Introduccion a Comunicacion de Datos a Comunicacion de... · 2010. 2. 17. · Diseño de Redes:...
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Universidad Central de Venezuela Facultad de Ciencias
Escuela de Computación Comunicación de Datos
Introducción a la Comunicación de Datos. Redes de Comunicación de datos Modelo de ComunicacionesComunicación de datos. Modelo de Comunicaciones.
Normas de Sistemas Abiertos
Profesora María Elena Villapol
Comunicación de Datos
Comunicación de DatosComunicación de Datos• Telecomunicación: comunicación a distancia.• Dato: es la información presentada en cualquierDato: es la información presentada en cualquier
formato acordado por las partes comunicándose. Representación de datos:• Texto• Números
I á• Imágenes• Audio• Video• Video• Voz
• Comunicación de Datos: intercambio de
Comunicación de Datos
Comunicación de Datos: intercambio de información entre dispositivos vía algún medio de transmisión.
Modelo de ComunicaciónModelo de Comunicación
Sistema fuente Sistema destino
Sistema de
Sistema fuente
Fuente Transmisor Sistema de Transmisión Receptor Destino
Comunicación de Datos
Red Telefónica PúblicaModem ModemComputador Servidor
Elementos de la Comunicación de DatosElementos de la Comunicación de Datos
Comunicación de Datos
Red de ComunicaciónRed de Comunicación
• Incluye una serie de dispositivosIncluye una serie de dispositivos interconectados para soportar la transmisión de informacióntransmisión de información.
• Un ejemplo de una red de comunicación es el sistema telefónico y la Internetes el sistema telefónico y la Internet.
Comunicación de Datos
Ejemplos de dispositivos que se pueden icomunicar
Relojes Bluetooth
switch
Comunicación de Datos
Criterios de RedCriterios de Red
• RendimientoRendimiento– Retardo
Throughput– Throughput• Confiabilidad• Seguridad
Comunicación de Datos
Tipos de ConexiónTipos de Conexión
enlaceestación estación
Punto-a-punto
estación estación
enlace
estación
Comunicación de Datos
Multipunto
TopologíasTopologías
Topología
Mesh Anillo Bus Estrella
Comunicación de Datos
MeshMesh
estaciónestación
estaciónestación
Comunicación de Datos
estaciónestación
EstrellaEstrella
estación estaciónestaciónestación
Comunicación de Datos
BusBus
estación estación estaciónestación
Fin cableFin cable Fin cable
Comunicación de Datos
AnilloAnillo
estación estación
estación estaciónrepetidorrepetidor
repetidorrepetidor
repetidor
repetidor
estación estación
Comunicación de Datos
Topología híbridaTopología híbrida
Comunicación de DatosStation = estación
Clasificación de las Redes de C i ióComunicación
Redes de Computadores
LANs MANs WANs
LANs
Baja Velocidad
WLANs
IEEE 802.11
METRO ETHERNET
Conmutada porPaquetes
Baja Velocidad
Conmutada por Circuito
ISDN
WWANs
UMTSBaja Velocidad
IEEE 10-BASE-TIEEE 802.5
HOME RF
WPANS
Baja Velocidad
X.25
xDSL CDMA2000
Alta Velocidad Bluetooth Alta Velocidad
Comunicación de Datos
Fast Ethernet Gigabit Ethernet
Frame RelayATM
Interconexión de RedesInterconexión de Redes
Comunicación de Datos
Interconexión de Redes: dos LANs y t WANcuatro WANs
Comunicación de Datos
Diseño de Redes: Conceptos Bá iBásicos
• Capas o Niveles: las redes usualmente se dividen en capas o p pniveles con funciones específicas.
• Protocolo: las reglas y convenciones que rigen la comunicación entre entidades remotascomunicación entre entidades remotas.
• Jerarquía de protocolos: organización de las capas que implementan los protocolos.
• Arquitectura de red: conjunto de capas y protocolos.• Pila de protocolos: una lista de protocolos usada por una
arquitectura de red.q• Interfaz: define el límite entre cada capa y los servicios que
una capa inferior le ofrece a una superior.
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Modelos de ReferenciaModelos de Referencia
• Diversas arquitecturas de red han • Open System Interconnection sido definidas.
