SISTEMAS OPERATIVOS Y REDES 20011

SISTEMAS SISTEMAS OPERATIVOS Y REDES OPERATIVOS Y REDES

2001120011

Una arquitectura de red está definida Una arquitectura de red está definida por el conjunto de la topología, por el conjunto de la topología, mecanismo de transmisión, y un mecanismo de transmisión, y un protocolo el cual administra el protocolo el cual administra el mecanismo de transmisión.mecanismo de transmisión.

4. Network Architecture4. Network Architecture

4.1.1 Qué es un protocolo de red?4.1.1 Qué es un protocolo de red?

Un protocolo de red se usa para facilitar la transmisión de Un protocolo de red se usa para facilitar la transmisión de datos entre un sender (transmitter) y un receiver (recipient) datos entre un sender (transmitter) y un receiver (recipient) en una red de comunicación de datos de una manera en una red de comunicación de datos de una manera acordada. A medida que pasan los años varios diferentes acordada. A medida que pasan los años varios diferentes arquitecturas de redes han sido tratadas, la mas notables arquitecturas de redes han sido tratadas, la mas notables son:son:

i. i. ISO – OSI (Open Systems Interconected) Modelo ISO – OSI (Open Systems Interconected) Modelo de referencia (OSI-RM) de referencia (OSI-RM)ii.ii. IP (Internet Protocol) IP (Internet Protocol)iii.iii. ISO 8802.X (Para LANs y MANs- el mismo que ISO 8802.X (Para LANs y MANs- el mismo que IEEE 802.X) IEEE 802.X)

4. Network Architecture4. Network Architecture4.1 Network Protocol4.1 Network Protocol

Además de los protocolos mencionados existen cientos de Además de los protocolos mencionados existen cientos de vendedores de protocolos específicos tales como:vendedores de protocolos específicos tales como:a. IBM´s SNA (Systems Network a. IBM´s SNA (Systems Network Architecture)Architecture)b. DEC´s DNA (DEC Network b. DEC´s DNA (DEC Network Architecture)Architecture)Los cuales son propietarios y aún no son verdaderamente Los cuales son propietarios y aún no son verdaderamente interoperables.interoperables.Debido a que las redes actuales se expanden por el globo, Debido a que las redes actuales se expanden por el globo, es importante utilizar protocolos estándares para facilitar es importante utilizar protocolos estándares para facilitar comunicaciones de datos similares sobre redes que comunicaciones de datos similares sobre redes que pertenecen a diferentes operadores de redes para asegurar pertenecen a diferentes operadores de redes para asegurar la interoperabilidad. Este ha sido el principal objetivo de los la interoperabilidad. Este ha sido el principal objetivo de los cuerpos encargados de preparar estándares, tales como el cuerpos encargados de preparar estándares, tales como el ISO (International Standars Organisation), Internet ISO (International Standars Organisation), Internet Engineering Task Force (IETF), International Engineering Task Force (IETF), International Telecomunication Union (ITU), Institute of Electrical and Telecomunication Union (ITU), Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), American National Standars Electronic Engineers (IEEE), American National Standars Institute (ANSI) y el Foro ATM.Institute (ANSI) y el Foro ATM.



Arquitecturas en Capas de los protocolos desarrollados por Arquitecturas en Capas de los protocolos desarrollados por los cuerpos estándares:los cuerpos estándares:

ApplicationApplication

AplicationAplicationPresentatioPresentationn

SessionSession

TCPTCPTransportTransport

NetworkNetwork IPIP X.25-3X.25-3

LinkLink

Physical linkPhysical linkX.25-2X.25-2 LLC/MACLLC/MAC

PhysicalPhysical X.25-1X.25-1 PhysicalPhysical

ISO-OSI TCP/IP ITU-T IEEE 802.X

WAN LAN

La arquitectura de la familia IEEE 802 de La arquitectura de la familia IEEE 802 de standards para LANs y MANs.standards para LANs y MANs.


