Comunicaciones y Redes de Computadores,7ma Edición - William Stallings PDF

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7ª Edición 7ª Edición Este best-seller internacional intenta proporcionar una visión unificada del amplio campo que comprenden las comunicaciones y redes de computardores. El libro se ha organizado en las cinco partes siguientes: Parte I. Visión general. Introducción Comunicaciones y Redes de Comput...

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Comunicaciones y Redes de Computadores,7ma Edición - William Stallings Matias Medina

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Comunicaciones y Redes de Comput adores johan fuent es St allings - Comunicaciones y Redes de Comput adores - 7ma edición Ann Yrig Comunicación de Dat os Daniel Pereira

7ª Edición Este best-seller internacional intenta proporcionar una visión unificada del amplio campo que comprenden las comunicaciones y redes de computardores.

Comunicaciones y Redes de Computadores

El libro se ha organizado en las cinco partes siguientes: Parte I. Visión general. Introducción Parte II. Comunicaciones de datos Parte III. Redes de área amplia Parte IV. Redes de área local Parte V. Arquitectura de comunicaciones y protocolos

Stallings

Comunicaciones y Redes de Computadores

7ª Edición

Los cambios más notables respecto a la anterior edidición son los siguientes: ●

Comunicaciones inalámbricas y redes. El libro dedica ahora un capítulo a la tecnología de espectro, otro a las redes celulares inalámbricas y otro a las Lan inalámbricas. ● Ethernet Gigabit. La discusión sobre Ethernet Gigabit ha sido actualizada y se ha añadido una introducción a Ethernet a 10 Gbps. ● Servicios diferenciados.Esta edición prporciona un minucioso estudio de DS. ● Tasa de tramas garantizada. Desde la sexta edición se ha estandarizado un nuevo servicio ATM, denominado GFR, que ha sido específicamente diseñado para las subredes troncales IP. Esta edición proporciona una explicación de GFR y examina los mecanismos subyacentes en el servicio GFR. ● Conmutación de etiqueta multiprotocolo. MPLS ha emergido como una tecnología de gran importancia en Internet, siendo cubierta en esta edición. ● Detalles TCP/IP. Se ha añadido un nuevo capítulo básico sobre TCP e IP, reuniendo material iseminado en la sexta edición. Este material es vital para comprender la QoS y los aspectos de rendimiento de las redes basadas en IP.

Este libro va dirigido a una audiencia tanto académica como profesional. Para los profesionales interesados en este campo, el libro sirve como obra de referencia básica y es adecuado para autoestudio. Como libro de texto, puede usarse para un curso de uno o dos semestres.

Comunicaciones y Redes de Computadores

Adicionalmente, el libro incluye un extenso glosario, una lista de los acrónimos más frecuentemente usados y una bibliografía. Cada capítulo incluye problemas y sugerencias de lecturas complementarias.

7ª Edición

LibroSite es una página web, en castellano, propia del libro que ofrece un respaldo académico exhaustivo, tanto para los docentes como para los alumnos. Los profesores pueden encontrar respuestas a los ejercicios, material adicional, sala de profesores, área de investigación, contribuciones, etc. Para los estudiantes existen ejercicios adicionales, enlaces a recursos de Internet sobre el tema, buscadores de trabajo, sala de estudio y mucho más.

Stallings

www.librosite.net/stallings6

ISBN 978-84-205-4110-5

www.pearsoneducacion.com

9

788420 541105

William Stallings

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COMUNICACIONES Y REDES DE COMPUTADORES Séptima edición

COMUNICACIONES Y REDES DE COMPUTADORES Séptima edición William Stallings Traducción:

Jesús Esteban Díaz Verdejo Juan Manuel Estévez Tapiador Pedro García Teodoro Juan Manuel López Soler Juan José Ramos Muñoz Área de Ingeniería Telemática Universidad de Granada Revisión Técnica:

