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Introducción a la Telemática y a Internet. Sumario. Introducción El nivel físico Breve historia de Internet El nivel de red y sus protocolos. Introducción. Importancia y objetivos Definición de Telemática Clasificación de las redes Modelos de descripción de las redes

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    Presentation Transcript
    1. Introducción a la Telemática y a Internet

    2. Sumario • Introducción • El nivel físico • Breve historia de Internet • El nivel de red y sus protocolos

    3. Introducción • Importancia y objetivos • Definición de Telemática • Clasificación de las redes • Modelos de descripción de las redes • Algunos conceptos básicos • Estándares. Organizaciones

    4. Importancia • Cada vez existe más interacción entre la producción audiovisual e Internet. Ejemplo: fusión de America On Line (AOL) con Time Warner • La producción de materiales audiovisuales tiende cada vez más a utilizar soportes digitales para su almacenamiento y a utilizar Internet y las redes telemáticas para su difusión y distribución

    5. Las redes telemáticas como medio para distribuir información AV • Ventajas • Rapidez • Interactividad (requiere bidireccionalidad) • Posibilidad de ofrecer servicios en tiempo real (video streaming o bajo demanda) • Comunicación entre grupos (transmisión multicast) • Inconvenientes • Requerimientos elevados de recursos, especialmente para la difusión en tiempo real (en directo) • Difícil competencia en calidad con medios tradicionales de radio y teledifusión (pero progresando rápidamente)

    6. Objetivos de la sesión • Introducir algunos de los aspectos básicos del funcionamiento de las redes telemáticas en general y de Internet en particular. • Presentar una perspectiva del estado actual de las redes telemáticas, especialmente en los aspectos de interés para la transmisión de información audiovisual. • Plantear los problemas y limitaciones principales de las redes telemáticas en relación con la información audiovisual.

    7. Telecomunicaciones Informática Telemática Telemática: ciencia que utiliza las telecomunicaciones para potenciar las posibilidades y aplicaciones de la informática

    8. Leyes básicas de la informática y la telemática • Ley de Moore (fundador de Intel): • El nivel de integración de los chips (y con él la potencia de los procesadores) se duplica cada 18 meses • Ley de Metcalfe (inventor de Ethernet): • La utilidad de una red de comunicaciones es proporcional al cuadrado del número de nodos que contiene

    9. Clasificación de las redes • Por su ámbito: • Redes de área local o LAN (Local Area Network): Diseñadas desde el principio para transportar datos. • Redes de área extensa o WAN (Wide Area Network): Utilizan el sistema telefónico, diseñado inicialmente para transportar voz. • Por su tecnología: • Redes broadcast (broadcast = radiodifusión) • Redes punto a punto

    10. Clasificación de las redes por su ámbito

    11. Redes de área local o LAN (Local Area Network) • Características: • Generalmente tipo broadcast (medio compartido) • Cableado normalmente propiedad de la empresa • Diseñadas para transporte de datos • Ejemplos: • Ethernet (IEEE 802.3): 1, 10, 100, 1000, 10000 Mb/s • Token Ring (IEEE 802.5): 1, 4, 16, 100 Mb/s • FDDI: 100 Mb/s • HIPPI: 800, 1600, 6400 Mb/s • Fibre Channel: 100, 200, 400, 800 Mb/s • Redes inalámbricas por radio (IEEE 802.11): 1, 2, 5.5, 11 Mb/s • Topología en bus (Ethernet) o anillo (Token Ring, FDDI)

    12. Topologías LAN típicas Ordenador (Host) Ordenador (Host) Cable Cable Bus (Ethernet) Anillo (Token Ring, FDDI)

    13. Redes de área extensa o WAN (Wide Area Network) • Se caracterizan por utilizar normalmente medios telefónicos, diseñados en principio para transportar la voz. • Son servicios contratados normalmente a operadoras (Telefónica, Retevisión, Ono, BT, Uni2, etc.). • Las comunicaciones tienen un costo elevado, por lo que se suele optimizar su diseño. • Normalmente utilizan enlaces punto a punto temporales o permanentes, salvo las comunicaciones vía satélite que son broadcast.

