Redes de Computadores

Introducción a las redes de ordenadores e Internet

Área de Ingeniería Telemática Dpto. Automática y Computación http://www.tlm.unavarra.es/

Introducción

Hoy

‣ Introducción a esta asignatura‣ Introducción a Internet‣ Arquitecturas de protocolos‣ Breve Historia de Internet

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Introducción

Redes de Computadores‣ Asignatura del 4º semestre del Grado en Ingeniería

InformáticaÁrea de Ingeniería Telemática

‣ 6 ECTS (~60horas presenciales ~90horas no presenciales)> ~30 horas "teoria" (20h clases + 10h resolucion de problemas, parciales, examenes)

> ~30 horas "practicas" (practicas guiadas y realización de proyecto de software)

En el Laboratorio de Telemática 2 (Edificio de los Pinos planta 1)

‣ Profesores: Mikel Izal (mikel.izal@unavarra.es)Francisco José Naranjo (franciscojose.naranjo@unavarra.es)

‣ Tutorias: Lunes 11:00-13:00 Martes 16:30-18:30 Jueves 12:00-14:00

‣ Página de la asignatura en: http://www.tlm.unavarra.es> La contraseña para matricularse es: rc-feb-2013

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Introducción

Redes de Computadores

‣ ¿Qué es eso de las redes de ordenadores?

‣ ¿Para que valen? ¿Como se pueden usar?

‣ ¿Por qué funcionan?

Objetivos

‣ Explicar Internet (TCP/IP) como ejemplo de red de ordenadores dominante

‣ Aprender practicando, utilizando el API de sockets para construir aplicaciones que usen la red

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Introducción

‣ Las redes y el software de redes son sistemas complejos con muchas funciones... Para entenderlos se dividen en capas o niveles

‣ Hoy veremos cuales son estos nivelesEl curso se organizará siguiendo esta estructura...

‣ Bloque 1: Nivel de aplicación‣ Bloque 2: Nivel de red‣ Bloque 3: Nivel de enlace‣ Bloque 4: Nivel de transporte

Enlace

RedTransporte

Redes de Computadores

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Aplicación

Introducción

Redes de Computadores

Bibliografía:‣ Texto básico:

Redes de computadores : un enfoque descendente basado en Internet Kurose y Ross , Addison Wesley

‣ Consulta:TCP/IP protocol suite Forouzan, McGraw HillTCP/IP illustrated Stevens, McGraw HillUNIX distributed programming Brown, Prentice Hall

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Introducción

Actividades de la asignatura

‣ Teoría: Jueves de 10:00 a 12:00 (aqui)> Clases> Sesiones de problemas en grupos (con problemas evaluables)> 1 parcial

‣ Prácticas: Jueves de 12:00 a 14:00 (Laboratorio de Telemática 2)> Uso del API de sockets (programando en C)> Herramientas de red en UNIX/Linux> Desarrollo de un proyecto de software de red por grupos> Retos/subproyectos individuales

> Presentaciones de los proyectos> Trabajo no presencial

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Introducción

Evaluación

Sobre la teoría (50%)‣ 10% en problemas por grupos entregables en las sesiones‣ 10% un examen parcial (25 abril)‣ 30% examen final

De este 40% individual hay que sacar un 15% para sumar el restoEj: parcial: 6% examen: 7% problemas: 10% Nota: 13% 1.3 no suman ni los problemas ni practicasEj: parcial: 8% examen: 10% problemas: 10% Nota: 28% + lo que saques en practicas

‣ Presentarse al examen implica presentarse a la asignatura

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Introducción

Evaluación

Sobre las practicas (50%)‣ 15% en practicas guiadas‣ 20% proyecto de software por grupos‣ 15% subproyectos/retos/modificiaciones individuales

Este 15% no puede ayudar a aprobar, solo se suma si ya has aprobado con lo demas

‣ Presentarse al proyecto por grupos implica presentarse a la asignatura

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Introducción

Evaluación ordinaria‣ Individual

> 30% examen> 10% parcial

‣ solo si con lo anterior has conseguido un 15% al menos se suma lo siguiente> 10% problemas en grupo> 15% practicas guiadas> 20% proyecto en grupos

‣ solo si con lo anterior has conseguido un 50% al menos se suma lo siguiente> 15% proyectos/retos individuales

‣ si te presentas al examen o al proyecto en grupos cuentas como presentado en la asignatura

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Introducción

Evaluación extraordinaria

Examen (80%)‣ Sobre teoría, problemas, incluyendo preguntas de

programacion‣ A este se suma el 20% del proyecto por grupos

‣ Hay que sacar 40% al menos en el 80% del examen (5/10)‣ Hay que sacar 50% con el examen + el proyecto

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Introducción

¿Cómo hago para suspender la asignatura?

