SISTEMAS OPERATIVOS Y REDES 20011. Una arquitectura de red está definida por el conjunto de la topología, mecanismo de transmisión, y un protocolo el.

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1 SISTEMAS OPERATIVOS Y REDES 20011

2 Una arquitectura de red está definida por el conjunto de la topología, mecanismo de transmisión, y un protocolo el cual administra el mecanismo de transmisión. Una arquitectura de red está definida por el conjunto de la topología, mecanismo de transmisión, y un protocolo el cual administra el mecanismo de transmisión. 4. Network Architecture

3 4.1.1 Qué es un protocolo de red? Un protocolo de red se usa para facilitar la transmisión de datos entre un sender (transmitter) y un receiver (recipient) en una red de comunicación de datos de una manera acordada. A medida que pasan los años varios diferentes arquitecturas de redes han sido tratadas, la mas notables son: i. ISO – OSI (Open Systems Interconected) Modelo de referencia (OSI-RM) i. ISO – OSI (Open Systems Interconected) Modelo de referencia (OSI-RM) ii. IP (Internet Protocol) iii. ISO 8802.X (Para LANs y MANs- el mismo que IEEE 802.X) 4. Network Architecture 4.1 Network Protocol

4 Además de los protocolos mencionados existen cientos de vendedores de protocolos específicos tales como: Además de los protocolos mencionados existen cientos de vendedores de protocolos específicos tales como: a. IBM´s SNA (Systems Network Architecture) b. DEC´s DNA (DEC Network Architecture) Los cuales son propietarios y aún no son verdaderamente interoperables. Debido a que las redes actuales se expanden por el globo, es importante utilizar protocolos estándares para facilitar comunicaciones de datos similares sobre redes que pertenecen a diferentes operadores de redes para asegurar la interoperabilidad. Este ha sido el principal objetivo de los cuerpos encargados de preparar estándares, tales como el ISO (International Standars Organisation), Internet Engineering Task Force (IETF), International Telecomunication Union (ITU), Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), American National Standars Institute (ANSI) y el Foro ATM. 4. Network Architecture 4.1 Network Protocol

5 Arquitecturas en Capas de los protocolos desarrollados por los cuerpos estándares: Arquitecturas en Capas de los protocolos desarrollados por los cuerpos estándares: ApplicationAplication Presentatio n SessionTCP Transport NetworkIPX.25-3 Link Physical link X.25-2LLC/MAC PhysicalX.25-1Physical ISO-OSITCP/IPITU-TIEEE 802.X WANLAN

6 La arquitectura de la familia IEEE 802 de standards para LANs y MANs. La arquitectura de la familia IEEE 802 de standards para LANs y MANs. 4. Network Architecture 4.1 Network Protocol 802.3 Physical 802.2 Logical Link Control (LLC) 802.1 Higher Layer Interface MAC LLC 802.3u Fast Ethernet CSMA/CD 100 Mbps COAX UTP OF 10 Mbps 802.3z Gigabit Ethernet 802.5 Token Ring (FDDI) 802.4 Token Bus 802.6 DQDB MAN 802.7 Broad Band Tech 802.8 Optical Fiber Tech 802.9 Integrated Voice/ data 802.10 Secure Data Exchange 802.11 Wireless Tech 802.12 VG-Any LAN (Demand Priority) UTP STP OF 100 Mbps UTP OF 1000 Mbps COAX 1-10Mbps OF 5-20 Mbsp STP 4-16 Mbps OF 100 Mbsp COAX OF 45-155 Mbsp

7 FDDI es un estándar desarrollado por ANSI-ASC X3T9 (Acredited Estándar Comitee) y provee servicio especificados por las capas Data Link y Physical ISO (ISO 9314). FDDI es un estándar desarrollado por ANSI-ASC X3T9 (Acredited Estándar Comitee) y provee servicio especificados por las capas Data Link y Physical ISO (ISO 9314). Las características de FDDI son 100 Mbps de velocidad de datos, uso de fibra óptica (multimode fibre, single mode fibre, low cost fibre),el protocolo Token Ring style MAC y el concepto de reconfiguración. Las características de FDDI son 100 Mbps de velocidad de datos, uso de fibra óptica (multimode fibre, single mode fibre, low cost fibre),el protocolo Token Ring style MAC y el concepto de reconfiguración. El FDDI estándar permite que el FDDI sea tranformado en otro medio físico tal como Twister pair copper (CDDI). FDDI-II soporta protocolos para transmisión de datos en real time. El FDDI estándar permite que el FDDI sea tranformado en otro medio físico tal como Twister pair copper (CDDI). FDDI-II soporta protocolos para transmisión de datos en real time. 4. Network Architecture 4.1 Network Protocol

