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REDES Área de Ingeniería Telemática Arquitecturas de protocolos Area de Ingeniería Telemática http://www.tlm.unavarra.es Redes 4º Ingeniería Informática
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REDES Área de Ingeniería Telemática
Arquitecturas de protocolos
Area de Ingeniería Telemática http://www.tlm.unavarra.es
Redes 4º Ingeniería Informática
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a Temario 1. Introducción a las redes 2. Tecnologías para redes de área local 3. Conmutación de circuitos 4. Tecnologías para redes de área extensa y última
milla 5. Encaminamiento 6. Arquitectura de conmutadores de paquetes 7. Control de acceso al medio 8. Transporte extremo a extremo
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Arquitectura de protocolos TCP/IP
Capa 1
Capa 2
Capa 3
Capa 4
Físico
Enlace / Network access
Red
Transporte
Aplicación
Host to
network
Internet
Transport
Application
Funciones de red
Funciones de usuario
final
• Arquitectura dominante • A partir de un proyecto del DARPA • Para interconexión de redes
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a Nivel físico • Physical layer • Interfaz entre el dispositivo y el medio de transmisión • Construye la señal y la adapta al medio. Recupera la señal • Depende del medio físico
• No presuponemos conocimiento previo • Veremos conceptos muy básicos sobre este
nivel en diferentes tecnologías de LAN/WAN
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a Nivel de enlace • Link layer, Network access layer • Intercambio de datos entre hosts en la misma red • Depende del tipo (tecnología) de red • El nivel superior (red/Internet) independiente de las tecnologías
• Para el mismo nivel de enlace puede cambiar el nivel físico (ej: Ethernet par trenzado, fibra, coax…)
• Implementado en los hosts y equipos de conmutación de red
• Proporciona control del enlace (activar, mantener, desactivar)
• Detección y control de errores • Envía tramas (frames)
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a Nivel de enlace • Asumimos conocimiento básico sobre Ethernet y ARP • Repasad tema sobre nivel de enlace de “Redes de Computadores” • Veremos tecnologías (LAN y WAN) y fundamentos de reparto de uso
del medio • Repasaremos Ethernet un poco pero principalmente ampliaremos
• Útil haber cursado “Laboratorio de Programación de Redes” pero lo ampliamos
• Veremos fundamentos de WiFi • WiFi debería ser conocido si habéis cursado
“Seguridad en Internet”
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a Nivel de red o de Internet • Network layer, Internet layer • Necesario cuando los hosts están en distintas redes • Debe saber cómo llegar de una red a otra • (…)
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Transporte
Aplicación
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a Nivel de red o de Internet • Network layer, Internet layer • Necesario cuando los hosts están en distintas redes • Debe saber cómo llegar de una red a otra • Independiente de la tecnología empleada en cada red
• Implementado en los hosts y los conmutadores de red • Envía paquetes/datagramas • Interconecta subredes
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Aplicación
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a Nivel de red o de Internet • Asumimos conocimiento sobre IP
– Direccionamiento CIDR – Tablas de rutas, longest-prefix match
• Repasad IP de “Redes de Computadores” • Útil “Laboratorio de Programación de Redes” pero no en necesario
• Veremos protocolos de encaminamiento avanzados • Funcionamiento interno de routers
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a Nivel de transporte • Transport layer, Host-to-host layer • Comunicación directa entre los sistemas finales • Ofrece comunicación libre de errores • En orden
• Sin pérdidas, sin duplicados • Solo en los sistemas finales
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a Nivel de transporte • Asumimos conocimiento básico sobre TCP y UDP • Repasad tema de “Redes de Computadores” • Veremos más mecanismos que emplea TCP en su funcionamiento • Calcularemos su rendimiento en velocidad de transferencia
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Transporte
Aplicación
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a Nivel de aplicación • Application layer • Lógica específica de la aplicación • Asumimos conocimiento sobre los protocolos de nivel de aplicación de
