Tópicos y definiciones de estructura de redes

Les dejo algunas definiciones respecto a estructura de redes de computadores, apuntes que escribí para estudiar en la Universidad. Un saludo,

Rodrigo

13 Ene 2010

**Layers**

Cada layer tienen funcionalidades especificas. Se van agregando cabeceras que se generan a partir del protocolo.
EL PROTOCOLO DEFINE LA CABECERA

Las Layers solo se relacionan de Layer a Layer o entre Layers vecinas

Max datos 1500B
Min datos 64B

Jumbo pack: Paquete muy grande sin ser trozado que satura la red, generando asi un cuello de botella

NO hay relaciones cruzadas, es decir layer 7 cliente se entiende con layer 7 servidor



**Design Issues for the Layers**

Direccionar: Fisico (no modificable, es duro no flexible), Logico (totalmente modificable y flexible)

Errores:Siempre esta expuesto a errores.

Flow Control: Fraccionar archivos para ser enviados en paquetes mas pequeños

Multiplexing: Mux cada aplicacion (ej. firefox, torrent, msn) para que todos pasen por el unico canal

Routing: Conmutar y enrutar el paquete al posible camino de destino. Si hay varias interfaces posibles, el router verificará que camino es el mejor, más rapido.




**Routers**

Tipos:
1)Router que envía por 2 caminos distintos los paquetes (creo que es malo)

2)Router que fracciona archivos, QoS y se envían a destino

BORDES: Routers con mayores prestaciones, capaz de enmarcar y etiquetar paquetes. Fuera de los bordes (nucleo) importa solo pasar la info. Al enrutar, se le pregunta al borde, la data es fraccionable?, si se puede, el otro borde debe ser capaz de juntar la data.




**Orientado a la Conexion o no***

Orientado a la conexion:Se dice que un servicio de comunicación entre dos entidades es orientado a conexión cuando antes de iniciar la comunicación se verifican determinados datos (disponibilidad, alcance, etc.) entre estas entidades y se negocian unas credenciales para hacer esta conexión más segura y eficiente.
Se hace:

Listen (google escucha la peticion)
Connect
Receive
Send
Disconnect

No orientado a la conexion:El dispositivo en un extremo de la comunicación transmite los datos al otro, sin tener que asegurarse de que el receptor esté disponible y listo para recibir los datos. El emisor simplemente envía un mensaje dirigido al receptor.



**Capas OSI**

Antiaguamente no había estandarización de protocolos, eran redes propietarias. OSI (Open system interconection) modelo abierto se maneja por capas.


Resumen de capas:

Layer 1 (física): Capacidades y medio físico. Puros bits indistinguibles, solo interesa mover el stream de 1 y 0 por el medio físico. i.e Le tiene que decir al Tx que solo acepta 10Mbps
Layer 2 (Data-link): Topología, forma de acceso e ID física (i.e MAC)
Layer 3 (Network): ID Logica y enrutamiento (i.e IP host)
Layer 4 (Transport): Dosificacion y control de flujo, aceptar los datos enviados, fraccionar, responsable del end-to-end error recovery and control de flujo. Asegura si se ha completado la transferencia de data
Layer 5 (Session): Elemento de control de sesion, manejar conexión entre aplicaciones (i.e subir la voz, llamar la atencion) (i.e si hay descarga, este indica el porcentaje completado)
Layer 6 (Presentacion) : Tipo y características de la info. ¿Está encriptado,es imagen, video, voz, ZIP??, como transform data into the form that the application layer can accept,
Layer 7 (Aplicacion) : Existe interacción con el usuario y se desarrolla una interfaz gráfica. ¿Como se le van a entregar los datos a la aplicación? Pantalla? Iconos? file transfers, e-mail, and other network software services, Telnet and FTP are applications that exist entirely in the application level.


**TCP/IP**

TCP/IP 4 Layers en total y modelo simplificado del OSI
OSI 7 Layers en total

Layer 1 (Phisycal) y Layer 2 (Data-link) son fucionadas un una layer (layer 1) llamada "Home-to-network"
Layer 3 (Network) se llama "Internet" (Layer 2)
Layer 4 (Transport) es lo mismo pero en Layer 3 "Transport"
Layer 5 (Session) y Layer 6 (Presentacion) no estan presentes en el modelo
Layer 7 (Application) es lo mismo pero en Layer 4 "Application"




**ARPANET**

La red de computadoras ARPANET medio de comunicación para los diferentes organismos del país en USA.