    14. Clasificación de las redes por su tecnología

    15. Redes broadcast • El medio de transmisión es compartido. Suelen ser redes locales. Ej.: Ethernet 10 Mb/s • Los paquetes se envían a toda la red, aunque vayan dirigidos a un único destinatario. Posibles problemas de seguridad (encriptado) • Se pueden crear redes planas, es decir redes en las que la comunicación entre dos ordenadores cualesquiera se haga de forma directa, sin routers intermedios.

    16. Redes de enlaces punto a punto (I) • La red esta formada por un conjunto de enlaces entre los nodos de dos en dos • Es posible crear topologías complejas (anillo, malla,etc.) • Generalmente la comunicación entre dos ordenadores cualesquiera se realiza a través de nodos intermedios que encaminan o conmutan los paquetes (conmutador o router). • Un router o conmutador es un ordenador especializado en la conmutación de paquetes; generalmente utiliza un hardware y software diseñados a propósito

    17. Algunas topologías típicas de redes punto a punto Anillo Árbol sin bucles (no mallado) Estrella Topología irregular (malla parcial) Malla completa Anillos interconectados

    18. Enlaces punto a punto (II) • Los enlaces punto a punto pueden ser: • Simplex: transmisión en un solo sentido • Semi-dúplex o half-duplex: transmisión en ambos sentidos, pero no a la vez • Dúplex o full-duplex: transmisión simultánea en ambos sentidos • La velocidad se especifica en bps, Kbps, Mbps, Gbps, Tbps, ... etc.: • 1 Kbps = 1.000 bps (no 1.024) • 1 Mbps = 1.000.000 bps (no 1.024*1.024) • Los enlaces dúplex y semi-dúplex pueden ser simétricos (misma velocidad en ambos sentidos) o asimétricos. Normalmente son dúplex simétricos • Ejemplo: la capacidad total máxima de un enlace de 64 Kbps son 128.000 bits por segundo (64.000 bits por segundo en cada sentido).

    19. Clasificación de redes

    20. Escenario típico de una red completa (LAN-WAN) Host Router WAN (red de enlaces punto a punto) LAN (red broadcast o LAN conmutada)

    21. Problema de la comunicación de ordenadores • La interconexión de ordenadores es un problema técnico de complejidad elevada. • Requiere el funcionamiento correcto de ordenadores (hardware) y programas (software) desarrollados por diferentes equipos humanos • Cuando las cosas no funcionan lo normal es echar la culpa al otro equipo • La interoperabilidad no cumple la propiedad transitiva. El correcto funcionamiento de A con B y de B con C no garantiza el correcto funcionamiento de A con C • Estos problemas se agravan cuando se interconectan equipos de distintos fabricantes.

    22. La solución • La mejor forma de resolver un problema complejo es dividirlo en partes (divide y vencerás) • En telemática dichas ‘partes’ se llaman capas y tienen funciones bien definidas. • El modelo de capas permite describir el funcionamiento de las redes de forma modular y hacer cambios de manera sencilla. • El modelo de capas más conocido es el llamado modelo OSI de ISO (OSI = Open Systems Interconnection, ISO: Organización Internacional de Estandarización).

    23. Ejemplo de comunicación mediante el modelo de capas Dos artistas, uno en Moscú y el otro en Valencia, mantienen por vía telegráfica una conversación sobre pintura. Para entenderse disponen de traductores ruso-inglés y valenciano-inglés, respectivamente. Los traductores pasan el texto escrito en inglés a los telegrafistas que lo transmiten por el telégrafo utilizando código Morse.

