelo OSI (Open System Interconnection)

incluye capas de Presentación y Sesión adicionales

no incluidos en el modelo TCP/IP

Aplicación

Transporte

Red

Enlace

Físico

Comparación: OSI vs. TCP/IP

Comparación: OSI vs. TCP/IP

Similitudes:

• Ambos se dividen en capas.

• Ambos tienen capas de aplicación, aunque incluyen

servicios distintos.

• Ambos tienen capas de transporte similares.

• Ambos tienen capa de red similar pero con distinto

nombre.

• Se supone que la tecnología es de conmutación de

paquetes (no de conmutación de circuitos).

• Es importante conocer ambos modelos.

Comparación: OSI vs. TCP/IP

Diferencias:

• TCP/IP combina las funciones de la capa de presentación

y de sesión en la capa de aplicación.

• TCP/IP combina la capas de enlace de datos y la capa

física del modelo OSI en una sola capa.

• TCP/IP más simple porque tiene menos capas.

• Los protocolos TCP/IP son los estándares en torno a los

cuales se desarrolló Internet, de modo que la credibilidad

del modelo TCP/IP se debe en gran parte a sus

protocolos.

• El modelo OSI es un modelo “más” de referencia, teórico,

aunque hay implementaciones.

Dispositivos y Capas

Encapsulamiento

• Cada capa define su PDU: Protocol Data Unit

Encapsulamiento

message segment

datagram

frame / trama

application transport network

link physical

Ht Hn Hl M

Ht Hn M

Ht M

M

destino

application transport network

link physical

Ht Hn Hl M

Ht Hn M

Ht M

M

network link

physical

link physical

Ht Hn Hl M

Ht Hn M

Ht Hn Hl M

Ht Hn M

Ht Hn Hl M Ht Hn Hl M

router

capa 3

switch

capa 2

Unidades de información: mensajes,

segmentos, datagramas y tramas

Unidades de información intercambiadas por las distintas capas: Mensajes de nivel aplicación, segmentos de la capa transporte, datagramas en capa red y tramas en capa enlace de datos. Cada capa agrega su propio encabezado.

Clasificación de red por cobertura

• LAN: (Local Area Network). Red de cobertura local. Ethernet, Wi-Fi.

• MAN: (Metropolitan Area Network). red de cobertura metropolitana, dentro de una ciudad. MetroEthernet, MPLS, Wi-Max.

• WAN: (Wide Area Network). red de cobertura de área amplia. Geográficamente distribuida. PPP, Frame-Relay, MPLS, HDLC, SONET/SDH.

• SAN: (Storage Area Network). red de almacenamiento. iSCSI, Fibre Channel, ESCON.

• PAN: red de cobertura personal. Red con alcance de escasos metros para conectar dispositivos cercanos a un individuo. Bluetooth, IrDA, USB.