servicios clásicos • Repasad protocolos de aplicación y sockets (“Redes de Computadores”)
• En prácticas implementaremos servicios
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a Ejemplo – Subred • Comunicación emplea los niveles 1 y 2 (físico y enlace) • Los sistemas finales implementan niveles superiores • Los equipos de conmutación no
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a Ejemplo – Subred • Comunicación emplea los niveles 1 y 2 (físico y enlace) • Los sistemas finales implementan niveles superiores • Los equipos de conmutación no • (…)
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a Ejemplo – Subred • Comunicación emplea los niveles 1 y 2 (físico y enlace) • Los sistemas finales implementan niveles superiores • Los equipos de conmutación no • (…)
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a Ejemplo – Subred • Comunicación emplea los niveles 1 y 2 (físico y enlace) • Los sistemas finales implementan niveles superiores • Los equipos de conmutación no • El nivel físico puede cambiar en diferentes segmentos de la subred
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a Ejemplo – Internet • Niveles 1 y 2 solo en la red • Nivel 3 interconecta redes • Niveles superiores solo en hosts • (…)
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a Ejemplo – Internet • Niveles 1 y 2 solo en la red • Nivel 3 interconecta redes • Niveles superiores solo en hosts • (…)
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a Ejemplo – Internet • Niveles 1 y 2 solo en la red • Nivel 3 interconecta redes • Niveles superiores solo en hosts • (…)
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a Ejemplo – Internet • Niveles 1 y 2 solo en la red • Nivel 3 interconecta redes • Niveles superiores solo en hosts • Tecnología de subred diferente
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Aplicación Físico
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a Ejemplo: IP over Ethernet
• Algunos enlaces directos (Ethernet u otro tipo) • Otros: LANs de mayor tamaño • Ejemplo: router reenvía paquete IP
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Enlace (Ethernet)
Red (IP)
Transporte
Aplicación
Fibra óptica, cobre, radioenlaces, etc
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Ejemplo: IP over Ethernet 0000000000000000000000000000000100100011010000000000000000100000000000000100000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000010000000000000000000000000111000000000000000000000000000000000001010001010010010110010100000000000000000010001001011000000000000000000000001000000000000000000000000000100111000000000000000000000000001001110000000000000000000000000000011100000011000000000000000000000000000000000011000010010011001100010101100100001000000000000100010100000000000000100110001001011001100000110100000000000000010000000000011000000000000000000000010000000101100000101001100100010101010110000001100100110001100100000000010100000110010001010000000000000000000001010000000001110101001010001000001101100000100000000001100010000001000000000000000000000001000000010000000000000000000001100000000010000000001010000110001000010100001001101001011001000111010001010101010000100000001000100000000000000000000000000111000001001000010101000101010001010000001000110001001000110001000000000100100001100111001101110100001100100000000000000000000000001000000001110111011101110111011100100110011101100110011001110110011001010010011001010111001100000000010101010000000000000000000010010000011100110110010101110010001001000001011001110110010101100111010000110010000001000110011101101001011000000000000000000000000001100110000100100011010100100011000000100000001010000100011000010110001101101001011001110100011001110011000000000000000000000000011010000011001000000101010100110010000001010000010100000100001100100000010001100001011000110010000001000101001100000000000000000000000000100000010110000010000001000110000101100011011010000010010000110010000001100101011000100101010101010011000000000000000000000000001100100000011100100111011000110011000100100011100000100011000000100011011100101001001000000100011101100101000000000000000000000000011000110110011000100011001000110000001100000011011000110000001110010011000100110001001000000100001101100001011000000000000000000000000001101001011001100010001100010010001100000010001100110000000001000001011000110110001101100101011100000000000000000000000100000000011101000011001000000111010001100101011110000111010000100111100001100110001001100001011100000111000001100000000000000000000100010000011010010110001