• Ellos son denominados modelos de referencia.L á id OSI TCP/IP
(OSI).• Desarrollado por la International
Organization for Standardization (ISO)• Los más conocidos: OSI, TCP/IP. (ISO)
• Es una referencia para el desarrollo de protocolos de comunicación.
• Tiene la finalidad de permitir la comunicación entre equipos de diferentes vendedores y
f t l d d d lmanufactureros alrededor del mundo.
Comunicación de Datos
Terminología según OSITerminología según OSI
• Capa N: especifica cualquier capa.p p q p• Capa N-1: es la capa inmediatamente inferior a la capa
N.• Capa N+1: es la capa inmediatamente superior a la
capa N. • Entidad-N: es un elemento activo dentro de una capa N• Entidad-N: es un elemento activo dentro de una capa N
que incluye un conjunto de las capacidades definidas para esa capa.
• Protocolo-N: definen el conjunto de reglas y formatos (semántica y sintaxis) que rigen la comunicación entre entidades N.
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entidades N.
Comunicación entre capasComunicación entre capas
• Comunicación entre capas adyacentes:Comunicación entre capas adyacentes: la capa N se comunica con la capa N+1 y N-1N 1.
• Comunicación entre entidades-N pares (comunicación entre entidades pares):(comunicación entre entidades pares):se establece entre entidades de una misma capa pero localizadasmisma capa pero localizadas remotamente.
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Comunicación entre capasComunicación entre capasSistema A Sistema B
Entidad de la Capa N+1Capa N+1 Entidad de la
Capa N+1
Comunicación entre capas adyacentes ( o comunicación vertical)
Entidad de la Capa N
Capa N Entidad de la Capa N
Comunicación entre entidades pares
( o comunicación horizontal)
Servicio a la capa N
Comunicación de Datos
Entidad de la Capa N-1
Capa N-1 Entidad de la Capa N-1
ServicioServicio
• Una capa N-1 ofrece servicios a la capa N.p p• Un servicio es una capacidad de la capa N-1 y las
capas por debajo de ellas y que se ofrece en los límites t l N N 1entre la capa N y N-1.
• La capa N se denomina usuario del servicio y la capa N-1 y las que están por debajo se denominanN 1 y las que están por debajo se denominan proveedor del servicio.
• Punto de Acceso al Servicio (Service Access Point, SAP) d fi l t l l l i i d lSAP): define el punto en el cual los servicios de la entidad de la capa N-1 son provistos a una entidad de la capa N .
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p– Un SAP está identificado unívocamente por una
dirección.
ServicioServicio
Usuario del Usuario delComunicación entre
entidades paresUsuario del Usuario delComunicación entre
entidades paresUsuario del Servicio A
Usuario del Servicio B
entidades pares ( o comunicación horizontal)
Usuario del Servicio A
Usuario del Servicio B
entidades pares ( o comunicación horizontal)
Comunicación entre capas adyacentes ( o comunicación vertical)
Comunicación entre capas adyacentes ( o comunicación vertical)
SAP SAPSAP SAP
Proveedor del ServicioProveedor del Servicio
Comunicación de Datos
Primitivas de ServicioPrimitivas de Servicio
• Requerimiento (Request): es invocada por el usuario q ( q ) pdel servicio para requerir un servicio del proveedor.
• Indicación (Indication): es usada por el proveedor del i i tifi l l i d l i i l tservicio para notificarle al usuario del servicio que la otra
entidad par ha invocado una primitiva de requerimiento o el proveedor mismo ha generado un evento.
• Respuesta (Response): es usada por el usuario del servicio para reconocer el recibimiento de una primitiva de indicación del proveedor del serviciode indicación del proveedor del servicio.
• Confirmación (Confirmation): es usada por el proveedor del servicio para notificarle al usuario del
Comunicación de Datos
p pservicio que requirió el servicio que la actividad iniciada por el requerimiento se ha completado exitosamente.
