Ayudantía 1 Redes de Computadores (Stgo, 2011-1)

Ayudantía 1 del ramo Redes de Computadores dictado el primer semestre del 2011 en el campus Santiago San Joaquín de la USM

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1. Redes de Computadores Ayudantía 1 Gonzalo Correa gonzalo.correa@alumnos.usm.cl ILI-256, Redes de Computadores 31-03-2011
2. Sobre la ayudantía… • Dos “bloques” de 40 minutos, 10 minutos de recreo • Habrán dos tipos de ayudantías – Repaso de materia: pocos o nada de ejercicios – Ejercicios: Generalmente 2 antes de los certámenes • Las PPTs las subiré a algún lado (Dropbox?) • Interrúmpanme!  • Entiéndanme!  ILI-256, Redes de Computadores 2
3. Temas • Internet • Bordes y núcleo de las redes • Demoras y otras hierbas en redes de packet switching • Capas de protocolos y sus modelos de servicio ILI-256, Redes de Computadores 3
4. INTERNET Introducción 4 ILI-256, Redes de Computadores
5. Internet 5 ILI-256, Redes de Computadores
6. Internet ILI-256, Redes de Computadores 6 Host Host Host
7. BORDES Y NÚCLEO DE LAS REDES Redes de acceso, Circuit Switching y Packet Switching ILI-256, Redes de Computadores 7
8. Redes de acceso • Dial-up – Ocupa línea telefónica. • Llamada telefónica normal para realizar la conexión – Extremadamente lenta (56 kbps) – Al ser como llamada normal, la línea queda ocupada • DSL (Digital Suscriber Line) – Ocupa línea telefónica. • Transmisión es realizada en una frecuencia distinta, por lo que puede usarse voz y conexión a internet al mismo tiempo – Mayores velocidades que Dial-up – Asimétrica ILI-256, Redes de Computadores 8
9. Redes de acceso • Cable (o HFC, Hybrid Fiber Coax) – Ocupa conexión del “TV Cable” – Altas velocidades, como DSL – Asimétrica • Otras tecnologías – WiFi – FTTH (Fiber to the Home) – Ethernet – WiMAX ILI-256, Redes de Computadores 9
10. Circuit Switching • Circuit Switching – N circuitos disponibles para realizar conexiones – Al realizar una conexión entre A y B, se crea un circuito dedicado entre ellos (end-to-end) – El ancho de banda del enlace es 1/N del ancho de banda total disponible • Como se crea el circuito dedicado? – Con técnicas de Multiplexing: Unir varios links en un solo link con ancho de banda mayor ILI-256, Redes de Computadores 10
11. Circuit Switching • FDM: Frequency-Division Multiplexing – El espectro de frecuencias del link es dividido entre las distintas conexiones – Cada división corresponde a una banda de frecuencias, con un ancho determinado  Esto es el ancho de banda! • En teléfono es 4 kHz ILI-256, Redes de Computadores 11
12. Circuit Switching • TDM: Time-Division Multiplexing – Se divide el tiempo en frames de una determinada duración, y cada frame se divide en una determinada cantidad de slots de tiempo – Velocidad de transmisión • Enlace transmite a 8000 frames por segundo, con slots de 8 bits  Ratio de transmisión es 64 kbps ILI-256, Redes de Computadores 12 = ∗
13. Circuit Switching • Problemas de Circuit Switching – Circuitos dedicados ocupados en todo momento • Al hablar por teléfono • Al leer un artículo en una página • Ejercicio – Se quiere enviar un archivo de 640.000 bits desde A hasta B sobre una red con Circuit Switching usando TDM con 24 slots por frame. El bit rate (capacidad de cada frame) es 1,536 Mbps y toma 500 mseg establecer la conexión entre A y B antes de empezar a transmitir. – Cuanto se demora en llegar el archivo? ILI-256, Redes de Computadores 13
14. Packet Switching • Intercambio de mensajes a través de paquetes • Se ocupa todo el ancho de banda disponible • Store-and-Forward – Paquete no es enviado hasta ser completamente recibido. Esto agrega demora. – Asumiendo que un paquete tiene un tamaño de L bits, que hay Q enlaces (o links) entre dos hosts, y que cada enlace tiene una velocidad de R bps, se tiene que ILI-256, Redes de Computadores 14 = ∗
15. Packet Switching • Packet Loss – Para cada enlace hay un buffer de salida (output buffer) de tamaño finito – Si buffer está lleno y llega un nuevo paquete, este es descartado y se tiene packet loss. • Repartición de recursos on-demand • En Circuit Switching, se reserva y se reparte el uso del link de transmisión, sin importar si está siendo usado o no • En Packet Switching, el uso del link es reservado on-demand, y se reparte la capacidad del link por paquete • A esta última manera de repartir recursos on-demand se le llama Multiplexing Estadístico. ILI-256, Redes de Computadores 15
16. DEMORAS Y OTRAS HIERBAS EN REDES DE PACKET SWITCHING Demoras, Pérdidas y Throughput ILI-256, Redes de Computadores 16
17. Demoras • Al transmitir información, se crean variadas demoras en el camino – Pasar de un router a otro – Espera en los output buffers – Capacidad de los links • Existen 4 tipos de demoras, que al ser “sumadas”, nos dan la demora total en un nodo ILI-256, Redes de Computadores 17