802.3

Physical

802.2 Logical Link Control (LLC)

802.1 Higher Layer Interface

MAC

LLC

802.3u

Fast

Ethernet CSMA/CD

100 Mbps

COAX

UTP

OF

10 Mbps

802.3z

Gigabit

Ethernet

802.5

Token

Ring

(FDDI)

802.4

Token

Bus

802.6

DQDB

MAN

802.7

Broad

Band

Tech

802.8

Optical

Fiber Tech

802.9

Integrated

Voice/

data

802.10

Secure

Data

Exchange

802.11

Wireless

Tech

802.12

VG-Any

LAN

(Demand

Priority)

UTP

STP

OF

100 Mbps

UTP

OF

1000 Mbps

COAX

1-10Mbps

OF

5-20 Mbsp

STP

4-16 Mbps

OF

100 Mbsp

COAX

OF

45-155

Mbsp

FDDI es un estándar desarrollado por ANSI-ASC FDDI es un estándar desarrollado por ANSI-ASC X3T9 (Acredited Estándar Comitee) y provee X3T9 (Acredited Estándar Comitee) y provee servicio especificados por las capas Data Link y servicio especificados por las capas Data Link y Physical ISO (ISO 9314).Physical ISO (ISO 9314).

Las características de FDDI son 100 Mbps de Las características de FDDI son 100 Mbps de velocidad de datos, uso de fibra óptica velocidad de datos, uso de fibra óptica ((multimode fibre, single mode fibre, low cost multimode fibre, single mode fibre, low cost fibre),fibre),el protocolo Token Ring style MAC y el el protocolo Token Ring style MAC y el concepto de reconfiguración. concepto de reconfiguración.

El FDDI estándar permite que el FDDI sea El FDDI estándar permite que el FDDI sea tranformado en otro medio físico tal como tranformado en otro medio físico tal como Twister Twister pair copper pair copper (CDDI). FDDI-II soporta protocolos (CDDI). FDDI-II soporta protocolos para transmisión de datos en real time.para transmisión de datos en real time.


IEEE 802.6 MAN standard especifica un protocolo IEEE 802.6 MAN standard especifica un protocolo DQDB el cual puede soportar tráfico de datos, voz DQDB el cual puede soportar tráfico de datos, voz y video. También puede soportar tráfico en y video. También puede soportar tráfico en ambas direcciones.ambas direcciones.

DQDB ha sido pensado para integrar datos y voz DQDB ha sido pensado para integrar datos y voz en el mismo equipamiento, por lo tanto reduce en el mismo equipamiento, por lo tanto reduce los costos administrativos y de mantenimiento.los costos administrativos y de mantenimiento.

Los nodos en una subred DQDB están conectados Los nodos en una subred DQDB están conectados a un par de buses que fluyen en direcciones a un par de buses que fluyen en direcciones opuestas y pueden operar en una de dos opuestas y pueden operar en una de dos topologías, llamadas topologías, llamadas Open BusOpen Bus o o Looped bus Looped bus..


Open Bus DQDB NetworkOpen Bus DQDB Network

Esta topología es similar a Ethernet.Esta topología es similar a Ethernet.


Head Head

MsgAck

Looped Bus Looped Bus

Esta topología es similar a Token ringEsta topología es similar a Token ring

Head


Los medios físicos más usados generalmente son:Los medios físicos más usados generalmente son:

1. Cables de Fibra Óptica1. Cables de Fibra Óptica2. Cables Coaxil2. Cables Coaxil3. Cables Unshielded Twisted Pair (UTP)3. Cables Unshielded Twisted Pair (UTP)4. Cables Shielded Twisted Pair (STP)4. Cables Shielded Twisted Pair (STP)

Hoy todos estos medios son usados para transportar datos Hoy todos estos medios son usados para transportar datos a velocidades de 100 Mbps. Solo las distancias que ellos a velocidades de 100 Mbps. Solo las distancias que ellos cubre son diferentes, por ejemplo la fibra óptica puede cubre son diferentes, por ejemplo la fibra óptica puede operar a una velocidad de gigabit por unos pocos operar a una velocidad de gigabit por unos pocos kilómetros mientras que UTP puede operar a 100 Mbps en kilómetros mientras que UTP puede operar a 100 Mbps en una distancia de 100 m sin repeaters.una distancia de 100 m sin repeaters.