Primitivas de ServicioPrimitivas de Servicio
Usuario Usuario
A B
Comunicación entre entidades pares
( o comunicación horizontal)
Requerimiento Confirmación Respuesta Indicación
SAP SAP
Proveedor del Servicio
SAP SAP
Comunicación de Datos
Primitivas de Servicio de un Servicio de l C d T tla Capa de Transporte
• T-CONNECT RequestT CONNECT.Request• T-COONECT.Indication
T CONNECT R• T-CONNECT.Response• T-COONECT.Confirmation
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Primitivas de Servicio de un Servicio de l C d T tla Capa de Transporte
U i Usuario
Aplicación:Transferencia de A hi ( li t )
Usuario Usuario
B Aplicación:Transferencia de
Comunicación entre entidades pares
( o comunicación horizontal)Archivos (cliente) Archivos (servidor)
Requerimiento Confirmación Respuesta IndicaciónRequerimiento
TSAP TSAP
Confirmación Respuesta Indicación
Proveedor del Servicio
TSAP TSAP
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Secuencias de Ocurrencias de las Primitivas de ServicioPrimitivas de Servicio
• Las primitivas de servicio deben ocurrir en un determinado orden.
• Esto generalmente está descrito en laEsto generalmente está descrito en la especificación del servicio de la capa o protocolo particular.protocolo particular.
• Los diagramas de conexión de tiempoconstituyen una herramienta gráfica paraconstituyen una herramienta gráfica para mostrar el orden temporal en que ocurren esta secuencia de eventos
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esta secuencia de eventos.
Secuencias de Ocurrencias de las P i iti d S i iPrimitivas de Servicio
Proveedor del ServicioUsuario del Servicio Usuario del Servicio
T-CONNECT.RequestT-CONNECT.Indication
T-CONNECT.Response
T-CONNECT.Confirm
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Modos de ComunicaciónModos de Comunicación
• Modo orientado a conexión: implica el establecimiento pde una conexión previo a la transferencia de la información.
ió i ió t d á– una conexión es una asociación entre dos o más entidades pares.
– La habilidad de establecer, liberar y transferir dataLa habilidad de establecer, liberar y transferir data sobre una conexión es provista a las entidades N por la capa N-1. L f i l d t bl i i t d– Las fases involucradas son: establecimiento de una conexión, transferencia de datos y liberación de la conexión.
Comunicación de Datos
Modos de ComunicaciónModos de Comunicación
• Modo no orientado: las unidades de dataModo no orientado: las unidades de data son transferidas entre entidades de la una capa N sin necesidad de establecer unacapa N sin necesidad de establecer una conexión
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Unidades de DatosUnidades de Datos
• Información de Control de Protocolo – N (PCI-N):( )información intercambiada entre las entidades N pares para coordinar su operación conjunta.D t d U i N t fi t tid d N• Data de Usuario – N: se transfiere entre entidades N a nombre de las entidades N+1 a la cual se les está otorgando el servicio.
• Unidad de data de Protocolo – N (PDU-N): es la unidad especificada por el protocolo y que contiene PCI-N y posiblemente data del usuario NN y posiblemente data del usuario–N.
• Unidad de Data de Servicio – N (SDU-N): consiste de data del usuario e información de control y es
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ytransferida entre las entidades N+1 pares y la cual no es interpretada por las entidades N.
Unidades de DatosUnidades de Datos
Capa N+1 PDU-(N+1)Capa N+1 PDU-(N+1)
CapaNSDU-(N)PCI-(N)
CapaNSDU-(N)PCI-(N)
Capa N
PDU-(N)
Capa N
PDU-(N)
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Elementos de la Operación de una Capa
• Identificación del Protocolo: Un identificador del protocolo – N identifica un protocolo de la capa N.
• Conexión multi punto: Una conexión multi punto es la f ilid d d d i d t d h / dfacilidad de poder enviar data de una a muchas y/o de muchas a un punto final de una conexión.
• Multiplexación / De multiplexacion: Cuando unaMultiplexación / De multiplexacion: Cuando una función de la capa N usa una conexión N-1 para soportar más de una conexión N, se dice que se han multiplexado dichas conexiones La de multiplexación esmultiplexado dichas conexiones. La de multiplexación es la función inversa a la multiplexación .
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Elementos de la Operación de una CapaElementos de la Operación de una Capa
• División / Recombinación: Cuando una función de la capa N usa más de una conexión N-1 para soportar una conexión N, se dice que se han dividido dicha conexión. C t l d fl j l l fl j t d t• Control de flujo: regula el flujo entre capas adyacentes o dentro de una capa. – Control de flujo entre pares: regula la tasa a la cualControl de flujo entre pares: regula la tasa a la cual
los PDUs se intercambian entre entidades N.– Control de flujo en el límite del servicio: que regula
l t l l l SDU t fi tla tasa a la cual las SDUs se transfieran entre una entidad N y otra entidad N-1.