**Backbone**

Es el principal conducto que permite comunicar segmentos entre sí. backbone se refiere a las principales conexiones troncales de Internet. Está compuesta de un gran número de routers comerciales, gubernamentales, universitarios y otros de gran capacidad interconectados que llevan los datos a través de países, continentes y océanos del mundo.

**Ad-hoc**

Grupo de equipos que se comunican cada uno directamente con los otros a través de las señales de radio sin usar un punto de acceso.


** Capa 1 Fisica - Physical **

Medio Fisico y capacidades de la linea. Son datos indistinguibles, solo interesa mover el stream por el medio fisico. (e.g. Le tiene que decir al Tx que solo acepta 100 Mbps y el HUB). Conector, medios. Amplificador HUB MODEM....

Cable UTP cat5. Se comporta como un LPF. El Pc detecta los flancos de la señal. En BB es puramente pulsos. El trenzado ayuda a reducir el ruido. El campo generado por los propios cables ayudan a reducir el ruido

En coaxial la cantidad de potencia se pierde en la distancia. La malla sirve para detener el ruido.

En el caso INALAMBRICO se trabaja en la zona de 2.4 y 2.5 GHz. Se conoce como la banda de los 2.4



** Codigos de linea **


Si se utiliza un Codigo de Linea, se evitara la componente continua y facilitara para recuperar el reloj. Maximizar la velocidad de transmisión, ,Capacidad para detectar errores, Mayor inmunidad al ruido e irferencia. Los flancos nos ayudara a determinar el reloj. Sirven para id los flancos. El reloj en BB me lo dan los flancos de la info

** Problemas de desfase de datos **

Esto ocurre xq los periodos se van acortando a medida de que se aumenta la velocidad. Esto ocurre por cable muy largo, tipo de medio, etc.

**Fourier**

Mientras + alto es el bps, mas exigente es el ancho de banda (necesito mas armonico de alta frecuencia para reproducir la señal)
El ancho de banda de un tren de pulsos es teóricamente infinito

Para aceptar la señal en base a la calidad, se toman 8 armonicos. Con 10 armonicos es muy bueno

**Teorema de Nyquist**

C: bps
BW: BW canal en Hz
n: nº de estados significativos

C=2*BW*log (n)
2

Si es binario n=2 {1,0}

Baudios: 1 Kpulsos/s (cada pulso será reconocido como un tren de bits)
bps: Kbps

C=BW*log (1+S/N)
2

S/N: Relacion señal ruido

**Lineas telefonicas**

Cada canal ocupa 64kbps, se mux usando TDM saliendo finalmente por trama E1 de 2048 Kbps. El canal 0 y 16 son señalizacion (internacional e internas o de grupo locar respectiva%). Viajan 30 canales de voz. La telefonia es una conmutacion de circuitos

** ADSL **

ADSL es una técnica de transmisión que, aplicada sobre la red telefónica (par telefonico), permite la transmisión sobre ellos de datos sobre a alta velocidad.

Los subcanales se asignan asi...

de 0 a 4 KHz aprox es voz
de 30 KHz a 1100 KHz seran datos. dentro de este, un mayor % sera downstream y el resto upstream

La banda de datos se divide en 256 subcanales y en cada subcanal se monta un modulador QAM independiente. El downstream o upstream total es la sumatoria de aportes. La densidad del QAM (QAM-4, QAM-16,...) se ajustara segun el S/N en el espectro de datos. Si hay mas S/N el QAM sera menos denso.


** CDMA **

Es una técnica de modulación. El "ensanchamiento" de la señal a transmitir Mucho más amplia que el ancho de banda mínimo requerido para transmitir la información.Establecer comunicaciones seguras. Aumentar la resistencia a la interferencia y ruido intencionales o no intencionales. Prevenir la detección de la señal. Un solo canal entre varios usuarios. Reducción de la relación señal/ruido

** HUB**

Actua en la capa 1. Es un repetidor

** Capa Enlace - Data-Link **

La subcapa de enlace es la encargada del entramado de informacion. Contiene los mecanismos para lograr una comunicación “fiable” y eficiente entre dos máquinas adyacentes. La capa de enlace de datos (capa 2) proporciona un servicio a la capa de red que conviertan al canal físico real en un canal virtual de comunicación mejorado. Para ello es necesario incluir información de control junto con los datos (en una trama) que permita de forma transparente, indicar quién es el emisor y quién el receptor, cuando hay más de una posibilidad, CRC y regular el flujo de datos para que receptores lentos no sean saturados por emisores rápidos (ocupando la tecnología de BUFFER).

