Xarxes i Serveis

   

Xarxes i Serveis

Introducció

Universitat Pompeu Fabra

Part of the material used for this slides has been obtained from:Computer Networking: A Top Down Approach , 4th edition. Jim Kurose, Keith Ross. Addison-Wesley, July 2007.

Xarxes i Serveis

   

Xarxa

Camí: d=2 Km, vprop=20 Km/hora, Vtx=4 cotxes/minut, 1 carril x els 2 sentits, Moltes corves

Carretera: d=30 Km, vmax=60 Km/hora, Vtx=4 cotxes/minut,2 carrils x 1 per cada sentit, sotracs

Carretera: d=500 m, Vtx=6 cotxes/minut, vmax=80 Km/hora1 carril x els 2 sentits,

Carretera: d=50 Km, Vtx=6 cotxes/minut, vmax=100 Km/hora, 1 carril x cada sentit,

Camí: d=10 Km, Vtx=1 cotxes/minut, 1 carril x cada sentit,vmax=30 Km/hora, sotracs

Autopista: d=600 Km, Vtx=24 cotxes/minut, vmax=200 Km/hora, 8 carrils x 4 per cada sentit,congestionada

Autopista: d=1200 Km, Vtx=44 cotxes/minut, vmax=200 Km/hora6 carrils x 3 per cada sentit,Autopista: d=400 Km, 

Vtx=14 cotxes/minut, vmax=180 Km/hora8 carrils x 4 per cada sentit,

Rotondes +control de tràfic

Vtx = cotxes que poden “entrar” a la carretera per minut

Xarxes i Serveis

   

Xarxa

Host

RouterEnllaç: d=2 Km, C=400 Kbps, vprop=2E8 m/sHalf­duplex, BER=1E­5 (telefònic)

Enllaç: d=200 Km, C=1 Gbps, vprop=3E8 m/sFull­duplex, BER=1E­12 (fibra òptica)

BER = Probabilitat que 1 bit d'un paquet arribi al receptor erroni

Enllaç

Xarxes i Serveis

   

Xarxa

Host

RouterEnllaç: d=2 Km, C=400 Kbps, vprop=2E8 m/sHalf­duplex, BER=1E­5 (telefònic)

Enllaç: d=200 Km, C=1 Gbps, vprop=3E8 m/sFull­duplex, BER=1E­12 (fibra òptica)

BER = Probabilitat que 1 bit d'un paquet arribi al receptor erroni

Enllaç

Switch

Xarxes i Serveis

   

El procés de comunicació

Xarxes i Serveis

   

Multiples salts (Multi­hop)

● Com podem fer­li arribar un missatge a algú amb qui no podem parlar directament? 

● Podem fer servir “persones” que facin d'intermediaris. 

● Intermediari = Persona que “forwardeja” el missatge cap al destí.● Això és com funciona una xarxa de comunicacions.

● Persones Normals: generen missatges cap a una altra persona normal.

● Persona Intermediaria: rep missatges I els forwardeja cap al seu destí.

Xarxes i Serveis

   

Components d'Internet

● milions de dispositius: hosts = sistemes finals que executen les aplicacions.

● Enllaços de comunicació: fibra, coure, radio, satèlit.

● Routers: reenvien (forward) paquets.

●Switchs: commutadors / concentradors / (de)-multiplexadors.

Xarxes i Serveis

   

Internet: plataforma per a que les aplicacions (usuaris) es comuniquin

● Aplicacions en xarxa:●  Web, VoIP, email, games, e­

commerce, file sharing

● Serveis de comunicació proporcionats a les aplicacions:

– 1. transmissió de dades fiable

– 2. “best effort” (el millor que es pugui, sense garantir fiabilitat)

Xarxa

Aplic Aplic

Aplic

La xarxadona un servei de“transport de dades” a les aplicacions

AplicAplic

Avui, Internet només ofereix dos serveisde transport de dades a les aplicacions!

Xarxes i Serveis

   

Objectiu d'una xarxa de comunicacions

● Moure dades (informació) d'un punt A a un punt B.● A és l'origen.● B és el destí.

… directament (si A i B es veuen) o a través d'altres nodes (relays) en cas contrari.