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Elementos de la Operación de una CapaElementos de la Operación de una Capa
• Segmentación / Re ensamblado: La función de gsegmentación ejecutada por una entidad N divide una SDU N en múltiples SDUs N. Bl / D bl L f ió d bl• Bloqueo / Desbloqueo: La función de bloqueo ejecutada por una entidad N une múltiples SDUs N en una PDU N.
• Concatenación / Separación: La concatenación es ejecutada por una entidad N para unir varios PDUs N en una SDU N 1una SDU N-1.
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Elementos de la Operación de una CapaElementos de la Operación de una Capa
• Secuenciamiento: es realizado por una entidad N se prefiere al hecho de mantener el orden en que las SDUsN son enviadas a la capa N-1.R i i t f ió d• Reconocimiento: es una función usada por una entidad N para informar a la entidad que envío un PDU N que este fue recibido.
• Reajuste (reset) consiste en llevar a las correspondientes entidades N a un estado determinado, pudiendo ocurrir perdidas o duplicaciones de datapudiendo ocurrir perdidas o duplicaciones de data.
• Control de errores: Son funciones ejecutadas por un entidad N para detectar y / o corregir errores de PDUs N
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p y gocasionados por los servicios provistos por la capa N-1.
•
Estructura en capas
Comunicación entre Capas Adyacentes
Aplicación
ó
Aplicación
Comunicación entre
Sesión
Presentación
Sesión
PresentaciónComunicación entre Capas Paralelas
Red
Transporte
Red
Transporte
Física
Enlace de Datos
Física
Enlace de Datos
Comunicación de DatosMedio Físico (Transmisión de la Información)
Capa de AplicaciónCapa de Aplicación
• Las funciones de estas capas van aLas funciones de estas capas van a depender del proceso de aplicación. Ejemplos de aplicaciones son laEjemplos de aplicaciones son la transferencia de archivos, acceso remoto de terminales y el intercambio dede terminales y el intercambio de mensajes.
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Capa de AplicaciónCapa de Aplicación
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Capa de PresentaciónCapa de Presentación
• negociación y renegociación del sintaxis de g y gtransferencia;
• representación del sintaxis abstracta elegida por las tid d d li ió l i ióentidades de aplicación en la negociación o re
negociación de la sintaxis de transferencia, incluyendo el formato y las transformaciones de propósito especial (por ejemplo, compresión de datos);
• restauración de la sintaxis previamente negociada ante la ocurrencia de ciertos acontecimientosla ocurrencia de ciertos acontecimientos.
• uso de los servicios de sesión.
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Capa de SesiónCapa de Sesión
• establecimiento y liberación de una conexión entre entidades de la capa de presentación en el ámbito de sesión con la finalidad de establecer un dialogo o terminar el mismo, respectivamente;
• transferencia de la data en modo normal o expedito (implica un manejo expedito de las SDUs de la capa de sesión);
• gestión de las interacciones; el intercambio de datos asociado a un dialogo puede ser duplex en cuyo caso la información se transfiere en forma simultánea, o half duplex, cuando el intercambio es alternado.
• sincronismo de la conexión: permite definir puntos de sincronismo. Si la conexión se rompe en algún punto, el dialogo puede re iniciarse en un punto de sincronismo acordado.
• reporte de excepciones: consiste en la notificación de excepciones
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a la capa superior o las cuales no son recuperables.
Capa de SesiónCapa de Sesión
Comunicación de Datos
Capa de TransporteCapa de Transporte
• mapping de direcciones de transporte en direcciones de red; • multiplexación de conexiones de transporte (end-to-end) en
conexiones de red; • establecimiento y liberación de conexiones de transporte; y p ;• control de las secuencias end-to-end en conexiones individuales; • detección de error end-to-end y supervisión necesaria de la calidad
del servicio;del servicio; • recuperación de error end-to-end; • segmentación, bloqueo, y concatenación end-to-end;
t l d fl j d t d i i di id l• control de flujo end-to-end en conexiones individuales; • funciones de supervisión; • transferencia apresurada de las SDUs; y
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• suspensión / reasumir.