‣ No leer más que las transparencias de clase y no dedicar nada de tiempo fuera de la clase o el laboratorio

‣ Confiar en que el examen es con apuntes así que ya buscare la respuesta en los apuntes en el examen

‣ Buscar formas tipo de resolver los problemas en lugar de entender por que se resuelven así

‣ Preocuparme sobre todo de la nota, no de lo que aprendo‣ Dejar que en los trabajos de grupo lo hagan todo los demás no

vaya a ser que aprenda algo‣ Copiar y confiar en que los profesores no se van a dar cuenta, no

tienen programas automáticos que comparen las entregas y no van a aplicar la normativa de avisar de las copias para que se tenga en cuenta en otras asignaturas.

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Introducción

¿Cómo hago para aprovechar la asignatura?‣ Recuerda que lo importante no es la nota sino lo que consigas aprender‣ Pensar antes de intentar conseguir la solución sin esfuerzo, preguntando a

otros. No esta mal pedir ayuda pero te sientes mejor cuando consigues las cosas por ti mismo

‣ Llevar las cosas al día para estar tranquilo y que no importe un fallo concreto.‣ No esperar a ultima hora para entender las cosas, usar las tutorías o

preguntar en clase. En realidad no eres el único que no lo ha comprendido y muchas veces la duda no implica que vayas mas lento sino que otros no han pensado en ello como para tener esa duda

‣ Aprovechar las clases para preguntar al profesor. Lo que os vaya a contar ya está en los libros y en Internet, el valor de la clase es que puedes discutir para comprender las cosas.

‣ Para aprender cuestionarse siempre las cosas, no se trata de saber repetir lo que diga el profesor sino de pensar por qué. Una vez que acabe esta asignatura el saber hacer los problemas como yo digo que deben hacerse no os valdrá para nada. El saber resolverlos pensando si.

‣ Buscar las cosas que os resulten interesantes, que queráis saber como funcionan, así tendréis seguro que sacáis algo de valor.

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Introducción

Hoy

‣ Introducción a esta asignatura‣ Introducción a Internet

Descripción a alto nivel de> componentes y estructura> principios básicos de funcionamiento> tipos de enlaces

‣ Arquitecturas de protocolos‣ Breve Historia de Internet

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Introducción

Introducción a Internet

‣ Red de ordenadoresconectados entre si directamente o a través de sistemas intermedios

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Introducción

Componentes

‣ Hosts y routers‣ Sistemas operativos,

programas y protocolos‣ Unidos por enlaces de

comunicaciones> capacidad y retardo> uno a uno

(punto a punto)+ cable, fibra+ enlaces radio

> redes de área local+ cable+ inalámbricas

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SO

SO

SO

SO

P PP

P

P

SO SO

SO

Introducción

Topología‣ Redes de acceso‣ Proveedores de Acceso a Internet (ISPs)

> locales> regionales

> backbone

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ISP

localISPlocal

ISPlocal

ISPlocal

ISPlocal

ISPlocal

ISPlocal

ISPlocal

ISPregional

ISPregional

ISPregional

ISPregional

ISP

backbone

ISP

backbone

ISP

backbone

ISP

backbone

Introducción

Organización

‣ No hay una organización que controle Internet> Sin embargo funciona gracias a programas y protocolos que tienen

que entenderse aunque hayan sido escritos por diferentes entidades

‣ Hay varias entidades (ONGs) que organizan> ISOC Internet Society> ICANN (ante IANA), asignacion de nombres y números> IETF: Internet Engineering Task Force

‣ Documentos del IETF> Request for Comments RFCs> Internet Standards STD

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Introducción

Descripción de servicios

‣ ¿Que ofrece Internet?‣ Permite escribir aplicaciones distribuidas que

corran en los hosts conectados a Internet y se comuniquen entre si> Aplicaciones distribuidas como: web, mensajería, correo, audio y

video streaming, telefonia, juegos distribuidos, comparticiión de archivos...

‣ Dos servicios para las aplicaciones distribuidas> Servicio fiable orientado a conexión> Servicio no fiable y no orientado a conexión

‣ Calidad de servicio?No garantiza tiempo ni velocidad (best-effort)

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Introducción

Principios de redes de Telecomunicaciones

‣ Dos paradigmas> Conmutación de circuitos

+ Recursos comunes a compartirse establecen y se liberan circuitos

+ dirección destino = numero de teléfono> Conmutación de paquetes

+ Recursos comunes los routers

La información a enviar se divide en paquetes y los nodos reenvían cada paquete.