Xarxes i Serveis

   

Estructura “Física” d'Internet

Xarxes i Serveis

   

Estructura d'Internet● Perifèria / Xarxa Local: el que tenim a “casa/empresa/universitat”, fins al router 

ADSL o altre dispositiu.

● Hosts (ordinadors, mòbils, impresores en xarxa, etc.). Si tenim més d'un dispositiu també s'inclou com es connecten entre ells i com comparteixen l'enllaç a “Internet” (LAN, WIFI, Blueetooth).

● Xarxa d'accés (access): el que ens connecta el que tenim a casa amb Internet.

● Enllaços / Tecnologies / Solucions entre la xarxa local i la xarxa troncal.

● Inclou: Cablejada (ADSL, Fibra òptica) / Sense fils (3G/4G).

● Xarxa troncal (core)

● Routers.

● Cablejada (fibra òptica).

Xarxes i Serveis

   

Estructura d'Internet

Xarxes i Serveis

   

Internet: Xarxa de Xarxes 

Xarxes i Serveis

   

Traffic at Catnix

Catalunya Neutral Internet Exchange Point●El Punt Neutre CATNIX (Catalunya Neutral Internet Exchange) va nèixer el 7 d'abril de 1999, a iniciativa del llavors Comissionat per a la Societat de la Informació, per interconnectar operadors de telecomunicacions, proveïdors d'Internet i la comunitat científica catalana. L'objectiu és encaminar localment el tràfic d'Internet de manera que els usuaris finals rebin un millor servei en reduir el camí que la informació ha de recòrrer des de que es demana (a través del web, de l'ftp, etc.) fins que es rep. 

●http://www.catnix.net/

CatnixXarxa

AXarxa

B

Xarxa C

Xarxes i Serveis

   

Traffic at Catnix

The statistics were last updated Monday, 24 March 2008 at 18:10

Xarxes i Serveis

   

Bits, Packets and Queues(Bits, paquets i cues)

Xarxes i Serveis

   

Paquet

● Grup de bits

● Dues parts:

– Capçaleres (headers): informació sobre les dades que s'envien. Per exemple, 

● La longitud del paquet.● Qui l'envia i qui ho rep (nom origen I destí)● La informació que es posa a el sobre.

– Dades útils (payload): dades que es volen enviar● El contingut del sobre.

10100111010010         101011100111010101010101010101010101111110101

L = Lcapçalera + Ldades [bits]

A packet is a sequence of bits {0,1} of length L which contains all the needed information (headers) to reach its destination.

Xarxes i Serveis

   

Commutació de paquets

Access Point

PC

Web Server

VoIP/WLANphone

VoIP/WLANphone

Router A

Switch

ADSL/Switch

Router C

Router B

VoIP phone

Access Point

PC

Web Server

VoIP/WLANphone

VoIP/WLANphone

Router A

Switch

ADSL/Switch

Router C

Router B

VoIP phone

La unitat operacional d'Internet es el paquet

Xarxes i Serveis

   

Internet: una xarxa de cues

Access Point

PC

Web Server

VoIP/WLANphone

VoIP/WLANphone

Router A

Switch

ADSL/Switch

Router C

Router B

HTTP request

HTTP response

HTTP request Web Server

PC clientsHTTP response

Router A Router B Router C

Router C Router B

Xarxes i Serveis

   

Protocols

Xarxes i Serveis

   

Què és un protocol?

● Tota l'activitat d'Internet és governada per protocols.

● Un protocol:

● Defineix el format dels paquets.

– Idioma que s'utilitza.● Defineix l'ordre en que s'han d'enviar els paquets entre un origen i un destí 

per que aquests es puguin entendre.

– Abans de començar a parlar del “tema”, dir “hola”.● Defineix que ha de fer el receptor d'un cert tipus de paquet.

– Si algú et diu hola, respon amb un altre “hola” (sempre i quan no hagis dit hola tu abans).

Xarxes i Serveis

   

Exemple

Un protocol entre humans i un protocol entre hosts

Les xarxes han sigut dissenyades per persones i, per tant, en moltes coses actuen com a tals (és a dir, aplicant el sentit comú s'entenen moltes coses).