Capa de Transporte: SegmentaciónCapa de Transporte: Segmentación
Comunicación de Datos
Capa de RedCapa de Red
• encaminamiento y tareas de relevo; • conexiones de red; • multiplexación de las conexiones de red; • segmentación y bloqueo;segmentación y bloqueo; • detección de errores; • recuperación de errores;
i i t• secuenciamiento; • control de flujo; • transferencia de datos apresurada; • reset; • selección del servicio; • mapping entre direcciones de red y direcciones de la capa de
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mapping entre direcciones de red y direcciones de la capa de enlace de datos;
• gerencia de capa de red.
Capa de Enlace de DatosCapa de Enlace de Datos
• mapping de SDUs de la capa de enlace de datos en PDUs de esta misma capa;
• identificación e intercambio del parámetro;• detección de error; ;• encaminamiento y relevo; y • gerencia de capa de la trasmisión de datos.• establecimiento y liberación de la conexión de enlace de datos;• establecimiento y liberación de la conexión de enlace de datos;• transmisión de data en modo orientado a conexión / modo no
orientado a conexión;di i ió d l ió d l d d t• división de la conexión de enlace de datos;
• control de la secuencia; • el delimitación y sincronización.
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Capa FísicaCapa Física
• activación y desactivación de la conexiónactivación y desactivación de la conexión física;
• transmisión de la SDU física;• transmisión de la SDU física;• multiplexacion; y• gestión de la capa física.
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Capa FísicaCapa Física
Comunicación de Datos
Transmisión de la informaciónTransmisión de la información
Aplicación AplicaciónDATAAH
Sesión
Presentación
Sesión
PresentaciónDATAPH
DATASH
Red
Transporte
Red
TransporteDATATH
DATARH
Física
Enlace de Datos
Física
Enlace de DatosDATADH
BITS
DT
Comunicación de Datos
BITS
H: header -> encabezado T: tail -> cola
Capas punto a punto y fin a finCapas punto a punto y fin a fin
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ProtocolosProtocolos
• Sintaxis:Sintaxis:– Formato de la data, el orden en que la misma
se presentase presenta.• Semántica:
Significado de cada sección– Significado de cada sección.• Timing:
– Cuando la data debe ser enviada.– Cuan rápida debe ser enviada.
Comunicación de Datos
Modelo TCP/IPModelo TCP/IP
Aplicación Aplicación
Sesión
Presentación No especificado
Red
Transporte
Red
Transporte
Física
Enlace de DatosAcceso de Red
TCP: Transmission Control
Comunicación de DatosTCP/IPOSI
TCP: Transmission Control ProtocolIP: Internet Protocol
Pilas de Protocolos de TCP/IPPilas de Protocolos de TCP/IP
Comunicación de Datos
DireccionamientoDireccionamiento
• Direcciones físicasDirecciones físicas.• Direcciones lógicas.
P t• Puertos.• Direcciones específicas.
Comunicación de Datos
Relación entre las direcciones y las capas
Comunicación de Datos
Direcciones físicasDirecciones físicas
Comunicación de Datos
Ejemplo de Direccionamiento Lógico y E l i t TCP/IPEncapsulamiento en TCP/IP
Comunicación de Datos
Ejemplo de Direcciones de PuertosEjemplo de Direcciones de Puertos
Comunicación de Datos
EstandarizaciónEstandarización
• Los usuarios pueden escoger entre variosLos usuarios pueden escoger entre varios proveedores, los cuales ofrecen productos compatibles.p
• Aumenta la competencia y mantiene productos a costos más bajos.p j
Comunicación de Datos
Organismos de EstandarizaciónOrganismos de Estandarización
• International Standards Organization (ISO)International Standards Organization (ISO)• International Telecommunication Union
(ITU). Comprende estos sectores:(ITU). Comprende estos sectores:– Radiocommunications (ITU-R)
Telecommunications (ITU T)– Telecommunications (ITU-T)• Institute of Electrical and Electronics
E i (IEEE)Engineers (IEEE)• American National Standards Institute
(ANSI) > USAComunicación de Datos
(ANSI) -> USA
EstandarizaciónEstandarización
• Forums– ATM Forum– WAP Forum– WiMax Forum– Otros
• Agencias regulatorias– CONATEL (Venezuela)
FCC (USA)– FCC (USA)• Estándares de la Internet
– IETF:
Comunicación de Datos
IETF:• Desarrolla RFCs y Internet draft.
Tipos de EstándaresTipos de Estándares
• De FactoDe Facto.• De Jure.
Comunicación de Datos