4. Network Topology4. Network Topology4.2 Physical Media4.2 Physical Media

Internetworking indica el proceso de Internetworking indica el proceso de interconexión de computadores y sus redes para interconexión de computadores y sus redes para formar una única internet.formar una única internet.

Es decir, lograr que dos o más redes luzcan y Es decir, lograr que dos o más redes luzcan y trabajen como una.trabajen como una.

Recordemos que Internet es una internet y Recordemos que Internet es una internet y además usa TCP/IP.además usa TCP/IP.

TCP está orientado a conexión y provee un TCP está orientado a conexión y provee un transporte confiable.transporte confiable.

TCP es comúnmente asociado con IP( como su TCP es comúnmente asociado con IP( como su protocolo fundamental), es un protocolo protocolo fundamental), es un protocolo independiente de propósito general, que puede independiente de propósito general, que puede ser adaptado para usar con otros sistemas de ser adaptado para usar con otros sistemas de transporte.transporte.

5. Internetworking5. Internetworking

La popularidad de TCP ha dado como La popularidad de TCP ha dado como resultado ISO – TP4, el cual ha sido resultado ISO – TP4, el cual ha sido derivado de TCP. derivado de TCP.

TCP junto con IP, provee un envío TCP junto con IP, provee un envío confiable para tráfico de datos.confiable para tráfico de datos.

El protocolo TCP/IP ha llegado a ser el El protocolo TCP/IP ha llegado a ser el Standard de Standard de factofacto para interconexión de para interconexión de sistemas abiertos.sistemas abiertos.Es usado en el mundo académico, de Es usado en el mundo académico, de gobierno, instituciones privadas y gobierno, instituciones privadas y públicas.públicas.


Algunas de las razones para su amplia aceptación Algunas de las razones para su amplia aceptación son:son:

• Provee el grado más alto de interoperabilidad.Provee el grado más alto de interoperabilidad.• Abarca el conjunto más amplio de desarrolladores de sistemas.Abarca el conjunto más amplio de desarrolladores de sistemas.• Corre sobre mayor cantidad de diferentes tecnologías de red Corre sobre mayor cantidad de diferentes tecnologías de red

que cualquier otra serie de protocolo.que cualquier otra serie de protocolo.

A lo largo de los años UNIX, en nuestro caso A lo largo de los años UNIX, en nuestro caso LINUX, y TCP/IP han llegado a ser casi sinónimos. LINUX, y TCP/IP han llegado a ser casi sinónimos. Actualmente se ha convertido en parte del kernel Actualmente se ha convertido en parte del kernel del sistema operativo .del sistema operativo .

El S.O. corre un proceso separado para El S.O. corre un proceso separado para entrada/salida IP, TCP y para E/S UDP.entrada/salida IP, TCP y para E/S UDP.


En la construcción de internets se En la construcción de internets se usan los siguientes dispositivos de usan los siguientes dispositivos de hardware para interconectar hardware para interconectar networks:networks:

RepeatersRepeaters Bridges and SwitchesBridges and Switches Routers and BroutersRouters and Brouters GatewaysGateways


5. Internetworking5. InternetworkingUso de Componentes en relación al modelo ISO-OSIUso de Componentes en relación al modelo ISO-OSI

AplicaciónAplicación GatewayGateway AplicaciónAplicación

PresentaciónPresentación PresentaciónPresentación

SesiónSesión SesiónSesión

TransporteTransporte TransporteTransporte

RedRed RouterRouter RedRed

Data LinkData Link BridgeBridge Data LinkData Link

FísicaFísica RepeaterRepeater FísicaFísica

5. Internetworking5. Internetworking5.1. Repeaters5.1. Repeaters

Cuando dos redes necesitan ser conectadas al más bajo Cuando dos redes necesitan ser conectadas al más bajo nivel, es decir en la capa física, se usa el nivel, es decir en la capa física, se usa el repeater.repeater.