Raúl V. Ramírez Velarde Profesor asociado Departamento de Ciencias Computacionales Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey Campos Monterrey - México

M. en C. Jaquelina López Barrientos Profesora de Tiempo Completo Departamento de Ingeniería en Computación Facultad de Ingeniería Universidad Nacional Autónoma de México

Madrid

México Santafé de Bogotá Buenos Aires Caracas Lima Montevideo San Juan San José Santiago Sa˜o Paulo White Plains

Datos de catalogaci�n bibliogr�fica

STALLINGS, WILLIAM COMUNICACIONES Y REDES DE COMPUTADORES Séptima edición PEARSON EDUCACIÓN, S. A., Madrid, 2004 ISBN: 978-84-205-4110-5 Materia: Informática 681.3 Formato 195  250

Páginas: 896

STALLINGS, WILLIAM COMUNICACIONES Y REDES DE COMPUTADORES. Séptima edición Todos los derechos reservados. Queda prohibida, salvo excepción prevista en la Ley, cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública y transformación de esta obra sin contar con autorización de los titulares de propiedad intelectual. La infracción de los derechos mencionados puede ser constitutiva de delito contra la propiedad intelectual (arts. 270 y sgts. Código Penal). DERECHOS RESERVADOS © 2004 por PEARSON EDUCACIÓN, S.A. Ribera del Loira, 28 28042 MADRID (España) PEARSON PRENTICE HALL es un sello editorial autorizado de PEARSON EDUCACIÓN, S.A. Authorized translation from the English language edition, entitled DATA AND COMPUTER COMMUNICATIONS, 7th Edition by STALLINGS, WILLIAM. Published by Pearson Education, Inc, publishing as Prentice Hall © 2004. All rights reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic of mechanical, including photocopying, recording or by any information storage retrieval system, without permission from Pearson Education, Inc. ISBN: 978-84-205-4110-5 Depósito legal: M. 14.542-2008 Última reimpresión, 2008

Equipo editorial: Editor: David Fayerman Aragón Técnico editorial: Ana Isabel García Borro Equipo de producción: Director: José Antonio Clares Técnico: José Antonio Hernán Diseño de cubierta: Equipo de diseño de PEARSON EDUCACIÓN, S.A. Composición: COPIBOOK, S.L. IMPRESO EN MÉXICO - PRINTED IN MEXICO

A mi brillante esposa ATS

SERVIDOR WEB PARA EL LIBRO «COMUNICACIONES Y REDES DE COMPUTADORES» Séptima edición. En la dirección web http://www.williamstallings.com/DCC/DCC7e.html se encuentra diverso material de ayuda para los profesores y estudiantes que utilicen este libro. Incluye los siguientes elementos 1.

AYUDA

Materiales de ayuda para impartir cursos

Los elementos de ayuda para impartir cursos son: Copia de las figuras del libro en formato PDF. Conjunto detallado de notas en formato PDF adecuado como apuntes de los alumnos o para usar como esquemas. Conjunto de transparencias/diapositivas en PowerPoint como ayuda para impartir las clases. Páginas de ayuda a los estudiantes de computación: contienen gran cantidad de enlaces y documentos que los estudiantes pueden encontrar útiles para su actualización de conocimientos en computación. Se incluye una revisión de los conceptos básicos relevantes de matemáticas, consejos sobre la realización de los problemas, enlaces a recursos de investigación como depósito de informes y referencias bibliográficas y otros enlaces útiles. Una fe de erratas del libro, actualizada al menos mensualmente.

Cursos sobre comunicaciones y redes de computadores El servidor web DCC7e incluye enlaces a páginas web que tratan sobre cursos relacionados con el libro. Estos sitios suministran ideas muy útiles sobre la planificación y ordenación de los temas, así como diversos apuntes y otros materiales. 1

N. del T.: estas páginas web, que son regularmente actualizadas, se encuentran en el idioma original del libro (inglés).

Páginas web útiles El servidor DCC7e incluye enlaces a sitios web relevantes, organizados por capítulos. Los enlaces abarcan un amplio espectro de tópicos y posibilitan la exploración puntual de temas en gran profundidad por parte del alumno.

