1 Programación Java y Desarrollo de AplicacionesModulo 1 Arquitectura de ordenadores Tema 3 Redes de computadores
2 Índice Introducción Técnicas de conmutación Arquitectura de redesEl modelo OSI El modelo TCP/IP OSI Vs. TCP/IP Internet WWW Páginas Web Evolución histórica Situación actual Ejercicio página web
3 Introducción ¿Qué es una red de computadores? Conjunto de nodos interconectados entre sí mediante un enlace utilizando protocolos de comunicaciones. Nodo: localización física de un proceso. Enlace (o medio físico): vínculo entre dos nodos, a través del cual fluye la información. Protocolo: conjunto de reglas previamente establecidas que definen procedimientos para que 2 ó más procesos intercambien información.
4 Introducción
5 Introducción ¿Por qué usar redes? Primeros objetivos:Compartimiento de recursos Fiabilidad Ahorro económico Hoy día, más allá: Procesamiento distribuido Aplicaciones multimedia Comercio electrónico ...
6 Introducción Clasificación de las redes Clasificación según topologíaClasificación según ámbito geográfico Clasificación según técnica de conmutación aplicada
7 Introducción Clasificación según topología Física y Lógica Bus AnilloAnillo doble Estrella Estrella extendida Árbol o jerárquica Malla completa Red celular Híbrida
8 Introducción Aspectos a tener en cuenta de cada topologíaAspectos Positivos Cuántos equipos tienen acceso en un momento concreto a la información. Seguridad Aspectos negativos Colisiones Coste Mantenimiento
9 Introducción Clasificación geográfica PAN (Personal Area Network)Distancias menores a 10 m Weareable computer LAN (Local Area Network) Distancias de hasta 100 km De ámbito privado y corporativo Se distinguen por su: tamaño limitado, tecnología de transmisión y topología MAN (Metropolitan Area Network) Similar a LAN, pero en el ámbito de una ciudad No contiene elementos de conmutación Diseño estandarizado en DQDB (Dual Queue Dual Bus) [IEEE 802.6] WAN (Wide Area Network) Distancias mayores a 100 km Requiere elementos de conmutación Conecta diferentes LANs
10 Introducción Clasificación por técnicas de conmutaciónRedes conmutadas o punto a punto La información pasa por nodos intermedios desde el origen al destino Multiplicidad de caminos Redes por difusión o de broadcasting Hay un solo canal de comunicación compartido Uno Tx y el resto Rx Unicast: la información sólo se procesa en un destino Multicast: la información se procesa en varios destinos Broadcast: la información se procesa en todos los nodos que Rx
11 Técnicas de conmutación¿Qué son? Mecanismos para establecer un camino de intercambio de datos Tipos: Conmutación de circuitos Conmutación de mensajes Conmutación de paquetes
12 Técnicas de conmutaciónConmutación de circuitos Establece un circuito físico dedicado entre ambos extremos de la transmisión. Orientada a la comunicación por voz. Ejemplos: Red Telefónica Conmutada (RTC) Red Digital de Servicios Integrados (RDSI) Fases de operación: Establecimiento del circuito: reserva de recursos Transferencia de datos: “directa” entre origen y destino Desconexión del circuito: Txor o Rxor liberan el canal
13 Técnicas de conmutaciónConmutación de Circuitos La información solo puede ser enviada cuando quien efectúa la llamada se da cuenta que ésta ha sido establecida. Puede utilizarse para la transmisión de datos, pero: Canal ocupado aunque no se transmita. Retraso introducido por el establecimiento de la conexión.
14 Técnicas de conmutaciónConmutación de Mensajes En la transmisión se establecen una serie de enlaces punto a punto. El mensaje se envía al nodo de conmutación directamente conectado al nodo que acaba de recibir el mensaje, este nodo: ALMACENA el mensaje VERIFICA los errores ENCUENTRA la mejor línea de envío ENVIA el mensaje La línea se encuentra libre para ser usada por otros mensajes mientras el próximo nodo efectúa el proceso. No hay límite en tamaño de los mensajes, pero: Los conmutadores deben contar con suficiente memoria Un solo mensaje muy largo puede acaparar una línea de conmutador a conmutador durante un tiempo considerable ¿tráfico interactivo?
15 Técnicas de conmutaciónConmutación de Paquetes Es la técnica más comúnmente utilizada en comunicación de datos. Los mensajes son divididos en submensajes de igual longitud denominados paquetes. Cada paquete se enruta de manera independiente de fuente a destino: Los paquetes podrían alcanzar el destino por diferentes caminos Pueden llegar al destino en diferente orden La fragmentación del mensaje en paquetes se realiza en el nodo fuente antes de enviarlo por la red.