8 IEEE 802.6 MAN standard especifica un protocolo DQDB el cual puede soportar tráfico de datos, voz y video. También puede soportar tráfico en ambas direcciones. IEEE 802.6 MAN standard especifica un protocolo DQDB el cual puede soportar tráfico de datos, voz y video. También puede soportar tráfico en ambas direcciones. DQDB ha sido pensado para integrar datos y voz en el mismo equipamiento, por lo tanto reduce los costos administrativos y de mantenimiento. DQDB ha sido pensado para integrar datos y voz en el mismo equipamiento, por lo tanto reduce los costos administrativos y de mantenimiento. Los nodos en una subred DQDB están conectados a un par de buses que fluyen en direcciones opuestas y pueden operar en una de dos topologías, llamadas Open Bus o Looped bus. Los nodos en una subred DQDB están conectados a un par de buses que fluyen en direcciones opuestas y pueden operar en una de dos topologías, llamadas Open Bus o Looped bus. 4. Network Architecture 4.1 Network Protocol

9 Open Bus DQDB Network Open Bus DQDB Network Esta topología es similar a Ethernet. 4. Network Architecture 4.1 Network Protocol Head Msg Ack

10 Looped Bus Looped Bus Esta topología es similar a Token ring Head 4. Network Architecture 4.1 Network Protocol

11 Los medios físicos más usados generalmente son: Los medios físicos más usados generalmente son: 1. Cables de Fibra Óptica 2. Cables Coaxil 3. Cables Unshielded Twisted Pair (UTP) 4. Cables Shielded Twisted Pair (STP) Hoy todos estos medios son usados para transportar datos a velocidades de 100 Mbps. Solo las distancias que ellos cubre son diferentes, por ejemplo la fibra óptica puede operar a una velocidad de gigabit por unos pocos kilómetros mientras que UTP puede operar a 100 Mbps en una distancia de 100 m sin repeaters. 4. Network Topology 4.2 Physical Media

12 Internetworking indica el proceso de interconexión de computadores y sus redes para formar una única internet. Internetworking indica el proceso de interconexión de computadores y sus redes para formar una única internet. Es decir, lograr que dos o más redes luzcan y trabajen como una. Es decir, lograr que dos o más redes luzcan y trabajen como una.  Recordemos que Internet es una internet y además usa TCP/IP.  TCP está orientado a conexión y provee un transporte confiable.  TCP es comúnmente asociado con IP( como su protocolo fundamental), es un protocolo independiente de propósito general, que puede ser adaptado para usar con otros sistemas de transporte. 5. Internetworking

13 La popularidad de TCP ha dado como resultado ISO – TP4, el cual ha sido derivado de TCP. La popularidad de TCP ha dado como resultado ISO – TP4, el cual ha sido derivado de TCP. TCP junto con IP, provee un envío confiable para tráfico de datos. TCP junto con IP, provee un envío confiable para tráfico de datos. El protocolo TCP/IP ha llegado a ser el Standard de facto para interconexión de sistemas abiertos. El protocolo TCP/IP ha llegado a ser el Standard de facto para interconexión de sistemas abiertos. Es usado en el mundo académico, de gobierno, instituciones privadas y públicas. 5. Internetworking

14 Algunas de las razones para su amplia aceptación son: Algunas de las razones para su amplia aceptación son: Provee el grado más alto de interoperabilidad.Provee el grado más alto de interoperabilidad. Abarca el conjunto más amplio de desarrolladores de sistemas.Abarca el conjunto más amplio de desarrolladores de sistemas. Corre sobre mayor cantidad de diferentes tecnologías de red que cualquier otra serie de protocolo.Corre sobre mayor cantidad de diferentes tecnologías de red que cualquier otra serie de protocolo. A lo largo de los años UNIX, en nuestro caso LINUX, y TCP/IP han llegado a ser casi sinónimos. Actualmente se ha convertido en parte del kernel del sistema operativo. A lo largo de los años UNIX, en nuestro caso LINUX, y TCP/IP han llegado a ser casi sinónimos. Actualmente se ha convertido en parte del kernel del sistema operativo. El S.O. corre un proceso separado para entrada/salida IP, TCP y para E/S UDP. El S.O. corre un proceso separado para entrada/salida IP, TCP y para E/S UDP. 5. Internetworking