    24. Ejemplo de comunicación mediante el modelo de capas Capa Comunicación virtual 4 Artista Artista Traductor Traductor 3 2 Telegrafista Telegrafista Comunicación real 1 Telégrafo Telégrafo Valencia Moscú

    25. Principios del modelo de capas • El modelo de capas se basa en los siguientes principios: • La capa n ofrece sus servicios a la capa n+1. La capa n+1 solo usa los servicios de la capa n. • La comunicación entre capas se realiza mediante una interfaz • Cada capa se comunica con la capa equivalente en el otro sistema utilizando un protocolo característico de esa capa (protocolo de la capan). • El protocolo forma parte de la arquitectura, la interfaz no. • El conjunto de protocolos que interoperan en todos los niveles de una arquitectura dada se conoce como pila de protocolos o ‘protocol stack’. Ejemplo: la pila de protocolos OSI, SNA, TCP/IP, etc.

    26. Protocolos e Interfaces Protocolos Interfaces Capa Pintura 4 Artista Artista Valenciano Ruso Inglés Traductor Traductor 3 Texto escrito Texto escrito Morse Telegrafista Telegrafista 2 Manipulador Manipulador Impulsos eléctricos Telégrafo Telégrafo 1 Valencia Moscú

    27. Servicios ofrecidos a la capa N+1 Capa N Comunicación con la entidad homóloga mediante el protocolo de la capa N Comunicación real Comunicación virtual (salvo si N=1) Servicios utilizados de la capa N-1

    28. Comunicación indirecta mediante el modelo de capas Supongamos ahora que Moscú y Valencia no disponen de comunicación directa vía telégrafo, pero que la comunicación se realiza de forma indirecta por la ruta: Moscú – Copenhague: telégrafo por cable Copenhague – París: radiotelégrafo París – Valencia: telégrafo por cable

    29. Moscú Copenhague París Valencia Radiotelégrafo Telégrafo por cable

    30. Comunicación indirecta entre dos artistas a través de una red de telégrafos Pintura Artista Artista Inglés Traductor Traductor Morse Morse Morse Telegrafista Telegrafista Telegrafista Telegrafista Ondas de radio Impulsos eléctricos Impulsos eléctricos Telégrafo Telégrafo Telégrafo Telégrafo París Valencia Moscú Copenhague

    31. Capa de Aplicación Capa de Presentación Capa de Sesión Capa de Transporte Capa de Red Capa de Enlace Capa Física El Modelo de referencia OSI (Open Systems Interconnect) • Fue definido entre 1977 y 1983 por la ISO (International Standards Organization) para promover la creación de estándares independientes de fabricante. Define 7 capas:

    32. Capa Física Transmite Los Datos Especificación de medios de transmisión mecánicos, eléctricos, funcionales y procedurales Medio físico N=1

    33. Capa de Enlace Detecta y/o corrige Errores de transmisión Datos puros Provee el control de la capa física Driver (controlador) del dispositivo de comunicaciones N=2

    34. Capa de Red Suministra información sobre la ruta a seguir ¿Por donde debo ir a w.x.y.z? Routers N=3

    35. Capa de Transporte ¿Son estos datos buenos? Verifica que los datos se transmitan correctamente Error de comprobación de mensaje Este paquete no es bueno. Reenviar Conexión extremo a extremo (host a host) Paquetes de datos N=4

    36. Capa de Sesión Sincroniza el intercambio de datos entre capas inferiores y superiores Me gustaría enviarte algo Gracias Buena idea! De nada! Cerrar Conexión Establecer Conexión N=5

    37. Capa de Presentación Convierte los datos de la red al formato requerido por la aplicación Datos de capas bajas (independientes de la máquina) Datos de la aplicación (dependientes de la máquina) N=6

    38. Capa de Aplicación WWW (HTTP) ¿Que debo enviar? • Es la interfaz que ve el usuario final • Muestra la información recibida • En ella residen las aplicaciones • Envía los datos de usuario a la aplicación de destino usando los servicios de las capas inferiores Transf. Ficheros (FTP) e-mail (SMTP) Videoconferencia (H.323) N=7

    39. Modelo TCP/IP y modelo híbrido • Los protocolos TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocolo) nacieron por la necesidad de interoperar redes diversas (internetworking) • El modelo TCP/IP se diseñó después de los protocolos (puede decirse que primero se hizo el traje y después los patrones) • A menudo se sigue un modelo híbrido, el OSI en las capas bajas y el TCP/IP en las altas. Además en LANs el nivel de enlace se divide en dos subcapas. Esto da lugar a lo que denominamos el modelo híbrido.

