Introducción ¿Cómo surgió la necesidad de ... computadoras?

Introducción
¿Cómo surgió
computadoras?
la
necesidad
de
crear
redes
de
Surgió de la necesidad de compartir recursos.
Por ejemplo, a nivel local resultaba mucho más económico
conectar algún periferal (e.g. un printer) a una red de
computadoras permitiendo así que múltiples computadoras
pudieran utilizarlo, que conectarle un printer a cada
computadora.
En otra escala resultaba más económico crear unos pocos
centros con computadoras de alta velocidad y mediante
redes permitir acceso a múltiples investigadores
distribuidos a través de toda la nación que suplir
computadoras de alta velocidad a cada investigador. Las
agencias patrocinadoras de proyectos de investigación no
podían darse el lujo de financiarle a cada investigador una
computadora de alta velocidad. Hace unos 30 años las
computadoras de alta velocidad eran costosas, escasas y
voluminosas.
Parte 1
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Hoy en día utilizamos las computadoras para muchas
aplicaciones, las cuales van desde procesamiento de
palabras hasta control de procesos.
Hay veces que utilizamos las computadoras en su
configuración de stand-alone y en otras ocasiones
necesitamos que una computadora se comunique con otra
para intercambiar data.
computadora A
aplicación
communication
subsystem
computadora B
comunicación
de usuario a usuario
comunicación de
computadora a
computadora
aplicación
communication
subsystem
red de comunicación de data
Podemos definir una red como un conjunto de
computadoras y dispositivos que pueden comunicarse entre
sí utilizando algún medio de transmisión.
En este curso cubriremos los distintos tipos de redes de
comunicación de data así como los detalles de hardware y
software que se requieren en cada computadora para que
éstas puedan interfasar con las redes.
Parte 1
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Independiente de cuál sea la aplicación, para la
comunicación entre computadoras tiene que existir un canal
o facilidades de comunicación.
Para lograr la comunicación entre computadoras, además
del canal, necesitamos contar con un network protocol suite
o sistema de reglas comunes que defina el complejo
proceso de transferir data entre computadoras.
De computadora a computadora la transmisión va a ser bitserial, esto es, una serie de bits transmitidos en serie.
Dentro de una computadora, la transmisión es en paralelo.
Por ejemplo, en un data bus se transmite un word completo.
Parte 1
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Diagrama de Bloque Funcional para una Computadora
desde el mundo
exterior
input(s)
control bus
CPU
address bus
data bus
ROM
RAM
output(s)
hacia el mundo
exterior
Por lo tanto, en el interfase de una computadora con la red
es necesario convertir la data de salida de paralelo a serie, y
la data que entra de serie a paralelo.
El modo de transmisión y los circuitos requeridos
dependerán de la separación física entre las computadoras,
el tipo de canal, y la velocidad de transmisión.
Parte 1
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En la comunicación entre computadoras también hay otros
factores a considerar:
1. El canal de transmisión siempre va a tener ruido. Existe
una probabilidad de error, esto es, que un “0” sea
interpretado como un “1”, y viceversa. Por lo tanto, en la
comunicación entre computadoras se necesita contar con
el mecanismo que permita detectar si ocurrió un error en
la transmisión, y si ocurrió, volver a transmitir la data
afectada. Este mecanismo se conoce como error
control.
2. A ciertas velocidades de transmisión el BER (bit error
rate) puede ser muy alto. En cambio a otras velocidades
no tan rápidas el BER puede ser aceptable. Por ejemplo,
un modem típico en una PC puede transmitir a una
velocidad máxima de 56 K, siempre y cuando el canal se
lo permita. De lo contrario, la velocidad se ajusta. Esto
es, tiene que existir un mecanismo para regular la
velocidad de transmisión. Dicho mecanismo se conoce
como flow control.
3. Hay veces que el canal es fijo. Por ejemplo, dos
computadoras en un salón conectadas por un cable. Sin
embargo, no siempre es así. Por ejemplo, puede darse el
caso en que la comunicación se tiene que establecer a
través del Public Switched Telephone Network (PSTN).
En casos como éstos entonces tiene que existir un
mecanismo para establecer el paso o conección a través
de la red.
Parte 1
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4. En algunas aplicaciones las computadoras a
interconectar pueden ser de distintos tipos, esto es,
distinto sistema operativo, distinto word size, distinta
representación de números, letras y caracteres. En estos
casos para lograr la comunicación de aplicación a
aplicación es necesario establecer unos interfases y
realizar unas conversiones.
Parte 1
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Red más Sencilla Posible: Peer to Peer o Punto a Punto
computadora A
computadora B
aplicación
aplicación
communication
subsystem
communication
subsystem
Ejemplo:
Peer to peer network formada por 2 PC’s conectadas vía un
cross over cable UTP (unshielded twisted pair) CAT 5e con
la intención de compartir archivos y que ambas puedan
simultáneamente accesar Internet vía el modem de una de
las PC’s utilizando una sola conección con el proveedor de
servicios.
Generalmente las dos computadoras se encuentran a corta
distancia.
Parte 1
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Clasificación de Redes
1. LAN – local area network
Un LAN consiste de todos los dispositivos conectados
a una red que se circunscribe a un área limitada, como
por ejemplo, un salón, un edificio, o un campus
universitario.