15 En la construcción de internets se usan los siguientes dispositivos de hardware para interconectar networks: En la construcción de internets se usan los siguientes dispositivos de hardware para interconectar networks: Repeaters Repeaters Bridges and Switches Bridges and Switches Routers and Brouters Routers and Brouters Gateways Gateways 5. Internetworking

16 5. Internetworking Uso de Componentes en relación al modelo ISO-OSI AplicaciónGatewayAplicación PresentaciónPresentación SesiónSesión TransporteTransporte RedRouterRed Data Link Bridge FísicaRepeaterFísica

17 5. Internetworking 5.1. Repeaters Cuando dos redes necesitan ser conectadas al más bajo nivel, es decir en la capa física, se usa el repeater. Cuando dos redes necesitan ser conectadas al más bajo nivel, es decir en la capa física, se usa el repeater. Simplemente toma los bits que llegan desde una red y solamente los repite hacia la otra red. Simplemente toma los bits que llegan desde una red y solamente los repite hacia la otra red. Existen situaciones en las que los repeaters pueden tener que traducir entre dos diferentes formatos de capa física. Existen situaciones en las que los repeaters pueden tener que traducir entre dos diferentes formatos de capa física. Por ejemplo: Desde una fibra óptica hacia un cable UTP (Unshielded Twister Pair).  Esto puede involucrar algún procesamiento de la señal recibida tal como la regeneración de señal para la eliminación del ruido. Un detalle es que el repeater pasa los datos recibidos sin tener en cuenta la información de la dirección.

18 Los Bridges and switches se usan para interconectar las redes a la capa MAC (Medium Access Control). Los Bridges and switches se usan para interconectar las redes a la capa MAC (Medium Access Control). Generalmente los bridges y switches requieren que las redes a interconectar tengan idénticas capas MAC, aunque las redes con diferentes pero de alguna manera relacionadas pueden ser también interconectadas. Generalmente los bridges y switches requieren que las redes a interconectar tengan idénticas capas MAC, aunque las redes con diferentes pero de alguna manera relacionadas pueden ser también interconectadas. 5. Internetworking 5.2. Bridges and Switches

19 Los bridges operan nivel de la capa MAC por lo que pueden ser usados para el tráfico de segmentos efectivamente filtrando el tráfico completo de un segmento desde otro, por lo tanto así reducen el flujo de tráfico no deseado sobre segmentos de red. Los bridges operan nivel de la capa MAC por lo que pueden ser usados para el tráfico de segmentos efectivamente filtrando el tráfico completo de un segmento desde otro, por lo tanto así reducen el flujo de tráfico no deseado sobre segmentos de red. A diferencia de un repeater, el cual replica señales eléctricas, los bridges replican paquetes. A diferencia de un repeater, el cual replica señales eléctricas, los bridges replican paquetes. Los repeaters son superiores en el sentido que no replican ruidos y errores o frames mal formados. Los repeaters son superiores en el sentido que no replican ruidos y errores o frames mal formados. 5. Internetworking 5.2. Bridges and Switches

20 Los bridges implementan reglas de CSMA/CD y aquí las colisiones y demoras de propagación permanecen aisladas sin afectar los segmentos de orden. Los bridges implementan reglas de CSMA/CD y aquí las colisiones y demoras de propagación permanecen aisladas sin afectar los segmentos de orden. Para decirlo de otra manera: Cada puerto sobre un Bridge Ethernet o un switch está sobre un dominio de colisión o capa física separada. Para decirlo de otra manera: Cada puerto sobre un Bridge Ethernet o un switch está sobre un dominio de colisión o capa física separada. Como un resultado un número casi arbitrario de segmentos Ethernet pueden ser conectados juntos con bridges, mientras que con repeaters el máximo número de segmentos es 5 (cinco) segmentos dando una longitud total de 2,5 Km. Como un resultado un número casi arbitrario de segmentos Ethernet pueden ser conectados juntos con bridges, mientras que con repeaters el máximo número de segmentos es 5 (cinco) segmentos dando una longitud total de 2,5 Km. Puesto que los bridges esconden muchos detalles de interconexión, un conjunto de segmentos con bridges actúan como una única Ethernet. Puesto que los bridges esconden muchos detalles de interconexión, un conjunto de segmentos con bridges actúan como una única Ethernet. 5. Internetworking 5.2. Bridges and Switches