101100001011101000110100101100110001001111000011001100010011000010111000001110000011000000000000000000001001000000110100101100011011000010111010001101001011001100010011110000110100001110100011001100010011110000110000000000000000000010011000001100010011101000110010101111000011101000010011010000111010001100110001101110001001100110000001000000000000000000001010000000011100100100111010001100101011110000111010000100111000001100110000101101001011000110111000100110011000000000000000000000001010100000010001110000010011010010110011000010110011101100101001001110000011001100111001000100010001000000000000000000001011000000011011100010011001100000010001101010000000001000001011000110110001101100101011100000111010000100100000000000000000000010111000001100001011001100111011101010110000101100111011001010011001000000110010101110011001001100101011000110111000100000000000000000001100000000011001100000010001110010010011001000110010100110111000100110011000000100011011100100110011001110010000000000000000000011001000000110111000100110011000000100011011000100110011000110111000100110011000000100011010000100000000000000000000100000110100101110100001101110001001100110000001000110011001001100110000100110111000100110011000000100000000000000000000100000011000100000000010000010110001101100011011001010111000001110100001001000101011001100011011001100100011010010000000000000000000100000110011001110011001000000110011101110110100101110000001001100100011001010110011001100110000101110100011001010000000000000000000100000000000001000001011000110110001101100101011100000111010000100100001101101000011000010111001001110011011001010111010000000000000000000001000000110010000001001001010100110100001000111000001110000011010100111001001000110001001001110101011101000110011000000000000000000001000000100011100000110111000100110011000000100011011100100010001101110001001100110000001000110111000000000000000000100000000000000000010001100101011001010111000000100100000101100110100101110110011001010011001000000011001100110000000000000000000000100001000000110000000000000100001101100110011001100101011000110111010001101001011001100011001000000110000000000000000000100010000001100101011001010111000000100110000101100110100101110110011001010000000001000011011001100110011010010000000000000000001000110000011001010011001000000101000001010010010001010100011000110100100101000100001100110101001100010110010000110110001101100000000000000000001001000000001100000011100000111000001100100011001101100010001110000011100100111000001100010110010100110101010001000011001100010000000000000000001001010000001100010011010100110000001100010011001000111001001100000011001100110011001101000100001100110001001100010011010100000000000000000010011000000011000000110001001100100011100100110000001100110011001100110101001100110111100100111001011101010111010101110110011000000000000000000010011100000100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Ejemplo: IP over Ethernet 0000 0c07 ac03 000d 9331 59fa 0800 4500 0262 5983 4000 4006 5fbc 82ce
a99f d155 8193 d19a 0050 6a45 0f75 28d8 c360 8018 ffff 81ab 0000 0101 080a 2a86 df2e 1426 9e6d 4745 5420 2f20 4854 5450 2f31 2e31 0d0a 486f 7374 3a20 7777 772e 676f 6f67 6c65 2e65 730d 0a55 7365 722d 4167 656e 743a 204d 6f7a 696c 6c61 2f35 2e30 2028 4d61 6369 6e74 6f73 683b 2055 3b20 5050 4320 4d61 6320 4f53 2058 204d 6163 682d 4f3b 2065 6e2d 5553 3b20 7276 3a31 2e38 2e30 2e37 2920 4765 636b 6f2f 3230 3036 3039 3131 2043 616d 696e 6f2f 312e 302e 330d 0a41 6363 6570 743a 2074 6578 742f 786d 6c2c 6170 706c 6963 6174 696f 6e2f 786d 6c2c 6170 706c 6963 6174 696f 6e2f 7868 746d 6c2b 786d 6c2c 7465 7874 2f68 746d 6c3b 713d 302e 392c 7465 7874 2f70 6c61 696e 3b71 3d30 2e38 2c69 6d61 6765 2f70 6e67 2c2a 2f2a 3b71 3d30 2e35 0d0a 4163 6365 7074 2d4c 616e 6775 6167 653a 2065 732c 656e 3b71 3d30 2e39 2c64 653b 713d 302e 372c 6672 3b71 3d30 2e36 2c6e 6c3b 713d 302e 342c 6974 3b71 3d30 2e33 2c6a 613b 713d 302e 310d 0a41 6363 6570 742d 456e 636f 6469 6e67 3a20 677a 6970 2c64 6566 6c61 7465 0d0a 4163 6365 7074 2d43 6861 7273 6574 3a20 4953 4f2d 3838 3539 2d31 2c75 7466 2d38 3b71 3d30 2e37 2c2a 3b71 3d30 2e37 0d0a 4b65 6570 2d41 6c69 7665 3a20 3330 300d 0a43 6f6e 6e65 6374 696f 6e3a 206b 6565 702d 616c 6976 650d 0a43 6f6f 6b69 653a 2050 5245 463d 4944 3d35 3164 3636 3038 3832 3362 3839 3831 653a 544d 3d31 3135 3031 3239 3033 333a 4c4d 3d31 3135 3031 3239 3033 333a 533d 7939 7575 7a66 4452 416a 396d 4e32 2d77 0d0a 4361 6368 652d 436f 6e74 726f 6c3a 206d 6178 2d61 6765 3d30 0d0a 0d0a !