2. WAN – wide area network
Un WAN es una red de telecomunicaciones que enlaza
áreas metropolitanas, regionales, nacionales o
internacionales.
3. MAN – metropolitan area network
Un MAN es una red es una red grande que cubre un
área metropolitana. Su tamaño está entre el tamaño de
un LAN y el tamaño de un WAN. Por ejemplo, un
MAN provee conección de Internet a los LAN’s en un
área metropolitana.
Parte 1
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ISO Reference Model
Con la intención de que cualquier aplicación corriendo en
una computadora pueda comunicarse libremente con otra
aplicación corriendo en otra computadora, independiente de
quienes sean los fabricantes de las computadoras se han
definido una serie de standards.
Uno de los standards más importantes es el OSI (open
systems interconnect) establecido por el ISO (International
Standards Organization).
En el OSI el communication subsystem está dividido en
una serie de layers o capas, cada una de las cuales realiza
una labor bien específica. Al dividir el subsistema en capas
se obtiene la ventaja que cada layer o capa puede ser
redefinido, mejorado, o upgraded sin que las demás capas
se afecten. Esto es, es un sistema modular.
Los distintos layers o capas realizan funciones de servicio a
la red, o funciones de servicio a las aplicaciones.
El ISO en conjunto con otro cuerpo de estandardización, el
ITU (International Telecommunications Union) especifica
una serie de protocolos basados en el modelo OSI. Entre
ellos se encuentra el X.25 para la transmisión de data
utilizando packet switching.
Parte 1
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computadora A
computadora B
aplicación
aplicación
servicio a las
aplicaciones
servicio a la red
servicio a las
aplicaciones
servicio a la red
red de comunicación de data
Network Environment
OSI Environment
Real System Environment
Network Environment – tiene que ver con los protocolos
y los standards relacionados con las distintas redes de
comunicación de data.
OSI Environment – construye sobre el network
environment y suple protocolos y standards orientados a las
aplicaciones permitiendo la libre comunicación entre
computadoras.
Real Systems Environment – construye sobre el OSI
environment e incluye la implementación proprietaria (i.e.
por el fabricante de la computadora) de software y
servicios.
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Cada layer o capa realiza una función específica dentro del
communication subsystem.
Cada layer opera siguiendo un protocolo (o conjunto de
reglas) intercambiando mensajes con su peer o layer
similar en la unidad remota.
Cada layer tiene un interface claramente definido con el
layer que tiene encima y con el layer que tiene abajo.
La implementación de un layer es independiente de las
implementaciones de los restantes layers. Esa es la
versatilidad de los layers o capas, esto es, su modularidad.
La estructura del ISO reference model consiste de 7
protocol layers.
Los 3 layers inferiores, del 1 al 3, dependen de la red y
están asociados con el proceso de establecer la
comunicación a través de la red.
Los 3 layers superiores, del 5 al 7, sirven a la aplicación y
están asociados con el proceso de permitir que dos
aplicaciones de usuarios interaccionen juntas gracias a los
servicios de los sistemas operativos de cada una de las
computadoras.
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El layer 4, el transport layer, utiliza los servicios de los 3
layers inferiores asociados con la red para proveerle
servicios de intercambio de información a los 3 layers
superiores asociados con las aplicaciones, independiente de
los aspectos de la red.
computadora A
computadora B
aplicación
aplicación
application layer
presentation layer
session layer
transport layer
network layer
link layer
physical layer
application layer
presentation layer
session layer
transport layer
network layer
link layer
physical layer
red de comunicación de data
Network Environment
OSI Environment
Real System Environment
La función de cada layer queda especificada formalmente
como un protocolo que define las reglas para poder
comunicarse con su layer contraparte en un sistema remoto.
Utilizando los servicios de los layers que tiene debajo, cada
layer provee una serie de servicios al layer immediátamente
encima.
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¿Cómo es que se envía un mensaje o data desde la
aplicación X a la aplicación Y?
La aplicación X le quiere enviar un mensaje a la aplicación
Y. El application layer encapsula la data y le añade el
header AH para formar el A-PDU (Application - Protocol
Data Unit). El Presentation layer le añade el header PH al
A-PDU y lo encapsula para enviárselo al Session layer. De
forma sucesiva, cada layer le añade un header o trailer
adicional, hasta llegar al Physical layer que se encarga de
transmitir los bits. En el otro extremo el proceso se invierte,
y cada layer le quita el header o trailer correspondiente a
dicho layer, y pasa la restante información al layer superior
hasta finalmente llegar a la aplicación Y. En cada etapa del
proceso, cada layer puede segmentar la data que recibe del
layer superior en varias partes las cuales luego serán reensambladas por el mismo layer localizado en el otro
extremo.
Parte 1
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¿Cómo Recordar los Layers del OSI?
Hay múltiples trucos para recordar los nombres de los
layers del OSI. Entre ellos, contamos con el siguiente:
Please Do Not Tell Secret Passwords Anytime
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|_Application
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|_Presentation
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|_Session
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| | |_Transport
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| |_Network
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|_Data Link
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|_Physical