21 Un Bridge puede ser usado para tomar una decisión sobre cuáles frames hacer fordward desde un segmento a otro. Estos bridges reciben el nombre de Un Bridge puede ser usado para tomar una decisión sobre cuáles frames hacer fordward desde un segmento a otro. Estos bridges reciben el nombre de Adaptative Bridge ó Learning Bridge Ellos aprenden en tiempo de ejecución cuáles hosts están conectados a qué segmentos. De ésta manera un bridge adaptativo se construye sobre la tabla de direcciones automáticamente sin la intervención de humanos. 5. Internetworking 5.2. Bridges and Switches

22 Los bridges se usan a menudo para mejorar la performance de una red sobrecargada, particionando la red efectivamente en segmentos. Los bridges se usan a menudo para mejorar la performance de una red sobrecargada, particionando la red efectivamente en segmentos. El tipo de bridges que se usan en LANs CSM/CD son conocidos como bridges transparentes (IEEE 802.1D), debido a que su presencia no es visible a las estaciones. El tipo de bridges que se usan en LANs CSM/CD son conocidos como bridges transparentes (IEEE 802.1D), debido a que su presencia no es visible a las estaciones. El tipo de bridges usados para interconectar Token Rings son llamados Source routing bridges (IEEE 802.5) y la información de routing es provista por la estación fuente (source). El tipo de bridges usados para interconectar Token Rings son llamados Source routing bridges (IEEE 802.5) y la información de routing es provista por la estación fuente (source). 5. Internetworking 5.2. Bridges and Switches

23 Los routers interconectan redes a nivel de la capa de red (nivel 3 en ISO-RM y la capa IP de la familia TCP/IP) y ejecuta funciones de routing. Los routers interconectan redes a nivel de la capa de red (nivel 3 en ISO-RM y la capa IP de la familia TCP/IP) y ejecuta funciones de routing. Este es el principal bloque de construcción en internetworking que usa IP. Este es el principal bloque de construcción en internetworking que usa IP. La mayoría de los routers ahora soportan al menos uno de los protocolos de routing multicast, lo que es una funcionalidad esencial para soportar el envío de datos Real Time sobre IP. La mayoría de los routers ahora soportan al menos uno de los protocolos de routing multicast, lo que es una funcionalidad esencial para soportar el envío de datos Real Time sobre IP. 5. Internetworking 5.3. Routers

24 Por razones de la performance la funcionalidad de un bridge y un router se combinan para formar un Brouter. Por razones de la performance la funcionalidad de un bridge y un router se combinan para formar un Brouter. Siempre que sea posible usar un Brouter para hacer el Bridge de datos es más eficiente que usar un router. Siempre que sea posible usar un Brouter para hacer el Bridge de datos es más eficiente que usar un router. 5. Internetworking 5.3. Routers

25 Los Gateways son usados cuando se desea interconectar redes con arquitecturas completamente diferentes, a nivel de capas más altas que la capa de red y con la necesidad de traducción de protocolos Los Gateways son usados cuando se desea interconectar redes con arquitecturas completamente diferentes, a nivel de capas más altas que la capa de red y con la necesidad de traducción de protocolos Un ejemplo típico es interconectar dos redes basadas en la familia TCP/IP y FTAM sobre OSI. Un ejemplo típico es interconectar dos redes basadas en la familia TCP/IP y FTAM sobre OSI. Cabe aclarar: se requiere gateways de diferente nivel de aplicación para cada aplicación soportada a través de las redes interconectadas. Cabe aclarar: se requiere gateways de diferente nivel de aplicación para cada aplicación soportada a través de las redes interconectadas. 5. Internetworking 5.4. Gateways

26 La multiplicidad de los medios de transmisión y protocolos usados en las redes de hoy requiere el uso de repeaters y bridges multiport, como así también routers multiprotocol los cuales soportan más de un stack de protocolo. La multiplicidad de los medios de transmisión y protocolos usados en las redes de hoy requiere el uso de repeaters y bridges multiport, como así también routers multiprotocol los cuales soportan más de un stack de protocolo. 5. Internetworking 5.5. Multiport-Multiprotocol Device