+ dirección de red : dirección IP+ Mayor velocidad+ Mejor utilización del enlace+ Calidad no garantizada

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Red telefónica

948 169 99

94816999

A

B

C

Telefonía

Redes de ordenadores / Internet

Introducción

Principios de redes de Telecomunicaciones

‣ Redes de conmutación de paquetes‣ Dos modelos para el encaminamiento

> Red Orientada a Conexión (Circuitos Virtuales)+ Estado en los nodos de las conexiones que los atraviesan+ No hay reserva de enlaces, solo acelera la búsqueda del camino+ Paquetes de control para establecer la conexión

> Red no orientada a Conexión (Datagramas)+ Los nodos no tienen estado (mas simples)+ Cada paquete lleva su dirección de destino, hay que decidir el

camino para cada paquete

‣ De que tipo es Internet?21

Introducción

Enlaces y tecnologias

‣ Hosts y routers pueden estar conectados por> Cable: par de cobre (telefonico), cable de varios pares, enlaces serie

RS-232, hoy incluso USB o Firewire> Cable de fibra óptica> Enlace punto-a-punto a través de otras redes: alquilar una linea

telefónica, usando un modem sobre una llamada telefónica, un circuito sobre una red X.25, FrameRelay o ATM

‣ Cualquier medio que permita comunicarse a dos pares lo llamaremos Enlace punto-a-punto

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Introducción

Enlaces y tecnologias

‣ Medios compartidos> Bus de cable coaxial que permite a un ordenador conectado ser

escuchado por todos los que estén conectados al mismo bus> Redes en estrella que retransmitan lo que envía un ordenador a

todos los conectados a la misma red

‣ Permiten comunicaciones entre los conectadosRedes de Área Local

‣ También hay LANs basadas en conmutación y en anillos

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Introducción

Enlaces y tecnologias

‣ Redes InalámbricasMedio: el aire para transmitir radio, microondas, laser...

‣ punto a punto> Radioenlaces> Enlaces LASER

‣ medio compartido> WiFi> Bluetooth

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Introducción

Resumen

‣ Las tecnologías para comunicar dos extremos son objeto de otras asignaturas

‣ Nos interesa como se organiza la red y como funciona el software y el hardware que hace que funcione como red

‣ Lo fundamental es software: PROTOCOLOS

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Introducción

Hoy

‣ Introducción a esta asignatura‣ Introducción a Internet

Descripción a alto nivel de> componentes y estructura> principios básicos de funcionamiento> tipos de enlaces

‣ Arquitecturas de protocolos‣ Breve Historia de Internet

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Introducción

Protocolos

‣ Internet es una serie de elementos interconectados entre si, estos elementos corren programas

‣ Los programas deben comunicarse entre si para lograr aplicaciones y servicios

‣ Los protocolos ordenan esta comunicación de forma que sistemas programados por diferentes personas sean capaces de negociar y comunicarse

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Introducción

Protocolos

‣ ¿Qué es un protocolo?

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Protocolos humanos‣ “que hora es?”‣ preguntar en clase

reglas de comunicaciónmensajes específicosacciones de respuesta a los mensajes

Protocolos de red‣ ordenadores y programas‣ toda la comunicación de Internet controlada por protocolos

reglas de comunicaciónformato y tipo de los mensajes entre entidades de red, acciones como respuesta a los mensajes

Introducción

Protocolos

‣ Ejemplos

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Tienes hora?

Hola

Hola

Las 2:00

tiempo

GET http://www.tlm.unavarra.es

Conexión TCP

Conexión aceptada

pagina web

Introducción

Niveles de protocolos

‣ El software de red se organiza en torres de protocolosDiferentes funciones en cada nivel Cada nivel usa los servicios del nivel inferior para hablar con otros entes de su nivel y ofrecer un servicio al nivel superior

‣ Ejemplo:

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Envíos seguros

Envíos Envíos

Envíos seguros

Introducción

Cabeceras y PDUs

‣ Entidades de nivel N‣ Intercambian PDUs (protocol data units) de

nivel N con su homologo del mismo nivel en el otro extremo

‣ PDU nivel N transporta PDU de nivel N+1y añade una cabecera de nivel N

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N+1

N N

N+1

Introducción

Niveles de protocolos

‣ Funciones típicas de los niveles> Control de error> Control de flujo> Segmentación y reensamblado> Multiplexación

‣ Puede un nivel ofrecer un servicio orientado a conexión sobre un nivel que ofrezca datagramas?

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Error

retransmite

Introducción

Niveles de protocolos

‣ Nivel Físico: envía una corriente de bits al otro extremo de un enlace> Cuestiones físicas, conectores, modulación de los bits, cómo se envían los bits

con cada tecnología

‣ Nivel de enlace: envía tramas entre dos extremos de un enlace. Comunicación entre vecinos> Encapsulado de la información en tramas> Detección de errores> Establecimiento del enlace> Compartición del medio si no es punto-a-punto

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Físico

10101001....

