Área de Ingeniería Temática - Departamento de Informática
Área de Ingeniería TemáticaDepartamento de Informática
Fundamentos de Telemática
Tema 1Introducción
Raquel Blanco [email protected]
Curso 2011-2012
http://www.uniovi.es/�
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ÍNDICE
1. Un modelo para las comunicaciones2. Problemática de las redes de computadores3. Comunicación de datos a través de redes
2Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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1.- UN MODELO PARA LAS COMUNICACIONES
• Objetivo de un sistema de comunicaciones:– Intercambiar información entre dos entidades
3
Elementos:FuenteTransmisorMedio de transmisiónReceptorDestino
Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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Modelo simplificado para las comunicaciones de datos
4
Texto
Cadena de bits Señal analógica
Señal analógica
Información de entrada
m
Datos de entrada
g(t)
Señal transmitida
s(t)
Señal recibida
r(t)
Datos de salida g’(t)’
Información de salida
m’
Fuente Trans-misor
Sistema de trans-misión
Receptor Destino
Cadena de bits
Texto
Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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Tareas en los sistemas de comunicación
• Utilización del sistema de transmisión• Implementación de la interfaz• Generación de la señal• Sincronización• Gestión del intercambio• Detección y corrección de errores• Direccionamiento y encaminamiento• Recuperación• Formato de mensajes• Seguridad• Gestión de red
5Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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• Trabajar con un ordenador aislado– No hay problema de comunicación
• Surge la necesidad de comunicarse con otro ordenador para compartir información y recursos de manera sencilla y eficiente
2.- PROBLEMÁTICA DE LA COMUNICACIÓN DE DATOS
6Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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Problemática de la comunicación de datos
• ¿Qué medio de transmisión utilizar?– Cable metálico– Fibra óptica– Radio
• ¿Qué tipo de señal y modulación?– Analógica
• AM, FM, PM– Digital: varios tipos de codificación digital
• Manchester o Manchester Diferencial• Bipolar RZ• Bipolar NRZ
7Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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Problemática de la comunicación de datos
• ¿Cómo es la transmisión?– simplex– half-duplex– duplex
• ¿Quién tiene preferencia para transmitir?– Hay un maestro y esclavos– Todos la misma
• ¿Qué sucede si los dos equipos quieren transmitir al mismo tiempo?– Se produce colisión
8Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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Problemática de la comunicación de datos
• ¿Qué sucede si un equipo transmite a distinta velocidad que otro?– Hay que realizar un control de flujo entre emisor y
receptor
Línea de transmisión a 10Mbps
Proceso emisor8Mbps, máximo
Proceso receptor5Mbps, máximo
9Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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Problemática de la comunicación de datos
• ¿Se producirán errores en la transmisión?– Errores debido a
• Ruidos térmicos (o ruido blanco)• Ruidos inducidos, por relés o ecos• Interferencias en radio-enlaces (diafonía)• Pérdidas de sincronismo en transmisiones digitales
• ¿Cómo detectar los errores?– Añadir información redundante , CRC, bits de
paridad• ¿Cómo tratar los errores?
– Corregirlos en el receptor– Pedir la retransmisión al emisor– Si hay muchos errores anulo la comunicación
10Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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Problemática de la comunicación de datos
• Ampliar el sistema y unir todos los ordenadores de un edificio– Red de área local (LAN)
Estación 11
Estación1
Estación 10
Estación2
Estación 12
Estación 20
11Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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Problemática de la comunicación de datos
• ¿Cómo será la topología de la red?– Estrella, bus, anillo, matriz de conmutación ...
• ¿Cómo acceder a un medio compartido sin problemas de colisión?– Testigo– MDF– MDT– Aloha– CSMA
• ¿Cómo indico a quién van dirigidos los datos?– Direcciones de enlace
12Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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Problemática de la comunicación de datos
• Comunicar LAN’s de otras sucursales que hay repartidas por todo el mundo
WAN: Wide Area NetworkLAN: Local Area Network
WANLAN
LANLAN
LAN
13Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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• Muy costoso y problemático montar una red propia a nivel mundial.
• Hay redes de área extendida (WAN) instaladas:– Solución: Conectarse a ellas.
• ¿Cómo enviar una gran cantidad de datos de forma eficiente?– Dividir los mensajes en paquetes.
