SISTEMAS DISTRIBUIDOS DE TIEMPO REAL “ SISTEMAS DISTRIBUIDOS DE TIEMPO REAL ” Sistemas Distribuidos.
Sistemas Distribuidos
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Sistemas Distribuidos
Redes e interconexión de redes
Performance Parámetros críticos Latencia (lat): tiempo requerido para transmitir un mensaje vacío (único paquete) determinada por sobrecarga de soft Data transfer rate (dtr): velocidad (bps) determinada por características del hard Tiempo para transmitir un mensaje (t): t=lat + longitud mensaje/dtr En SD los mensajes transmitidos son casi todos cortos y lat puede ser mayor que longitud mensaje/dtr Ancho de banda total del sistema: mide el rendimiento de la red
Tipos de redes
Local area networks (LANs) Alta velocidad, en un edificio o campus Lo más típico: Ethernet 100 Mbps Wide area networks (WANs) Baja velocidad, entre computadoras que están separadas por grandes distancias La actual performance no cubre los requerimientos de los SD ( lat: 0.1-0.5 seg, dtr: 20-500 Kbs) Metropolitan area networks (MANs): A distancias no mayores a 50 km., basadas en fibra óptica (multimedia)
Tipos de redes
Rango Ancho de banda (Mbps)Latencia (ms)
LAN 1-2 km 10-1.000 1-10WAN mundial 0,010-600 100-500MAN 2-50 km 1-150 10LAN inalámbrica 0,15-1,5 km 2-11 5-20WAN inalámbrica mundial 0,010-2 100-500Internet mundial 0,010-2 100-500
Protocolos
Capas conceptuales de un protocolo software
Capa n
Capa 2
Capa 1
Mensaje enviado Mensaje recibido
Medio de comunicaciónEmisor Receptor
Protocolos
Capas de protocolos en el modelo de protocolos OSI
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace de datos
Física
Mensaje enviado Mensaje recibido
Emisor Receptor
Capas
Medio de comunicación
Protocolos
El encapsulamiento según se aplica en los protocolos multicapas
Cabecera de presentación
Mensaje de la capa de aplicación
Cabecera de sesión
Cabecera de transporte
Cabecera de red
Resumen del protocolo OSI
Capa Descripción Ejemplos
Aplicación Protocolos diseñados para responder a los requisitos de comunicación deaplicaciones específicas, a menudo definiendo la interfaz a un servicio.
HTTP, FTP, SMTPCORBA IIOP
Presentación Los protocolos de este nivel transmiten datos en una representación de datos de red independiente de las utilizadas comúnmente en los computadores, que pueden ser distintas. Si se necesitara, la encriptación también se llevaría a cabo en este nivel.
SSL, Representaciónde datos COBRA
Sesión En este nivel se implementa la fiabilidad y la adaptación, tales como ladetección de fallos y la recuperación automática.
Transporte Éste es el nivel más bajo en el que se gestionan mensajes (en lugar de paquetes).Los mensajes son dirigidos a los puertos de comunicaciones asociados a los procesos.Los protocolos de esta capa pueden ser orientados a conexión o no.
TCP, UDP
Red Transfiere paquetes de datos entre computadores en una red específica. En una WANo en una interred esto implica la generación de una ruta de paso a través de los routers. En una LAN simple no se necesita encaminamiento.
IP, circuitos virtualesATM
Enlace de datos
Es responsable de la transmisión de paquetes entre nodos que están conectadosdirectamente por un enlace físico. En una transmisión WAN será entre pares de routers o entre un router y un host. EN las LANs es entre cualquier par de hosts.
MAC de Ethernet, transferencia de celdasATM, PPP
Física Los circuitos y el hardware que dirigen la red. Transmite secuencias de datos binariosmediante señales binarias, utilizando modulación en amplitud o en frecuencia de las señales eléctricas (en los circuitos de cables), señales ópticas (en los circuitos de fibraóptica) u otras señales electromagnéticas (en los circuitos de radio o microondas).
