Sistemas Distribuidos Redes e interconexión de redes.

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Sistemas Distribuidos Redes e interconexión de redes

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Sistemas Distribuidos

Redes e interconexión de redes

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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

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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)

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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

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Protocolos

Capas conceptuales de un protocolo software

Capa n

Capa 2

Capa 1

Mensaje enviado Mensaje recibido

Medio de comunicaciónEmisor Receptor

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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

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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

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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

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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:

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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

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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

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Dispositivos interredes y modelo OSI

Dispositivo Capa OSI

Repeater Física

Bridge Enlace de datos

Router Red

Gateway Las siete capas

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Dispositivos para interconectar redes

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Repeaters

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Bridges/LAN switches

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Routers

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Gateways

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Redes ATM

Capas del protocolo ATM

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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

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Redes ATM

Celdas ATM

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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

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Redes ATM

Switching virtual paths en una red ATM

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ATM Physical Layer

Physical Medium Dependent (PMD) sublayerSONET/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)

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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

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Capas de interredes

Red subyacente

Aplicación

Interfaz de red

Transporte

Interred

Paquetes interredes

Paquetes específicos de la red

MensajeCapas

Protocolosinterredes

Protocolos dela redsubyacente

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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

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Protocolos Internet

Capas TCP/IP

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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

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Protocolos Internet

Visión conceptual del programador de una interredTCP/IP

IP

Aplicación Aplicación

TCP UDP

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Protocolos Internet

TCP Header

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Protocolos Internet

UDP Header

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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

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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

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Protocolos Internet

IP Header

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Protocolos Internet

Plantilla de un paquete IP

DatosDirección IP destinoDirección IP origen

Cabecera

Hasta 64 kbytes

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Routing

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Routing

B 2 1C local 0E 5 1default 5 -

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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

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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