• Problema de establecer un sistema de direccionamiento único a nivel mundial (ISO).
Problemática de la comunicación de datos
14Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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Problemática de la comunicación de datos
• ¿Cómo viajan los datos por la red de unos nodos a otros?– Almacenamiento y reenvío– Algoritmos de encaminamiento
• ¿Qué sucede si un nodo se satura o se cae?– Evitar bloqueo de la red– Proveer mecanismos para que los datos lleguen
íntegros• ¿Tiene la red capacidad de adaptarse
dinámicamente a los cambios de tráfico en sus distintos puntos?– Algoritmos de encaminamiento fijo– Encaminamiento adaptativo dinámicamente
15Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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Problemática de la comunicación de datos
• Exigir a la red que proporcione una calidad mínima de servicio en la comunicación– Retardo de los datos, tasa de error ...– Si no la puede proporcionar no hay comunicación
• Pagar por utilizar los servicios de la WAN– Tarificación
• ¿Qué seguridad pueden tener los datos transmitidos?– Evitar lecturas por personal no autorizado
• Algoritmos de codificación– Detectar posibles adulteraciones de los datos– Poder enviar documentos firmados digitalmente
• Firma digital: Utilizando datos cifrados con clave privada, el receptor descifra con clave pública
16Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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Problemática de la comunicación de datos
• ¿Se pueden comunicar dos equipos que tengan distintas formas de representar o guardar los datos en memoria (PC y MAC)?– Conversión de datos a una sintaxis común
• ¿Se pueden interconectar redes distintas?– Repetidores, puentes (bridges), routers, gateways,
...• ¿Qué aplicaciones proporcionan las redes?
– Correo electrónico, acceso a bases de datos, transferencia de archivos, terminal virtual, servicio de directorio, servidores de noticias, video bajo demanda, ….
17Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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2.- COMUNICACIÓN DE DATOS A TRAVÉS DE REDES
• Normalmente no es práctico la conexión mediante un enlace punto a punto:– Los dispositivos están muy alejados– Muchos dispositivos necesitarían un gran número de
conexiones no prácticas• La solución es conectar cada dispositivo a una
red de comunicación• Red de computadores: conjunto de
ordenadores autónomos interconectados:– Autónomos: no necesitan de ningún otro ordenador
para operar– Interconectados: intercambio de información
18Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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Objetivos de las redes de computadores
• Compartición de recursos– Archivos, datos,
programas, CPU
– Independencia localización usuario y recurso
• Alta fiabilidad– Duplicidad de ficheros
– Fallos en una CPU
– Copias de seguridad
• Ahorro
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• Expansibilidad• Medio de comunicación• Acceso remoto a
información• Diversión interactiva
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Clasificación de las redes
• Criterios de clasificación:– Por la topología (disposición de los enlaces)– Por la tecnología de transmisión
• Redes de difusión• Redes punto a punto
– Por escala• Redes LAN• Redes MAN• Redes WAN
– Por el modo en el que se transporta la información• Redes de conmutación de circuitos• Redes de conmutación de mensajes• Redes de conmutación de paquetes
20Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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Clasificación por topología
• Redes de topología regular
• Redes de topología irregular
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Estrella Anillo Árbol
Irregular
BusAnillo
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Clasificación por tecnología de transmisión
• Redes de difusión ( broadcast)– Canal común compartido por varios ordenadores– La información viaja acompañada de la dirección de
destino– Broadcasting: mensajes a todos los ordenadores– Multicasting: mensajes a varios simultáneamente
22Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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Clasificación por tecnología de transmisión
• Redes punto a punto (point-to-point)– Conexiones entre pares de ordenadores o
dispositivos– Para alcanzar el destino la información debe pasar
por máquinas intermedias– Almacenamiento temporal de los paquetes en los
nodos intermedios
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Estrella Anillo Árbol Irregular
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Clasificación por escala
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Procesadores en la misma …
Escala
Habitación
Red de área local (LAN)
Edificio
Campus
Ciudad Red de área metropolitana
(MAN)País
Continente Red de área amplia (WAN)
Planeta Internet
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Clasificación por escala
• Redes de área local (LAN: Local Area Network)– Zona geográfica de tamaño moderado– Normalmente pertenece a la entidad propietaria de