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Ejemplo: IP over Ethernet 0000 0c07 ac03 000d 9331 59fa 0800 4500 0262 5983 4000 4006 5fbc 82ce
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Cabecera Ethernet Ethertype 2048 (IP)
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Ejemplo: IP over Ethernet 0000 0c07 ac03 000d 9331 59fa 0800 4500 0262 5983 4000 4006 5fbc 82ce
a99f d155 8193 d19a 0050 6a45 0f75 28d8 c360 8018 ffff 81ab 0000 0101 080a 2a86 df2e 1426 9e6d 4745 5420 2f20 4854 5450 2f31 2e31 0d0a 486f 7374 3a20 7777 772e 676f 6f67 6c65 2e65 730d 0a55 7365 722d 4167 656e 743a 204d 6f7a 696c 6c61 2f35 2e30 2028 4d61 6369 6e74 6f73 683b 2055 3b20 5050 4320 4d61 6320 4f53 2058 204d 6163 682d 4f3b 2065 6e2d 5553 3b20 7276 3a31 2e38 2e30 2e37 2920 4765 636b 6f2f 3230 3036 3039 3131 2043 616d 696e 6f2f 312e 302e 330d 0a41 6363 6570 743a 2074 6578 742f 786d 6c2c 6170 706c 6963 6174 696f 6e2f 786d 6c2c 6170 706c 6963 6174 696f 6e2f 7868 746d 6c2b 786d 6c2c 7465 7874 2f68 746d 6c3b 713d 302e 392c 7465 7874 2f70 6c61 696e 3b71 3d30 2e38 2c69 6d61 6765 2f70 6e67 2c2a 2f2a 3b71 3d30 2e35 0d0a 4163 6365 7074 2d4c 616e 6775 6167 653a 2065 732c 656e 3b71 3d30 2e39 2c64 653b 713d 302e 372c 6672 3b71 3d30 2e36 2c6e 6c3b 713d 302e 342c 6974 3b71 3d30 2e33 2c6a 613b 713d 302e 310d 0a41 6363 6570 742d 456e 636f 6469 6e67 3a20 677a 6970 2c64 6566 6c61 7465 0d0a 4163 6365 7074 2d43 6861 7273 6574 3a20 4953 4f2d 3838 3539 2d31 2c75 7466 2d38 3b71 3d30 2e37 2c2a 3b71 3d30 2e37 0d0a 4b65 6570 2d41 6c69 7665 3a20 3330 300d 0a43 6f6e 6e65 6374 696f 6e3a 206b 6565 702d 616c 6976 650d 0a43 6f6f 6b69 653a 2050 5245 463d 4944 3d35 3164 3636 3038 3832 3362 3839 3831 653a 544d 3d31 3135 3031 3239 3033 333a 4c4d 3d31 3135 3031 3239 3033 333a 533d 7939 7575 7a66 4452 416a 396d 4e32 2d77 0d0a 4361 6368 652d 436f 6e74 726f 6c3a 206d 6178 2d61 6765 3d30 0d0a 0d0a !