Introducción

Niveles de protocolos‣ Nivel de red hacer llegar el mensaje al destino

Ofrece servicio de envío a cualquier nodo‣ Nivel de transporte

Ofrece servicio de mensajes o conexiones a las aplicaciones

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Red

Red

Red

RedRed

Red

Transporte

Transporte

Envía este paquetea este ordenador

Envía estos datosa este programa

Introducción

Modelo OSI

‣ ISO (International Standards Organization) propuso el modelo OSI (Open Systems Interconnection), basado en 7 capas

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7 Aplicación

6 Presentación

5 Sesión

4 Transporte

3 Red

2 Enlace

1 Físico

7 Aplicación

6 Presentación

5 Sesión

4 Transporte

3 Red

2 Enlace

1 Físico

3 Red

2 Enlace

1 Físico

Introducción

Internet

‣ Mientras OSI escribía su modelo, surgio Internet como red de interconexión de redes de area local

‣ Descripción con niveles estilo OSI...

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Aplicaciones

Transporte

Internet

Enlace

Físico

Niveles 1 y 2 permiten redes de área local (LAN)

Nivel de Interconexión de LANsLlamado por ello nivel de Internet equivalente al nivel 3 RedMás conocido comoInternet Protocol o IP

Transporte entre aplicaciones2 protocolos a elegirTCP o UDP

Protocolos TCP/IP

Introducción

Protocolos de Internet: TCP/IP

‣ La pila TCP/IP

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Nivel de Red IP

Transporte TCP /UDP

Ethernet Inalambricas

PPP

Envío entre ordenadores(direcciónes IP)

Envío entre aplicaciones/servicios(direcciónes IP + puertos)

Aplicaciones/servicios

Web Mail

Telnet Chat

Introducción

Historia de Internet 1961-1972

‣ En 1960s se propuso la conmutación de paquetes como alternativa a la red telefónicaPrimera publicación [Kleinrock 1961] en el MIT

‣ L. Roberts propuso el primer plan para ARPAnetIMP interface message processors (routers)

‣ 1969 primer IMP se instala en UCLAle siguen SRI, UCSB y UTAH

‣ En 1972 ARPAnet tiene ya unos 15 nodos

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SRI UTAH

UCLA

UCSB

UTAH

UCSB

SRI

UCLA

STAN

RAND

SDC

Illinois

BBN

MIT Lincoln

Harvard

CASE

Burroughs

CARN

Introducción

Historia de Internet 1972-1980‣ 1972 primer e-mail‣ 1973-74 Conexión a Europa

ARPA cambia de nombre a DARPA

van apareciendo tecnologías y redes de área local diferentes, ethernet, packetradio...

‣ V.Kerf and R.Khan trabajan en interconexión de redes aparece el termino Internetting1974 primer TCP

‣ 1978 TCP supone mucha carga a los routers. Se divide en TCP e IP‣ 1979 ARPANET tiene 200 nodos‣ 1980 Un nuevo nodo cada 20 dias

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Introducción

Historia de Internet 1980-1990

‣ 1982 TCP/IP estandar del DoD‣ 1983 MILNET para el trafico militar Completada transición a TCP/IP 4.2 BSD (Sockets)

‣ 1986 NSFNET entre centros de investigacion (enlaces a 56Kbps)‣ 1988 NSFNET promueve enlaces a T1 (1.544Mbps)

Intento de cambiar Internet a los protocolos OSI Un gusano (worm) bloquea internet

‣ 1989 Nace la “Web” 100000 máquinas conectadas

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Introducción

Historia de Internet 1990’s‣ 1990 ARPAnet deja de existir, NSFNET es el nuevo backbone‣ 1991 NSFNET promueve sus enlaces a T3 (44Mbps) Y permite la conexión de redes comerciales

‣ 1992 se funda la ISOC‣ 1993 NSF deja de fundar redes. Internet comercial 19000 redes Mosaic

‣ 1994 Decisión de no cambiar a OSI‣ 1995 NSFNET “decomisioned” Internet comercial 50000 redes

‣ 1998 google‣ 2005 youtube‣ 2012 IPv6 ??

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Introducción

Conclusiones

‣ Las Redes de Ordenadores se describen con sus arquitecturas de protocolos

‣ Modelo OSI con capas bien definidas y complicadas

‣ Modelo Internet con capas menos definidas y mas simples... es el que se utiliza

‣ A partir de ahora veremos las capas de protocolos TCP/IP

‣ Siguiente clase: el nivel de aplicación de Inet

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