    40. Comparación de modelo OSI, TCP/IP e híbrido Progr. de usuario Software Firmware Sist. Operativo Hardware WAN LAN OSI TCP/IP Híbrido

    41. Protocolos y redes del modelo TCP/IP inicial Capa Aplicación Telnet FTP DNS SMTP Protocolos Transporte TCP UDP Red IP Packet Radio ARPANET SATNET LAN Redes Host-Red

    42. Acceso a un servidor Web desde un cliente en una LAN Ethernet Capa HTTP 5 Aplicación Aplicación Sockets Sockets TCP Transporte Transporte 4 IP 3 Red Red Winsock Winsock IEEE 802.3 2 Enlace Enlace IEEE 802.3 1 Física Física Cliente Servidor

    43. Protocolos e información de control • Todo protocolo requiere el envío de mensajes o información de control adicional a los datos que ha de transmitir. Generalmente esto se hace añadiendo una cabecera (a veces también una cola) a los datos. • La información de control reduce el caudal útil, supone un overhead. • Cada capa añade su propia información de control. Cuantas mas capas tiene un modelo mas overhead se introduce.

    44. Envío de datos típico en el modelo TCP/IP 20 bytes Segmento TCP 20 bytes Datagrama IP 4 bytes 14 bytes Trama Ethernet

    45. Acceso a un servidor Web a través de una conexión remota Capa HTTP 5 Aplicación Aplicación TCP Transporte Transporte 4 IP IP IP 3 Red Red Red Red IEEE 802.3 IEEE 802.5 PPP Enlace Enlace Enlace Enlace 2 IEEE 802.3 IEEE 802.5 V.35 Física Física 1 Física Física Cliente LAN Token Ring Servidor LAN Ethernet

    46. Servicio orientado y no orientado a conexión • Servicio orientado a conexión (CONS, Connection Oriented Network Service): establece el canal de comunicación antes de enviar la información. Ejemplo: llamada telefónica. • Servicio no orientado a conexión (CLNS, ConnectionLess Network Service): envía los datos directamente, sin preguntar antes. Si la comunicación no es posible los datos se perderán. Ejemplo: servicio postal o telegráfico

    47. ¿Conexión o No Conexión? Ese es el dilema • En el servicio orientado a Conexión (CONS): • Se respeta el orden de los paquetes • Se mantiene la misma ruta o camino para todos los paquetes • Los paquetes no necesitan llevar la dirección de destino • Si el canal se corta la comunicación se interrumpe • En el servicio No orientado a Conexión (CLNS): • No se respeta el orden • Cada paquete ha de llevar la dirección de destino • La ruta puede variar para cada paquete • La red es más robusta, ya que si una ruta queda inservible se pueden usar otras

    48. CONS vs CLNS B 1.1 1.2 1.3 VC 1 A 1.3 1.2 1.1 VC 2 2.3 2.2 2.3 2.2 2.1 Red CONS 2.1 C Cada paquete lleva el número del circuito virtual al que pertenece Todos los paquete que van por un mismo VC usan la misma ruta El orden se respeta B B.1 B.2 B.3 A B.3 B.2 B.1 Red CLNS C.2 C.1 C.3 C.2 C.1 C.3 C La ruta se elige de forma independiente para cada datagrama El orden no siempre se respeta Cada datagrama lleva la dirección de destino

    49. Servicios de red orientados y no orientados a conexión • Ejemplos de redes con servicios CONS: • Red Telefónica conmutada (RTB, RDSI, GSM) • ATM, X.25, Frame Relay • Ejemplos de redes con servicios CLNS • IP (Internet) • Ethernet

    50. Estándares • Al principio cada fabricante especificaba sus propios protocolos propietarios: • IBM: SNA • Digital: DECNET • Apple: Appletalk • Novell: IPX • Gradualmente se tiende a utilizar protocolos estandarizados, independientes de fabricantes. Por ejemplo TCP/IP