En la Capa 2 (Data-Link) se regula el flujo de envio de tramas de esta manera no llenar al Rx con excesivo envio de estos. Esta info es indicada por la Logical Link Control (LLC), Para esto se crea un BUFFER el cual intenta mantener un flujo cte y uniforme de info, relacionado directamente con la capacidad de procesos y almacenamiento de los HOST (de envio y recepcion de tramas). Cada dispositivo que soporte la Capa 2 podrá guardar un BUFFER indicado por la LLC (e.g. PC, ROUTERS, SWITCH, en una red).

Es la Capa 2, se hace una subdivision de la LLC y MAC. ID fisica, formas de acceso y topologías (e.g. MAC, Switch). El ENTRAMADO.La capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico, de la topología de la red, del acceso a la red, de la notificación de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo.

** LLC **

("Logical Link Control" define la estructura en que los datos son transferidos sobre el medio físico, proporcionando servicio a las capas superiores. Agrupar los bits a transmitir en forma de tramas (enmarcar). Es un elemento de control para lograr la comunicacion entre vecinos. Indica Como voy avanzando ¿Es el PC Rx + lento? Hay un BUFFER para controlar los envios. Cada dispositivo que soporte la Capa 2 podrá guardar un BUFFER indicado por la LLC (e.g. PC, ROUTERS, SWITCH, en una red). El LLC lo hace entre los vecino (e.g. de PC a PC, PC a Router, Router a Router, Router a PC)

El sincronizmo se sincroniza por medio de los delta t y flancos de la señal.

** Acuse... **

Sin Acuse Sin Conexion
Con Acuse Sin Conexion -> CRC se manda un mensaje de vuelta si llego bien o mal
Con Acuse orientado a laconexion

** PPP **

Sirve como autenticacion se conecta derecho con el servidor de ISP. Da validacion para la coneccion.

** CSMA Colisiones **

CSMA: Sensa si hay comunicaciones en curso. Existe presencia de portadora en los momentos en los que se ocupa el canal. Cuando hay una colision de info en BB los impulsos aumentan y se ensanchan

CSMA/CD: (Collition detect) Para redes alambricas
CSMA/CA: Para redes inalambricas

El fin es evitar colisiones, es decir que dos host hablen al mismo tiempo. Por otro lado define el procedimento que estos dos host deben seguir si llegasen a usar el mismo medio de forma simultánea. El CSMA va cambiando el mecanismo de persistencia.

Si hay una colision, la probabilidad de que los HOST vuelvan a colisionar aumenta. Por lo tanto aumenta cada vez mas la colision.

** Funcionamiento Colision **

RTS: Request To Send
CTS: Clear To Send
NAV: Periodo de bloqueo para el resto de los dispositivos (La maquina se autobloquea)
ACK: El mensajeha llegado en buenas condiciones.

** MAC **

Identificacion de dispositivos fisicos que nos permiter accesar al medio

** 802.xx **

Primitiva son las funciones basicas de los protocolos, es un conj. de reglas y funcionalidades que deben cumplirse en distintos ambitos

802.16: Diseñado para areas + grandes y para redes de tipo celular para el manejo de datos

**** Elementos de red ****

** Repetidor **
Amplificar, regenerar la señal (para recorrer mas distancia) Es capa 1 (max 4 repetidores seguidos por que va sumando y amplificando ruido)

** Hubs **
Repetidor multipuerto que funciona a nivel de capa 1


** Bridges **
Hace una tabla de todas la MAC conectadas y permite la interconexion de los paquetes sin necesidad de hacer un broadcasting a todos los computadores. Funciona en la Capa 2.

** Switch **
Funcionalidad parecida al Bridge pero su diferencia es que tiene varios puertos. Se suelen colocar en cascada.

** Virtual LAN **

Produce aislamiento de posibles LANs. No permite comunicacion entre VLANs. e.g. Para el Campus de una Universidad hay que evitar que los alumnos ingresen al depto de finanzas. Se bloquean las MACs de los alumnos.