18. Demoras • Demora total en un nodo – Processing: Análisis del paquete (contenido, destino, errores). – Queue: Tiempo en la cola de espera del output buffer. Si no hay paquetes, es cero. – Transmission: Cuanto tarda la “inyección” completa de los bits de un paquete, en el link. – Propagation: Cuanto demora en llegar el paquete desde que fue transmitido en un router A hasta llegar por completo a un router B ILI-256, Redes de Computadores 18 = + + + = =
19. Demoras • Demora de espera (queue) y packet loss – Dependiente del contenido de la cola de espera – Como saber si la espera en la cola es mucha o poca? • Se tiene que • Con – L  Tamaño de paquete (bits) – a  Velocidad promedio a la que llegan los paquetes (paquetes/segundo) – R  Velocidad de transmisión, o velocidad a la que los bits son sacados de la cola (bits/segundo) ILI-256, Redes de Computadores 19 á = ∗
20. Demoras • Si la intensidad de tráfico es > 1  Cola empieza a llenarse… hasta el infinito! =O ≤ 1  Depende de cómo llegan los paquetes. • Cada L/R segundos, no hay espera • En ráfagas periódicas, el n-ésimo paquete tendrá una demora de ILI-256, Redes de Computadores 20 ( − 1)
21. Pérdidas • Cuando una cola se llena, cada nuevo paquete que llegue será descartado. • La recuperación del paquete dependerá de los protocolos utilizados para transmitir la información (mas adelante veremos esto) ILI-256, Redes de Computadores 21
22. Throughput • Medida de la cantidad de bits por unidad de tiempo transferidos entre emisor/receptor – Esto es, la cantidad de bits recibidos al final del link • En todos los casos, siempre es el menor valor entre todos los “participantes” de la transmisión ILI-256, Redes de Computadores 22
23. CAPAS DE PROTOCOLOS Y SUS MODELOS DE SERVICIO Modelos de protocolos, Internet Protocol Stack , OSI, Encapsulamiento ILI-256, Redes de Computadores 23
24. Capas de protocolos y Modelos • Que es un protocolo? Según la RAE • Para nosotros, serán un conjunto de acciones convencionales para el intercambio de mensajes (o la definición 5 ) ILI-256, Redes de Computadores 24 protocolo. (Del b. lat. protocollum, y este del gr. πρωτόκολλον). 4. m. Secuencia detallada de un proceso de actuación científica, técnica, médica, etc. 5. m. Inform. Conjunto de reglas que se establecen en el proceso de comunicación entre dos sistemas.
25. Capas de protocolos y Modelos • En redes, los protocolos son organizados por capas para organizarlos de acuerdo a su función. • Las capas ofrecen ciertos servicios – Realizando acciones en la misma capa – Usando los servicios de la capa por debajo de ella • Veremos los modelos de capas de Internet (TCP/IP) de 5 capas, y el modelo OSI de 7 capas ILI-256, Redes de Computadores 25
26. Modelos de protocolos Aplicación Transporte Red Link Física ILI-256, Redes de Computadores 26 Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Link Física Familia de protocolos de Internet (Internet Protocol Stack) o TCP/IP OSI (Open Systems Interconnection)
27. Internet Protocol Stack • Aplicación – Acá va la información que una aplicación obtendrá o enviará. Ejemplo: HTTP, FTP, SMTP • Transporte – Se encarga del transporte de mensajes entre los dos extremos en donde están las aplicaciones sin importar las características de la red. Soporta control de errores, segmentación, control de flujo y congestión. Los paquetes a este nivel se llaman segmentos • Red – Se encarga de enrutar los segmentos entre los dos extremos para que llegue a su destino. Los paquetes a este nivel se llaman datagramas • Link – Se encarga del enrutamiento entre nodos (hosts o routers) de los datagramas. Los paquetes a este nivel se llaman frames • Física – Se encarga de “mover bits” de los frames entre un nodo y otro. ILI-256, Redes de Computadores 27
28. OSI • Todas las capas igual al Internet Protocol Stack • Las dos nuevas capas entregan los siguientes servicios – Presentación • Lleva información de cómo la aplicación debe interpretar los datos en la capa de aplicación. Ejemplos: encriptación, compresión – Sesión • Utilizada para sincronización del intercambio de información, o para crear “checkpoints” para recuperación en caso de errores. ILI-256, Redes de Computadores 28
29. Cuál modelo es mejor? • No hay uno mejor que otro! • Todo depende de las necesidades de las aplicaciones que se comunicarán, y del desarrollador/programador de estas. ILI-256, Redes de Computadores 29
30. Encapsulamiento ILI-256, Redes de Computadores 30 application transport network link physical Ht Hn M Segmento Ht Datagrama application transport network link physical Ht Hn Hl M Ht Hn M Ht M M network link physical link physical Ht Hn Hl M Ht Hn M Ht Hn M Ht Hn Hl M router switch Mensaje M Ht M Hn Frame
31. ILI-256, Redes de Computadores 31 Se acabo la tortura 