Señalización de banda-base Ethernet, ISDN
Dispositivos interredes y modelo OSI
Dispositivo Capa OSI
Repeater/Hub Física
Switch Enlace de datos
Router Red
Gateway Las siete capas
Dispositivos para interconectar redes
Repeaters
Bridges/LAN switches
Routers
Gateways
Ethernet
Principio de operación: Carrier sensing, Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Todas las estaciones conectadas a un cable lineal o tipo ramas de un árbol Formato de un frame:
Ethernet Carrier sensing: Todas las estaciones escuchan permanentemente por frames con su direccción en el campo destino Multiple access with collision detection: Un número arbitrario de estaciones pueden intentar enviar un frame por broadcasting si detectan que el medio compartido está libre Si más de un proceso envía al mismo tiempo se produce una colisión Si una estación está enviando y detecta una colisión envía a las otras una señal de jamming para indicar que los datos que están siendo transmitidos no son válidos Debe retransmitirse inmediatamente o, luego de un retardo determinístico o aleatorio
Ethernet
Performance: Generalmente a 100 Mbps, hasta 1Gbs Retardos no determinísticos muy rápida para utilización media y baja para utilización mayor al 50% los retardos se incrementan debido a las colisiones y retransmisiones Características: Comparativamente bajo costo Fácil extensibilidad
Redes ATM
Capas del protocolo ATM
ATM Adaption Layer (AAL) Diferentes versiones de las capas AAL AAL1 para servicios CBR (Constant Bit Rate) (Por ej. emulación de circuitos) AAL2 para servicios VBR (Variable Bit Rate) (Por ej. MPEG video) AAL5 para datos (Por ej. Datagramas IP)
AAL PDU
ATM cell
User data
Redes ATM
Celdas ATM
ATM Cell Header
VCI (Virtual Channel ID) transladada de link a link PT: (Payload Type) CLP: (Cell Loss Priority bit) CLP=1, indica celda de baja prioridad, si hay congestión puede ser descartada HEC: (Header Error Checksum byte)
Cell header
Cell format
Redes ATM
Switching virtual paths en una red ATM
ATM Physical Layer
Physical Medium Dependent (PMD) sublayer
SONET/SDH: transmission frame structure (like a container carrying bits); bit synchronization; bandwidth partitions (TDM); several speeds: OC1 = 51.84 Mbps;
OC3 = 155.52 Mbps; OC12 = 622.08 Mbps
TI/T3: transmission frame structure (old telephone hierarchy): 1.5 Mbps/ 45 Mbps
unstructured: just cells (busy/idle)
ATM Physical Layer
Transmission Convergence Sublayer (TCS): adapts ATM layer above to PMD sublayer below
TCS Functions: Header checksum generation: 8 bits
CRC Cell delineation With “unstructured” PMD sublayer,
transmission of idle cells when no data cells to send
Capas de interredes
Red subyacente
Aplicación
Interfaz de red
Transporte
Interred
Paquetes interredes
Paquetes específicos de la red
MensajeCapas
Protocolosinterredes
Protocolos dela redsubyacente
Protocolos Internet
Capas TCP/IP
Mensajes (UDP) o Streams (TCP)
Aplicación
Transporte
Interred
Paquetes UDP o TCP
Datagramas IP
Marcos específicos de red
MensajeCapas
Red subyacente
Interfaz de red
Protocolos Internet
Capas TCP/IP
Protocolos Internet
Encapsulamiento de un mensaje cuando se transmite vía TCP sobre Ethernet
Mensaje de aplicación
Cabecera TCP
Cabecera IP
Cabecera Ethernet
Marco Ethernet
Puerto
TCP
IP