Cabecera IP Dirección IP destino Paquete IP
RED
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a Ejemplo: IP over Ethernet
• Sin cambios en la trama
Red
IP
LAN
Eth
erne
t
Físico
Enlace (Ethernet)
Red (IP)
Fibra óptica, cobre, radioenlaces, etc
RED
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a
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Ejemplo: IP over Ethernet 0000 0c07 ac03 000d 9331 59fa 0800 4500 0262 5983 4000 4006 5fbc 82ce
a99f d155 8193 d19a 0050 6a45 0f75 28d8 c360 8018 ffff 81ab 0000 0101 080a 2a86 df2e 1426 9e6d 4745 5420 2f20 4854 5450 2f31 2e31 0d0a 486f 7374 3a20 7777 772e 676f 6f67 6c65 2e65 730d 0a55 7365 722d 4167 656e 743a 204d 6f7a 696c 6c61 2f35 2e30 2028 4d61 6369 6e74 6f73 683b 2055 3b20 5050 4320 4d61 6320 4f53 2058 204d 6163 682d 4f3b 2065 6e2d 5553 3b20 7276 3a31 2e38 2e30 2e37 2920 4765 636b 6f2f 3230 3036 3039 3131 2043 616d 696e 6f2f 312e 302e 330d 0a41 6363 6570 743a 2074 6578 742f 786d 6c2c 6170 706c 6963 6174 696f 6e2f 786d 6c2c 6170 706c 6963 6174 696f 6e2f 7868 746d 6c2b 786d 6c2c 7465 7874 2f68 746d 6c3b 713d 302e 392c 7465 7874 2f70 6c61 696e 3b71 3d30 2e38 2c69 6d61 6765 2f70 6e67 2c2a 2f2a 3b71 3d30 2e35 0d0a 4163 6365 7074 2d4c 616e 6775 6167 653a 2065 732c 656e 3b71 3d30 2e39 2c64 653b 713d 302e 372c 6672 3b71 3d30 2e36 2c6e 6c3b 713d 302e 342c 6974 3b71 3d30 2e33 2c6a 613b 713d 302e 310d 0a41 6363 6570 742d 456e 636f 6469 6e67 3a20 677a 6970 2c64 6566 6c61 7465 0d0a 4163 6365 7074 2d43 6861 7273 6574 3a20 4953 4f2d 3838 3539 2d31 2c75 7466 2d38 3b71 3d30 2e37 2c2a 3b71 3d30 2e37 0d0a 4b65 6570 2d41 6c69 7665 3a20 3330 300d 0a43 6f6e 6e65 6374 696f 6e3a 206b 6565 702d 616c 6976 650d 0a43 6f6f 6b69 653a 2050 5245 463d 4944 3d35 3164 3636 3038 3832 3362 3839 3831 653a 544d 3d31 3135 3031 3239 3033 333a 4c4d 3d31 3135 3031 3239 3033 333a 533d 7939 7575 7a66 4452 416a 396d 4e32 2d77 0d0a 4361 6368 652d 436f 6e74 726f 6c3a 206d 6178 2d61 6765 3d30 0d0a 0d0a !
Elimina encapsulado Ethernet
• Llega al siguiente router
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a Ejemplo: IP over Ethernet
• Reenvía el paquete • Cambios:
– TTL (-1) – Checksum
Red
IP
LAN
Eth
erne
t
Físico
Enlace (Ethernet)
Red (IP)
Fibra óptica, cobre, radioenlaces, etc
RED
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Inge
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elem
átic
a Volvamos a este paso…
• Supongamos que el siguiente enlace entre conmutadores atraviesa una WAN
Red
IP
LAN
Eth
erne
t
Físico
Enlace (Ethernet)
Fibra óptica, cobre, radioenlaces, etc
RED
ES
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Inge
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átic
a Ejemplo: IPoEth over ATM
Red
IP
LAN
Eth
erne
t
Físico (F.O.)
Enlace? (ATM)
Enlace? (Ethernet)
WA
N A
TM
Fibra óptica, cobre, radioenlaces, etc
RED
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átic
a
Físico (F.O.)
Ejemplo: IPoEth over ATM
• Internet de nivel IP hacia arriba • De ahí hacia abajo nivel de “host to network” • De cara a IP solo le importa que pueda llegar a cualquier máquina de esa
red (en este caso la Ethernet)
ATM
Ethernet
Red
IP
LAN
Eth
erne
t W
AN
ATM
Host to
Network
Red (IP)
Transporte
Aplicación
Fibra óptica, cobre, radioenlaces, etc
RED
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a
Físico (F.O.)
Ejemplo: IPoEth over ATM
• La WAN ATM le ofrece un “Túnel” que emula un enlace punto-a-punto entre los dos conmutadores Ethernet
• Ese túnel (circuito virtual) atraviesa la Red ATM (veremos su complejidad) • Pero esto puede no acabar aquí…
ATM
Ethernet
Red
IP
LAN
Eth
erne
t W
AN
ATM
Host to
Network
Red (IP)
Transporte
Aplicación
Fibra óptica, cobre, radioenlaces, etc
RED
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elem
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a
Físico (F.O.)