Documentos suplementarios El servidor DCC7e incluye varios documentos que amplían lo tratado en el libro. Entre los temas ampliados se encuentran las organizaciones de estandarización, los sockets, la suma de comprobación de TCP/IP, ASCII y el teorema de muestreo.

Lista de correo internet Se mantiene una lista de direcciones de correo electrónico para que los profesores que utilizan el libro puedan intercambiar información, sugerencias y dudas entre ellos y con el autor. La información necesaria para ser incluido en esta lista se encuentra en la página web.

Herramientas de modelado y simulación La página web incluye enlaces a los servidores web de cnet y modeling tools. Estos paquetes pueden utilizarse para analizar y experimentar con problemas de protocolos y diseño de redes. Cada servidor incluye software transferible al equipo del usuario e información básica. El manual del profesor contiene mayor información sobre cómo copiar y usar el software y propuestas de proyectos a realizar por los estudiantes. Véase el Apéndice D para más información.

PA R T E I

Contenido

Prólogo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXIII Capítulo 0. Guía del lector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

0.1. Resumen del texto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

0.2. Internet y recursos web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sitios web relacionados con el texto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Otros sitios web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grupos de noticias de USENET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 2 3 4

0.3. Estándares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

PARTE I Descripción general Capítulo 1. Introducción a las comunicaciones de datos y redes . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

1.1. Un modelo para las comunicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10

1.2. Comunicaciones de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

1.3. Redes de transmisión de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Redes de área amplia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Redes de área local . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Redes inalámbricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Redes de área metropolitana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14 15 17 17 17

1.4. Un ejemplo de configuración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18

Capítulo 2. Arquitectura de protocolos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21

2.1. ¿Por qué es necesaria una arquitectura de protocolos? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22

2.2. Una arquitectura de protocolos simple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Un modelo de tres capas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Arquitecturas de protocolos normalizadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23 25 28

X

Contenido

2.3. OSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El modelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Normalización dentro del modelo de referencia OSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Parámetros y primitivas de servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Las capas de OSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4. La arquitectura de protocolos TCP/IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Las capas de TCP/IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . TCP y UDP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Funcionamiento de TCP e IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aplicaciones TCP/IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Interfaces de protocolo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5. Lecturas recomendadas y sitios web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sitios web recomendados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29 29 32 35 36 40 40 41 42 44 45 45 46

2.6. Términos clave, cuestiones de repaso y ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Términos clave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cuestiones de repaso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Apéndice 2A. El protocolo TFTP (Trivial File Transfer Protocol) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Introducción a TFTP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Paquetes TFTP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ejemplo de transferencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Errores y retardos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sintaxis, semántica y temporización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

47 47 47 47 49 49 49 51 51 52

PARTE II Comunicaciones de datos Capítulo 3. Transmisión de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1. Conceptos y terminología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Terminología utilizada en transmisión de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Frecuencia, espectro y ancho de banda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Transmisión de datos analógicos y digitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Datos analógicos y digitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Señales analógicas y digitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transmisión analógica y digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

57 59 59 59 69 69 72 76

3.3. Dificultades en la transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Atenuación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Distorsión de retardo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ruido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

78 78 80 80

3.4. Capacidad del canal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ancho de banda de Nyquist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fórmula para la capacidad de Shannon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El cociente Eb /N0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

83 84 84 86

3.5. Lecturas recomendadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

88

3.6. Términos clave, cuestiones de repaso y ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Términos clave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cuestiones de repaso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Apéndice 3A. Decibelios y energía de la señal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

88 88 88 89 91

Contenido

XI

Capítulo 4. Medios de transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

95

4.1. Medios de transmisión guiados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Par trenzado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cable coaxial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fibra óptica . . . . ...