Capitulo 1 - Resumen Redes De Computadoras: Un Enfoque Descendente PDF

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Resumen del capítulo 1....

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RESUMEN CAPITULO 1. REDES DE COMPUTADORAS E INTERNET. Se pueden entender las redes de ordenadores. Primero se estudiarán algunos conceptos importantes. Tras conocerlos, se estudiará toda la infraestructura que soporta todas las conexiones e intercambios de información (que es la base de, por ejemplo, todas las aplicaciones online). Se analizará la red desde la frontera hasta el núcleo. Las redes están sometidas a diversos peligros, por ello, se verá en el capítulo como hacer una red mas segura. 1.1 ¿Qué es Internet? En el mundo existen muchos tipos de redes, pero usaremos una red común conocida por todos, Internet. Def1 (componentes hardware y software) Def2 (Infraestructura de red que proporciona servicios a aplicaciones deistribuidas) *¿Qué es una aplicación distribuida? (Wikipedia) Una aplicación con diferentes componentes que se ejecutan en entornos seprados, normalmente en diferentes plataformas cconectadas a través de una red. Típicas: Cliente-Servidor, Cliente-middleware-Servidor, multinivel (no lo definiré). 1.1.1 Descripción de los componentes esenciales. En esencia, es una red de dispoisitivos informáticos conectados entre si. Antes: Eran desktop, servidores web, clientes-servidores de correo. Ahora: Se añaden mas tipos de dispositivos (smartphones, IoT, etc). Ahora, todos los dispositivos conectados se denominan hosts (hospedador) o sistemas terminales Un switch es un dispositivo que comunica varios elementos dentro de una red (no es un nodo como tal, pero casi casi). Los hosts se conectan entre sí mediante una red de enlaces de comunicación y dispositivos de conmutación (una forma de entendar estos, es verlos como unos mediadoras que indican a donde va a parar cada paquete). Físicamente, cada enlace o comunicación está formado por varios materiales (cable coaxial, hilo de cobra, fibra…). ¿En qué afecta los materiales de cada enlace?: En la velocidad de transmisión de información (bits/segundo). Basicamente, un envío de información funciona así: Emisor segmenta la información en paquetes (fragmentos de la información original mas información extra) y la envía. El receptor recoge los paquetes y los ensambla (bueno, exactamanete no lo hace el receptor, sino que lo hace el dispositivo mediante un protocolo aplicado al caso). Conmutador. Se puede ver como un punto en donde entran muchas flechas y donde salen muchas flechas. El conmutador recibe un paquete y lo envía por una salida (fin de la cuestión).

¿Qué conmutadores hay? routers (normalmente en el núcleo de la red) y switches (normalmente en las redes de acceso) de la capa de enlace **NO se que es lo que está en rojo, pero como parecía importante, lo apunté. ¿Qué es el concepto de ruta? Es la secuencia de enlaces y conmutadores que recorre un paquete desde el emisor, hasta el receptor. Si usamos un símil en la vida real (transportismo de mercancias): Camiones son paquetes (el contenido del paquete es la información pura a transmitir), Receptores son los almacenes (los que reciben los paquetes). Intersecciones de la vía son los conmutadores. Los ISP (Internet Service Provider), cada ISP es una red de conmutadores y enlaces. Proporcionan diferentes tipos de accesos a la red a los hosts (banda ancha residencial, moden, cable, acceso inalambrico, etc). Cada ISP se administra de forma independiente, ejecuta el protocolo IP y usa determinados convenios de denominación y asignación de direcciones 1.1.2 Descripción de los servicios. Un punto de vista para definir Internet es: Internet como una infraestructura que da servicios a las aplicaciones (mensaeríá, navegación, correo electrónico, VoIP, radio, streaming, p2p, juegos distribuidos, muchos mas). ¿Qué son aplicaciones distribuidas? Aquellas que implican varios sistemas terminales (un videojuego online, chats) que intercambian datos entre sí. Las aplicaciones se ejecutan en los terminales. Los conmutadores no verifican (mas bien no se preocupan) el correcto funcionamiento de la aplicación, solo se encarga de facilitar los intercambios. Ahora vamos con la definición de acuerdo con el punto de vista. Tenemos una idea de aplicación, escribimos el programa que se ejecute en los terminales, y estos han de enviarse datos entre si, ¿cómo demonios una apliacción que se ejecuta en un sistema terminal da instrucciones a Internet para dar datos a otro programa que se ejecuta en en otro sistema terminal? La respuesta, o bueno, aproximación a la solución de este panorama es: API. API: Interfaz de Programación de Aplicaciones (las siglas en inglés, obviamente), en pocas palabras, especifica como un programa pide a la infraestructura Internet que suministre datos a un programa de destino específico que se ejecuta en otro terminal. La API es un conjunto de reglas, para cada tipo de aplicación, hay una API específicica. Una observación, conforme evoluciona el desarrollo del software, obviamente, se va a necesitar nuevos tipos de servicios a la infraestructura, y por tanto, esta ha de evolucionar. 1.1.3 ¿Qué es un protocolo? El libro explica bastante bien la definición de protocolos con analogías humanas. Es decir, basicamente son un conjunto de reglas que hay que mantener para que haya comunicación.