Xarxes i Serveis

   

Què han de fer els protocols?

● Per exemple: Assegurar que les dades que s'envien des de l'origen arriben al destí.

– Que fem si es perd un paquet?● El conjunt de funcions que han de fer els protocols es divideixen en 

nivells (protocol stack).

● Modularitat per a garantir facilitat de disseny● El protocol de nivell X del node A només parla (a través de les 

capçaleres) amb el protocol de nivell X del node B.

Xarxes i Serveis

   

Pila de Protocols d'Internet – TCP/IPInternet Protocol Stack ­ TCP/IP

application: les aplicacionsFTP, SMTP, HTTP

transport: comunicació entre aplicacionsTCP, UDP

network: busca els camins per arribar al destí IP, routing protocols

link: comunicació entre dos elements veïns Ethernet, WLANs

physical: transmissió dels bits sobre el medi

Xarxes i Serveis

   

Pila de Protocols d'Internet

­ Cada nivell de l'stack (pila) afegeix les sevespròpies capçaleres.­ Quan es rep un paquet, cada nivell només mira les capçaleres del seu propi nivell.

Capçaleres

Xarxes i Serveis

   

Pila de Protocols d'Internet

Xarxes i Serveis

   

Exemple (1)

Emissor

Nivell A(Afegeix nº de seq de 4 bits

a cada paquet per que elReceptor sàpiga si els rep tots)

Nivell C(Transforma els bits en 

un senyal que es pugui enviarper el cable telefònic)

Cable telefònic

Receptor

Nivell A(Mira el nº de seqüència delpaquet per veure si rep el

paquet que espera)

Nivell B(Transforma el senyal rebutdel cable telefònic en bits)

Nivell B(Afegeix N bits de paritat per 

control d'errors)

Nivell B(Fa servir els bits de paritat

per veure si hi ha errors)

Si hi haErrors en el paquet, el “llença”

Si no hi ha, envia el paquet cap el nivell A

Tant si és el que esperacom no, l'envia al receptor

Lh  +  Ld

Xarxes i Serveis

   

   Exemple (2)

Emissor

Nivell A(Afegeix nº de seq de 4 bits

a cada paquet per que elReceptor sàpiga si els rep tots)

Nivell C(Transforma els bits en 

un senyal que es pugui enviarper la fibra òptica)

Fibra òptica

Receptor

Nivell A(Mira el nº de seqüència delpaquet per veure si rep el

paquet que espera)

Nivell B(Transforma el senyal rebut

de la fibra òptica en bits)

Nivell B(Afegeix N bits de paritat per 

control d'errors)

Nivell B(Fa servir els bits de paritat

per veure si hi ha errors)

Si hi haErrors en el paquet, el “llença”

Si no hi ha, envia el paquet cap el nivell A

Tant si és el que esperacom no, l'envia al receptor

Lh  +  Ld

Canviem el cable telefònic per una fibra òptica. ­ Cal canviar el nivell C? Si­ Cal canviar el nivell A o el nivell B? No!!

Xarxes i Serveis

   

  Un enllaç és com una tuberia per on viatgen els bits

Emissor

Nivell A(Afegeix nº de seq de 4 bits

a cada paquet per que elReceptor sàpiga si els rep tots)

Receptor

Nivell A(Mira el nº de seqüència delpaquet per veure si rep el

paquet que espera)

Nivell B(Afegeix N bits de paritat per 

control d'errors)

Nivell B(Fa servir els bits de paritat

per veure si hi ha errors)

Si hi haErrors en el paquet, el “llença”

Si no hi ha, envia el paquet cap el nivell A

Tant si és el que esperacom no, l'envia al receptor

Lh  +  Ld

Xarxes i Serveis

   

Retransmissionssalt a salt

DeteccióD'Errors

Forwarding Routing

ControlCongestió

RetransmissionsExtrem­extrem

Nivell Físic

Aplicacions

Adreçament IPRouting Internet Protocol

Assignació de PortsTCP i UDP

Adreçament MACBits de Paritat/CRCsStop and Wait, Selective Repeat

Client Servidor/P2PQualitat de ServeiTràfic Rígid i Elàstic

Adreçament

DeteccióPèrduaPaquets