los dispositivos conectados a la red– Utilización de sistemas de difusión (normalmente)– Se necesita un mecanismo de control de acceso
al medio compartido– Mayor capacidad de transmisión de datos
25Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción
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Clasificación por escala
• Redes de área amplia (WAN: Wide Area Network)
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LAN WAN
Hostsmáquinas destinadas a
ejecutar programas de usuario
Hosts
IMPs
Límite de la subred
Subred de Comunicaciones- Líneas de transmisión- Elementos de conmutación
Elementos de ConmutaciónIMP
(Procesadores de intercambio de mensajes)
entradas salidas
dato
: toman decisiones de encaminamiento mediante algoritmos de encaminamiento
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Clasificación por el modo en el que se transporta la información
• Redes de conmutación de circuitos– Se establece una ruta física dedicada entre los
extremos de la comunicación– Todos los datos siguen el mismo camino– Si la comunicación se repitiera más tarde la ruta
podría ser distinta
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Establecimiento deuna conexión físicacuando la llamadase ha realizado
Central de conmutación
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Clasificación por el modo en el que se transporta la información
• Redes de conmutación de mensajes– No se establece una ruta dedicada inicialmente– El mensaje se transmite de un nodo a otro– El nodo recibe el mensaje completo, lo almacena,
decide el siguiente nodo del camino hacia el destino y realiza el reenvío
Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción 28
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Clasificación por el modo en el que se transporta la información
• Redes de conmutación de paquetes– Misma filosofía que la conmutación de mensajes– Se pone límite al tamaño de los datos: se fraccionan
los mensajes en pequeñas unidades de información llamadas paquetes
– Cada paquete puede seguir un camino diferente
Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción 29
Paquetes ordenados enlínea para transmitirse
enseguida
Central de conmutación Ordenador
Paquetes se meten en una cola para su posterior retransmisión
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Clasificación por el modo en el que se transporta la información
• Redes de conmutación de paquetes– Redes de circuitos virtuales– Redes de datagramas
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Clasificación por el modo en el que se transporta la información
• Redes de circuitos virtuales– Tratan de evitar que haya que tomar decisiones de
encaminamiento para cada paquete transmitido– Cuando se establece la conexión se determina una
ruta lógica y todos los paquetes circulan por ella– Cuando se libera la conexión se desecha el circuito
virtual
Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción 31
Circuito virtual 1
Todos los paquetes por la
ruta previamente establecida
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Clasificación por el modo en el que se transporta la información
• Redes de datagramas– No se determina una ruta anticipadamente– Cada paquete se encamina independientemente con
lo que puede seguir rutas diferentes– Son más robustos, se adaptan mejor a los fallos y a
la congestión que los circuitos virtuales
Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción 32
Los datagramas pueden seguir rutas alternativas
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Comparativa de los tipos conmutación
Fundamentos de Telemática: Tema 1 - Introducción 33
Troncal AB
Troncal BC
Troncal CD
A B C D A B C D A B C D
Señal de solicitud de llamada
Datos
Mens.
Mens.
Mens.
P. 1
P. 1
P. 1
P. 2
P. 2
P. 2
P. 3
P. 3
P. 3
IMP’s IMP’s
Tiempo perdido en espera de una línea de salida
Señal de aceptación de llamada
Retardo de propagación
Retardo de encolamiento
Tiempo
Conmutación De Circuitos
Conmutación De Mensajes
Conmutación De Paquetes
A
B
C
D
Fundamentos de Telemática��Tema 1�IntroducciónÍNDICE1.- UN MODELO PARA LAS COMUNICACIONESModelo simplificado para las comunicaciones de datosTareas en los sistemas de comunicación2.- PROBLEMÁTICA DE LA COMUNICACIÓN DE DATOSProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datosProblemática de la comunicación de datos2.- COMUNICACIÓN DE DATOS A TRAVÉS DE REDESObjetivos de las redes de computadoresClasificación de las redesClasificación por topologíaClasificación por tecnología de transmisiónClasificación por tecnología de transmisiónClasificación por escalaClasificación por escalaClasificación por escalaClasificación por el modo en el que se transporta la informaciónClasificación por el modo en el que se transporta la informaciónClasificación por el modo en el que se transporta la informaciónClasificación por el modo en el que se transporta la informaciónClasificación por el modo en el que se transporta la informaciónClasificación por el modo en el que se transporta la informaciónComparativa de los tipos conmutación
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