16 Técnicas de conmutaciónLos paquetes incluyen información de control para que la red pueda realizar el encaminamiento (routing). Ventajas: reduce retrasos requiere menos capacidad de almacenamiento dentro de los nodos intermedios aprovecha mejor los recursos de transmisión Técnicas de conmutación de paquetes: Modo datagrama Modo circuito virtual
17 Arquitectura de Red Arquitectura de redOrganismos estandarizadores organizan grupos de trabajo para reducir la complejidad: Para afrontar el diseño y el estudio Cada grupo se encarga de una capa o nivel Cada capa agrupa un conjunto de funciones bien definidas Arquitectura de red: conjunto de capas y protocolos Características de las arquitecturas de red: Definen protocolos, estándares y formatos de mensajes Establecen reglas para el desarrollo de productos Están sometidas a evolución y cambio continuos
18 Arquitectura de Red Arquitectura de redOrganismos estandarizadores organizan grupos de trabajo para reducir la complejidad: Para afrontar el diseño y el estudio Cada grupo se encarga de una capa o nivel Cada capa agrupa un conjunto de funciones bien definidas Arquitectura de red: conjunto de capas y protocolos Características de las arquitecturas de red: Definen protocolos, estándares y formatos de mensajes Establecen reglas para el desarrollo de productos Están sometidas a evolución y cambio continuos
19 Arquitectura de red Diseño de arquitectura de redLa comunicación extremo a extremo se descompone en niveles para separar funciones distintas, de modo que: Exista una capa para funciones diferenciadas y definidas Se minimice el flujo entre distintas capas Sea posible normalizar fácilmente la interfaz entre capas Se busque un compromiso entre un número grande (diferenciación de funciones) y manejable (simplicidad) de capas La jerarquización en capas implica: Cada capa realiza un conjunto de funciones, resolviendo un problema diferente de la comunicación Cada capa se sustenta en la capa inmediatamente inferior Cada capa proporciona servicios a la capa inmediatamente superior Los cambios en una capa no implicarán cambios en las otras capas
20 Arquitectura de red ¿Por qué usar diseño estructurado?Reduce la complejidad del desarrollo Estandariza interfaces Facilita la técnica modular Asegura la interoperabilidad de la tecnología Acelera la evolución Simplifica la enseñanza y el aprendizaje
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22 El modelo OSI Propuesto por ISO (International Organization for Standardization) en 1977 Versión final: ISO 7498 (1984) OSI (Open Systems Interconnection) es un modelo, no una implementación Describe 7 niveles
23 El modelo OSI En redes se pretende proporcionar un transporte fiable de datos entre usuarios finales de red y soportar una comunicación significativa entre ambos. Esos usuarios pueden ser humanos o procesos, éstos últimos residen en el nivel superior o de aplicación. Si fuera necesaria una traducción entre las representaciones de los datos de las aplicaciones, ésta se realizaría por las funciones del nivel de presentación. Habrá una serie de funciones dedicadas a organizar la relación entre los usuarios finales, estableciendo la conversación, los turnos de palabra, los asentimientos, controlando el intercambio de datos, etc. De todo esto se encarga el nivel de sesión.
24 El modelo OSI Un nivel facilitará a los usuarios la apariencia de que hay un conducto de comunicación (conexión lógica) entre los usuarios finales o extremos, que maneje correctamente los flujos de información, es el nivel de transporte. El nivel encargado de proporcionar el camino real a través del cual irán los datos por los diferentes nodos es el nivel de red. El nivel de enlace se encargará de que los mensajes entre dos puntos del camino lleguen sin errores, independientemente de la tecnología de transmisión física utilizada. Por último, el nivel físico contiene las funciones que traducen la información lógica en fenómenos físicos capaces de transmitirse. Se refiere a las especificaciones mecánicas, eléctricas, funcionales y de procedimientos de la transmisión física.
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27 El modelo OSI Críticas Momento poco adecuado:Tardó mucho en desarrollarse. Tecnología inadecuada: Algunos niveles vacíos, otros muy densos. Muy complejo, difícil de implementar e ineficiente. Implementaciones inadecuadas: Enormes y lentas. Política inadecuada: Muy ligado a instituciones gubernamentales.