Simplemente toma los bits que llegan desde una red y Simplemente toma los bits que llegan desde una red y solamente los repite hacia la otra red.solamente los repite hacia la otra red.

Existen situaciones en las que los repeaters pueden tener Existen situaciones en las que los repeaters pueden tener que traducir entre dos diferentes formatos de capa física.que traducir entre dos diferentes formatos de capa física.Por ejemplo:Por ejemplo:

Desde una fibra óptica hacia un cable Desde una fibra óptica hacia un cable UTP UTP (Unshielded Twister Pair).(Unshielded Twister Pair).

Esto puede involucrar algún procesamiento de la señal Esto puede involucrar algún procesamiento de la señal recibida tal como la regeneración de señal para la recibida tal como la regeneración de señal para la eliminación del ruido. Un detalle es que el repeater pasa los eliminación del ruido. Un detalle es que el repeater pasa los datos recibidos sin tener en cuenta la información de la datos recibidos sin tener en cuenta la información de la direccióndirección..

Los Bridges and switches se usan para Los Bridges and switches se usan para interconectar las redes a la capa MAC interconectar las redes a la capa MAC (Medium Access Control).(Medium Access Control).

Generalmente los bridges y switches Generalmente los bridges y switches requieren que las redes a interconectar requieren que las redes a interconectar tengan idénticas capas MAC, aunque las tengan idénticas capas MAC, aunque las redes con diferentes pero de alguna redes con diferentes pero de alguna manera relacionadas pueden ser también manera relacionadas pueden ser también interconectadas.interconectadas.

5. Internetworking5. Internetworking5.2. Bridges and Switches5.2. Bridges and Switches

Los bridges operan nivel de la capa MAC por lo Los bridges operan nivel de la capa MAC por lo que pueden ser usados para el tráfico de que pueden ser usados para el tráfico de segmentos efectivamente filtrando el tráfico segmentos efectivamente filtrando el tráfico completo de un segmento desde otro, por lo completo de un segmento desde otro, por lo tanto así reducen el flujo de tráfico no deseado tanto así reducen el flujo de tráfico no deseado sobre segmentos de red.sobre segmentos de red.

A diferencia de un repeater, el cual replica A diferencia de un repeater, el cual replica señales eléctricas, los bridges replican paquetes.señales eléctricas, los bridges replican paquetes.

Los repeaters son superiores en el sentido que no Los repeaters son superiores en el sentido que no replican ruidos y errores o frames mal formados.replican ruidos y errores o frames mal formados.


Los bridges implementan reglas de CSMA/CD y aquí las Los bridges implementan reglas de CSMA/CD y aquí las colisiones y demoras de propagación permanecen aisladas sin colisiones y demoras de propagación permanecen aisladas sin afectar los segmentos de orden.afectar los segmentos de orden.

Para decirlo de otra manera: Cada puerto sobre un Bridge Para decirlo de otra manera: Cada puerto sobre un Bridge Ethernet o un switch está sobre un Ethernet o un switch está sobre un dominio de colisióndominio de colisión o capa o capa física separada.física separada.

Como un resultado un número casi arbitrario de segmentos Como un resultado un número casi arbitrario de segmentos Ethernet pueden ser conectados juntos con bridges, mientras Ethernet pueden ser conectados juntos con bridges, mientras que con repeaters el máximo número de segmentos es 5 que con repeaters el máximo número de segmentos es 5 (cinco) segmentos dando una longitud total de 2,5 Km. (cinco) segmentos dando una longitud total de 2,5 Km.

Puesto que los bridges esconden muchos detalles de Puesto que los bridges esconden muchos detalles de interconexión , un conjunto de segmentos con bridges actúan interconexión , un conjunto de segmentos con bridges actúan como una única Ethernet.como una única Ethernet.