Protocolos Internet
Visión conceptual del programador de una interredTCP/IP
IP
Aplicación Aplicación
TCP UDP
Protocolos Internet
TCP Header
Protocolos Internet
UDP Header
Protocolos Internet
Estructura de las direcciones Internet
7 24
Clase A: 0 ID red ID Host
14 16
Clase B: 1 0 ID red ID host
21 8
Clase C: 1 1 0 ID red ID host
28
Clase D (multicast): 1 1 1 0 Dirección multicast
27
Clase E (reservada): 1 1 1 1 Sin usar0
Protocolos Internet
Representación decimal de las direcciones Internet
Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3
Clase A: 1 a 127
0 a 255 0 a 255 1 a 254
Clase B: 128 a 191
Clase C: 192 a 223
224 a 239 Clase D (multicast):
ID red
ID red
ID red
ID host
ID Host
ID host
Direcciones multicast
0 a 255 0 a 255 1 a 254
0 a 255 0 a 255 0 a 255
0 a 255 0 a 255 0 a 255
0 a 255 0 a 255 1 a 254240 a 255 Clase E (reservada):
1.0.0.0 a 127.255.255.255
128.0.0.0 a 191.255.255.255
192.0.0.0 a 223.255.255.255
224.0.0.0 a 239.255.255.255
240.0.0.0 a 255.255.255.255
Rango de direcciones
Protocolos Internet
IP Header
Protocolos Internet
Plantilla de un paquete IP
DatosDirección IP destinoDirección IP origen
Cabecera
Hasta 64 kbytes
Routing
Routing
B 2 1C local 0E 5 1default 5 -
Problemas en TCP/IP
Problemas de transparencia: no hay transparencia
de ubicación Problemas de seguridad: los mensajes deben ser
encriptados Problemas de administración de la red: añadido
manual de nuevas direcciones
FLIP (Fast Local Internet Protocol)
Provee transparencia de ubicación Soporta comunicación en grupos Soporta comunicación segura Comunicación no orientada a conexión Un mensaje FLIP puede ser más grande que un mensaje IP Destinado al uso en interredes basadas en una colección de pequeñas y seguras LANs y WANs
IPv6
Mayor espacio de direcciones:Cambia la longitud de la dirección:
128 bits -> 3 x 1038 direcciones(casi un cuatrillón de direcciones por metro cuadrado de la Tierra)Formato: x:x:x:x:x:x:x:xx es de 16 bits, normalmente expresado en hexadecimal. Ej.:2001:3324:22f4:fcab:1cde:3403:1221:ac01
IPv6
Notacion reducida:1080:0:0:0:8:800:200C:417A unicast address FF01:0:0:0:0:0:0:101 multicast addr. 0:0:0:0:0:0:0:1 loopback addr. 0:0:0:0:0:0:0:0 unspecified ad.
se pueden escribir como:1080::8:800:200C:417A unicast address FF01::101 multicast addr. ::1 loopback addr. :: unspecified ad.
IPv6
Header mas chico: mayor eficiencia en el ruteoPaquetes mas flexibles: disminuye la fragmentaciónMejora la compatibilidad con QoS y CoSSoporte a la seguridad: incluyendo IPsecMejoras en multicast y anycastMejoras en autoconfiguración
IPv6
Header
IPv6
• Versión (4 bits).• Clase de tráfico (8 bits). También llamado prioridad o
clase.• Etiqueta del flujo (20 bits). Mejora el
encaminamiento y el soporte a transmisiones en tiempo real
• Longitud del paquete (16 bits). • Siguiente cabecera (8 bits). tipo de cabecera que
sigue a la cabecera de IPv6 (TCP/UDP/ ICMPv6 u otra IPv6 opcional).
• Límite de saltos (8 bits). • Dirección origen (128 bits). • Dirección destino (128 bits).
Transición a IPv6
Mecanismos
• Dual Stack: provee soporte completo para IPv4 e IPv6 en host y routers.
• Tunneling: encapsula paquetes IPv6 en paquetes IPv4 y permite utilizar la infraestrutura IPv4
• Traducción: para nodos IPv4 que comunican con nodos IPv6