En los apuntes tengo una definición mas precisa: Es un conjunto de reglas que permiten a dos dispositivos cambiar información con el fin de realizar una tarea. Protocolos de red. Los protocolos se ejecutan por todas partes en Internet, cualquier actividad que implique dos o mas entidades remotas y comunicadas por red está gobernada por un protocolo. Hay un protocolo en las tarjetas de red, hay protocolos de control entre ellas. ¿Qué sucede cuando ejecute un get www.cccc.sss/sss.s? Mirar un esquema. (solicitante) Solicitud TCP/IP → (servidor) Rspuesta TCP/IP →(solicitante) get www.cccc.sss/sss.s → (servidor) envía archivo. A continuación, una definición de protocolo según el libro: Un protocol define el formato y el orden de los mensajes transmitidos entre dos o mas entidades comunicadas, así como las acciones que se han de tomar ante la emisión o recepción de un mensaje, o cualquier otro suceso Hay protocolos simples y fáciles de entender, y otros complejos e intelectualmente profundos.

1.2 La Frontera de la red Los componentes de la frontera de la red son los hosts. Los hosts pueden ser múltiples dispositivos: Desktops (Mac, Windows, Linux, etc), servidores, equipos móviles, objetos IoT, entre otros. Los hosts (anfitrión en español) ejecutan en si mismos programas de aplicación (navegadores, servidores, si si, servidores también, y cualquiera que requiera de Internet). ¿Una clasificación de los hosts? Clientes y servidores. 1.2.1 Programas cliente y servidor. Un programa cliente es uno que se ejecuta en un terminal y solicita/recibe un servicio de un programa servidor que se ejecuta en, valga la redundancia, un programa servidor. Ojo al siguiente fragmento:

En las aplicaciones P2P, ambos terminales son cliente y servidor 1.2.2 Redes de acceso. Son los enlaces físicos que conectan un sistema terminal con el primer router (router de frontera)

Gran parte de estos enlaces (al menos según el libro), están sustentados por la red telefónica, telco local. Acceso telefónico. Antes (en los países desarrollados, obviamente), los usuarios residenciales accedían a Internet con un móden de acceso telefónico. El proceso es así: EL PC manda una salida digital que pasa por el módem telefónico, este convierta la salida PC digital en una salida analógica capaz de viajar por los cables de la red telefónica, la señal llega a un módem de ISP, este módem convierte la señal analógica en una digital, la cual será la entrada al router del ISP Inconvenientes: Lentitud (56 kb/s como máximo) y ocupa la red telefónica completa (no se pueden realizar llamadas). DSL. Digital Subscriber Line Por costumbre, se contrata DSL con la misma compañía con la que se contrata la línea telefónica. En este caso, se pueden hacer llamadas. Las señales del PC y las señales de llamada se envían a diferentes frecuencias.

Esta técnica se la conoce como multiplexación por división en frecuencia. -DSL puede recibir/transmitir datos a mas velocidad (en comparación con el acceso telefónico) -El acceso es asimétrico (carga y descarga con velocidades diferentes). -Velocidad de transimisión en función de la distancia entre el domicilio y la central Cable. Cable coaxial DSL y acceso telefónico usan la infraestructura telefónica local existente. El acceso a internet por cable usa la infraestructura de televisión por cable existente. Se necesitan protocolos para evitar las colisiones Tecnología FTTH (Fiber To The Home). Las velocidades de transmisión son significativamente mas altas que la de las tecnologías anteriores. Existen varias tecnologías de distribución. Las mas simple se denomina fibra directa (una fibra desde la central hasta el domicilio), lo cual es muy raro. Hay dos arquitecturas de distribución disponibles:

Ethernet Wifi LAN WLAN. 1.2.3 MEDIOS FISICOS. Redes para acceso móvil usan espectro de radio. Los bits viajan mediante ondas electromagnéticas o de luz a través de un medio físiico. Medios físicos: Medios guiados vs medios no guiados. Bueno, la velocidad es función de las características del medio donde “viaja” la información. Cable coaxial Velocidades de un megabit o superiores. Usadas normalmente para televisión por cable Fibra óptica. Conduce pulsos de luz que representan los bits. Medio predominante de las redes troncales de Internet. En comunicacciones de larga distancia, se usa preferentemente la fibra. Canales de radio terrestres. Clasificados en: 10-100 metros de alcance, y Km de alcance. Satélites geostacionarios, satélites de la órbita baja terrestre Haría falta una extensa red de satélites para dar cobertura Internet aun aŕea extensa como puede ser un país entero. 1.3 EL NUCLEO DE LA RED. Malla de comutadores de paquetes y enlaces que conectan los sistemas terminales

CONMUTACIÓN DE PAQUETES FRENTE A CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS: MULTIPLEXACIÓN ESTADÍSTICA. La conmutación de paquetes malgasta menos recursos, por esos es mejor (pagina 48 del libro PDF). 1.3.2 ¿Cómo atraviesan los paquetes las redes de comunicación de paquetes? Cada red está diseñada de tal forma que reenvíe el paquete a su manera. ¿Cómo lo hace Internet? Cada paquete tiene una dirección de destino, esa direccción tiene una estructura por su parte. Cada conmutador tiene una tabla de reenvío para determinar a qué enlace ha de reenviar el paquete. Una duda,¿cómo se crean esas tablas de reenvío? ¿configuración manual o automática? No se verá en el tema, solo saber que las tablas pueden estar generadas en base a la ruta mas corta del rputer actual y los destinos.

Analogía: Un conductor que no sabe como ir de Filadelfia hasta Los Ángeles, va preguntando a los dependientes de las estaciones de servicio, los cuales le indican al conductor por dónde ha de ir. EL conductor es el paquete, y los dependientes son los routers/switchs, cuyos cerebros son las tablas de reenvío configuradas con experiencia. 1.3.3. Redes troncales de Internet y proveedores de ISP ISP: Proveedor de servicios de Internet. Todos los ISP ordenados en una jerarquía. ISP de acceso → En la frontera, límite inferior. ISP nivel 1→ Velocidades alta, en el orden de 2.5-10Gbps, están conectados a cada 1 de los ISP Nivel 1 restantes, dan cobertura internacional, están conectados a algunos ISP Nivel 2, son las redes troncales de Internet jerarquía ISP de acceso: De acceso → Nivel 3, Nivel 2, Nivel 1 Topología de Internet compleja: Formado por miles de ISP de acceso, docenas de ISP Nivel 1 y Nivel 2. Los de Nivel Superior son servidores de los de Nivel inferior, y, al revés, los de Nivel Inferior sonclientes de los de Nivel Superior 1.4 RETARDOS, PERDIDAS, TASA DE TRANSFERENCIA EN LAS REDES DE CONMUTACIÓN DE PAQUETES. Por cuestiones físicas, estos problemas existen, y hay que saber abordarlos. 1.4.1 Retardo en las redes de conmutación de paquetes. En cada uno de los nodos, se producen retardos. - Retardo procesamiento nodal Tiempo que se tarda en procesar el paquete en cada nodo (examinar cabecera del paquete y donde reenviarlo, así como otras comprobaciones) Tras el procesamiento, el paquete va a la cola - Retardo de cola Es variables, depende del número de paquetes que haya en la cola esperando. Como es variable, en los problemas se considera 0 o constante. - Retardo de transmisión L/R, Bueno, no hace falta definirlo: El tiempo que se tarda en colocar bits en el medio físico - Retardo de propagación El tiempo que tarda un bit en propagarse por el enlace (el medio) -Retardo nodal total: Suma de los anteriores. //todo el texto es muy largo, pero fácil de entender, por tanto, no escribo mucho 1.4.2 Retardo de cola y pérdida de paquetes. El retardo de cola es variable, por lo que se recurre a medidas estadísticas, como el retraso de cola medio, varianza del retardo de cola, probabilidad de que el retardo de cola exceda cierto valor. El retardo depende de si el tráfico de paquetes se da de forma periódica o a ráfagas.

La/R → L longitud de paquete, a=velocidad de llegada de paqutes = paquetes/seg, R velocidad de transmisión. SI La/R es mayor que 1, el retardo tiende a infinito, malo. Si La/R...