Un Bridge puede ser usado para tomar una Un Bridge puede ser usado para tomar una decisión sobre cuáles frames hacer fordward decisión sobre cuáles frames hacer fordward desde un segmento a otro. Estos bridges reciben desde un segmento a otro. Estos bridges reciben el nombre de el nombre de

Adaptative BridgeAdaptative BridgeóóLearning BridgeLearning Bridge

Ellos aprenden en tiempo de ejecución cuáles Ellos aprenden en tiempo de ejecución cuáles hosts están conectados a qué segmentos. De ésta hosts están conectados a qué segmentos. De ésta manera un bridge adaptativo se construye sobre manera un bridge adaptativo se construye sobre la tabla de direcciones automáticamente sin la la tabla de direcciones automáticamente sin la intervención de humanos.intervención de humanos.


Los bridges se usan a menudo para mejorar la Los bridges se usan a menudo para mejorar la performance de una red sobrecargada, performance de una red sobrecargada, particionando la red efectivamente en particionando la red efectivamente en segmentos.segmentos.

El tipo de bridges que se usan en LANs CSM/CD El tipo de bridges que se usan en LANs CSM/CD son conocidos como son conocidos como bridges transparentesbridges transparentes (IEEE (IEEE 802.1D), debido a que su presencia no es visible 802.1D), debido a que su presencia no es visible a las estaciones. a las estaciones.

El tipo de bridges usados para interconectar El tipo de bridges usados para interconectar Token Rings son llamados Token Rings son llamados Source routing bridgesSource routing bridges (IEEE 802.5) y la información de routing es (IEEE 802.5) y la información de routing es provista por la estación fuente (source).provista por la estación fuente (source).


Los routers interconectan redes a nivel de Los routers interconectan redes a nivel de la capa de red (nivel 3 en ISO-RM y la capa la capa de red (nivel 3 en ISO-RM y la capa IP de la familia TCP/IP) y ejecuta funciones IP de la familia TCP/IP) y ejecuta funciones de routing.de routing.

Este es el principal bloque de construcción Este es el principal bloque de construcción en internetworking que usa IP. en internetworking que usa IP.

La mayoría de los routers ahora soportan La mayoría de los routers ahora soportan al menos uno de los protocolos de routing al menos uno de los protocolos de routing multicast, lo que es una funcionalidad multicast, lo que es una funcionalidad esencial para soportar el envío de datos esencial para soportar el envío de datos Real Time sobre IP.Real Time sobre IP.

5. Internetworking5. Internetworking5.3. Routers5.3. Routers

Por razones de la performance la Por razones de la performance la funcionalidad de un bridge y un funcionalidad de un bridge y un router se combinan para formar un router se combinan para formar un Brouter.Brouter.

Siempre que sea posible usar un Siempre que sea posible usar un Brouter para hacer el Bridge de datos Brouter para hacer el Bridge de datos es más eficiente que usar un router. es más eficiente que usar un router.

5. Internetworking5. Internetworking5.3. Routers5.3. Routers

Los Gateways son usados cuando se desea Los Gateways son usados cuando se desea interconectar redes con arquitecturas interconectar redes con arquitecturas completamente diferentes, a nivel de completamente diferentes, a nivel de capas más altas que la capa de red y con capas más altas que la capa de red y con la necesidad de traducción de protocolosla necesidad de traducción de protocolos

Un ejemplo típico es interconectar dos Un ejemplo típico es interconectar dos redes basadas en la familia TCP/IP y FTAM redes basadas en la familia TCP/IP y FTAM sobre OSI.sobre OSI.

Cabe aclararCabe aclarar: se requiere gateways de : se requiere gateways de diferente nivel de aplicación para cada diferente nivel de aplicación para cada aplicación soportada a través de las redes aplicación soportada a través de las redes interconectadas.interconectadas.

5. Internetworking5. Internetworking5.4. Gateways5.4. Gateways

La multiplicidad de los medios de La multiplicidad de los medios de transmisión y protocolos usados en transmisión y protocolos usados en las redes de hoy requiere el uso de las redes de hoy requiere el uso de repeaters y bridges multiport, como repeaters y bridges multiport, como así también routers multiprotocol los así también routers multiprotocol los cuales soportan más de un stack de cuales soportan más de un stack de protocolo.protocolo.

5. Internetworking5. Internetworking5.5. 5.5. Multiport-Multiprotocol DeviceMultiport-Multiprotocol Device

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