SDH
Ejemplo: IP over …
• Y puede “empeorar”
ATM
Ethernet
Red (IP)
Transporte
Aplicación
Red
IP
LAN
Eth
erne
t W
AN
ATM
Host to
Network W
AN
SD
H
Fibra óptica, cobre, radioenlaces, etc
RED
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a ¿ Por qué tantas capas ? • En ocasiones son tecnologías que ofrecen diferentes características
– Ethernet LAN vs ATM WAN – Flexibilidad ATM vs sencilla integración voz+datos en SDH
• En otros casos es que la disponibilidad de conectividad entre los dos extremos es la que es
• O un ISP compra las redes de otro ISP e intenta reaprovechar la conectividad que le dan manteniendo sus servicios extremo a extremo
– Por ejemplo ISP1 emplea MPLS – Fusión con ISP2 con una WAN SDH (…) – Puede unir sus sedes a través de Europa – Puede dar servicio MPLS en Europa (…)
ISP1 MPLS
América
ISP1 MPLS Asia
ISP2 SDH
Europa
Cliente de ISP1 en Europa MPLS
REDES Área de Ingeniería Telemática
Organizaciones y estándares
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a Tipos de estándares • De facto:
– Alta penetración y aceptación en el mercado – No son oficiales
• De jure: – Definidos por grupos u organizaciones oficiales (ITU, OSI,
ANSI, etc)
• Propietarios: – Propiedad de una corporación – Estrategia de captación y supeditación de usuarios – Si tiene éxito puede alzarse como estándar de facto
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a Tipos de organizaciones de estándares • Oficiales:
– Consultores independientes – Miembros de secretarías de estado de diferentes países – Diseñan recomendaciones a partir de cero – Ajenos a impulsos comerciales – Idealistas – Ejemplos: ITU, ISO, ANSI, IEEE, etc.
• Consorcios de fabricantes: – Compañías fabricantes de equipos de comuniaciones y desarrolladores de
software – Estándares para sus productos para conquistar un mercado – Contacto con el mundo real – Buscan implementaciones sencillas – Llevan antes los beneficios del estándar al usuario final – Promueven la interoperatividad entre sus productos – Ejemplos: ATM Forum, Frame Relay Forum, ADSL Forum, Gigabit Ethernet
Alliance, etc.
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a ITU • International Telecommunication Union • http://www.itu.int • Sede en Ginebra • Dentro de las Naciones Unidas • Compuesto por:
– ITU-T (antes CCITT) – ITU-R (antes CCIR) – ITU-D
• Disponible en la biblioteca un DVD con todas las normas publicadas
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a ETSI • European Telecommunications Standards Institute • http://www.etsi.org • Sede en Sophia-Antípolis • Estandarización en las ICT (TIC) dentro de Europa • ICT = Information and Communication Technologies • Miembros incluyen fabricantes, operadores,
administradores, proveedores de servicios, investigadores, usuarios, etc.
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a IEEE • Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. • “Eye-triple-E” • http://www.ieee.org • Abarca desde sistemas aeroespaciones, computadores,
telecomunicaciones a ingeniería biomédica, electrónica de consumo, etc.
• Establecido en EE.UU. en 1884 • Comité 802 (redes de área local) • Publica estándares y 128 revistas • Esponsoriza más de 300 conferencias cada año
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Inge
nier
ía T
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átic
a IETF
– Internet Engineering Task Force – http://www.ietf.org
ISOC – Internet society – http://www.isoc.org
IAB – Internet Architecture Board – http://www.iab.org
IANA – Internet Assigned Number Authority – http://www.iana.org
ICANN – Internet Corporation for Assigned Names and Numbers – http://www.icann.org
¿ Internet ?
“the IETF”
IRTF
IESG
IANAIANARFC
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Internet Society
IAB
RED
ES
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a • RFC
– Request For Comments – http://www.rfc-editor.org
• Drafts, STDs, FYIs, BCPs
Jon Postel 6/8/1943-16/10/1998
“Be liberal in what you accept and conservative in what you
send” [RFC760] Editor de los RFC durante 30 años
“the IETF”
IRTF
IESG
IANAIANARFC
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Internet Society
IAB
We reject kings, presidents and voting. We believe in rough consensus and running code. Dave Clark [MIT]
¿ Internet ?
RED
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a Próximo día
Conceptos fundamentales en tecnologías de conmutación
• Lecturas recomendadas: – [Kurose08] secciones 1.3-1.4 (pags 48-71) – [Stallings07] secciones 10.1-10.2 (pags
298-303) y 10.5 (pags 309-317)