28 Modelo TCP/IP ARPAnet, red experimental del DoD en ambiente universitario: sobre líneas telefónicas alquiladas. Se unieron redes satélite y radio y aparecieron los primeros problemas de interconexión. Se crea el modelo de referencia TCP/IP en 1974 Capacidad de conexión de múltiples redes de una manera sencilla. Exigencia de permanencia de la comunicación mientras funcionan los host extremos. En los 90, ante la no implementación de OSI, el DoD ordenó la implementación de TCP/IP en todas sus adquisiones
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31 Modelo TCP/IP CríticasA la hora de implementar no distingue claramente servicio, interfaz y protocolos Mala guía para diseño de nuevas redes No es un modelo general No describe cualquier pila de protocolos Se trata de una implementación concreta No se distinguen las capas física y de enlace de datos No es un modelo apropiado a seguir
32 Osi Vs TCP/IP ¿En qué se parecen? ¿En qué se diferencian?Describen una arquitectura jerárquica en niveles. La funcionalidad de las capas guardan “cierta” correspondencia. ¿En qué se diferencian? OSI se fundamenta en los conceptos de Servicios, Interfaces y Protocolos, mientras que en TCP/IP se obvian. En OSI se ocultan mejor los protocolos mayor modularidad e independencia OSI se desarrolló teóricamente antes de la implementación de los protocolos, mientras que en TCP/IP primero se implementaron los protocolos y el modelo no era más que su descripción La cantidad de capas de cada modelo es diferente en ambos En OSI, a nivel de red se permite comunicación o.c. y n.o.c. y a nivel de transporte sólo o.c. En TCP/IP, a nivel de red se permite sólo la comunicación o.c. y a nivel de transporte se permiten ambos.
33 Internet: WWW La World Wide Web, es un sistema de documentos de hipertexto o hipermedios enlazados y accesibles a través de Internet. Con un navegador web, un usuario visualiza sitios web compuestos de páginas web que pueden contener texto, imágenes, videos u otros contenidos multimedia, y navega a través de ellas usando hiperenlaces.
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35 Página Web Una página Web, también conocida como una página de Internet, es un documento electrónico adaptado para la Web, pero normalmente forma parte de un sitio Web. Su principal característica son los hipervínculos de una página, siendo esto el fundamento de la Web. Una página Web está compuesta principalmente por información (sólo texto o módulos multimedia) así como por hiperenlaces; además puede contener o asociar datos de estilo para especificar cómo debe visualizarse, y también aplicaciones embebidas para hacerla interactiva. Las páginas Web son escritas en un lenguaje de marcado que provea la capacidad de manejar e insertar hiperenlaces, generalmente HTML.
36 Página Web HTML, siglas de HyperText Markup Language (Lenguaje de Marcado de Hipertexto), es el lenguaje de marcado predominante para la elaboración de páginas web. Es usado para describir la estructura y el contenido en forma de texto, así como para complementar el texto con objetos tales como imágenes. HTML se escribe en forma de "etiquetas", rodeadas por corchetes angulares (<,>). HTML también puede describir, hasta un cierto punto, la apariencia de un documento, y puede incluir un script (por ejemplo Javascript), el cual puede afectar el comportamiento de navegadores web y otros procesadores de HTML.
37 Página Web Aplicaciones Web Página Web interfazLa aplicación funciona en el servidor Está escrita en un lenguaje de programación imperativo
38 Internet: Evolución históricaUn poco de historia 1957 El DoD de EEUU crea ARPA 1962 Primeros trabajos de Paul Barand (RAND) en redes de conmutación de paquetes 1967 Larry Roberts publica el primer artículo sobre ARPANET 1969 ARPANET se instala en varias universidades estadounidenses Década 70 Se extiende el uso de los circuitos digitales integrados; primeras computadoras personales digitales 1973 Primeros experimentos con TCP/IP Década 80 Se extiende el uso de computadores personales y minicomputadores basados en Unix 1981 El término Internet es utilizado para hacer referencia a un conjunto de redes interconectadas 1982 ISO saca a la luz el modelo de referencia OSI 1983 TC/IP empieza a ser considerado un lenguaje universal en Internet 1986 Comienza el desarrollo de NSFNET principal red troncal de Internet (EEUU) 1989 El número de usuarios conectados a Internet excede los 1990 ARPANET se convierte en Internet 1991 Nace el WWW (World Wide Web) 1992 Se funda la Internet Society. El número de usuarios excede el millón 1996 El número de usuarios excede los 10 millones 1998 Se crea el IANA (Internet Assigned Number Authority). Internet 2 viene de camino Década 90 Hasta la actualidad, el número de usuarios en Internet crece de forma exponencial 1999 La red backbone de Internet 2 desarrolla IPv6. Convergencia multimedia 2001 El número de usuarios excede los 110 millones 2004 En el segundo trimestre del año, el número de usuarios se sitúa en torno a los 729 millones
39 Internet: Situación actual¡¿¡¿ ... ?!?!