Apuntes SO y redes

Redes

Introducción

Dentro del computador queremos permitir que un proceso se comunique con otro, pero:

• ¿Dónde se encuentra el otro proceso?
• ¿Qué medio utilizar para el envío? (Cable, aire, ...)
• ¿Cómo se envía información por un medio de red?
• ¿A quién se le transmite el mensaje?
• ¿Cómo se encuentra el destinatario?
• El destinatario, ¿está dispuesto a recibir el mensaje?

Para todo esto, usamos una red de computadores como infraestructura de conexión y esta gran red es internet.

Para esto creamos redes como interconexión de otras redes

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Esta red posee dispositivos de origen/destino llamados hosts (que serían los nodos de esta red). Las unidades información se transmiten mediantes los enlaces (líneas). Existen dispositivos de intercambio de información como los routers o switches y puntos de acceso a esta red como los modem, access point, cell tower. Dentro de la red, los proveedores de acceso son los ISP, Internet Service Provider.

La unidades de información de paquetes se transmiten mediante paquetes y siguen una serie de reglas llamada Protocolo. Actualmente existen 2 protocolos críticos (TCP, Transport Control Protocol e IP, Internet Protocol).

Un protocolo define:

• Orden de mensajes
• Formato de mensajes
• Acciones ante cada mensaje

Los procesos utilizan una API, Application Programming Interface para su comunicación y la API de Internet, permite que el proceso interactúe con la gran infraestructura.

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Hardware de Red

La comunicación entre hosts se puede entender como dispositivos que ejecutan programas. Algunos hosts actúan como clientes y otros como servidores.

Clientes

• En dispositivos livianos que solicitan servicios.
• Suelen estar en control del usuario

Servidores

• En dispositivos poderosos que proveen servicios
• Suelen vivir en data centers

Existen diversas infraestructuras para permitir que el host pueda acceder a la red:

DSL(DIGITAL SUBSCRIBER LINE): DSL Módem utiliza una línea telefónica tradicional que convierte una señal digital a analoga, después el DSLAM (access multiplexer) la transforma de analoga a digital. Puede usar diferentes frecuencias de transmisión.

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Cable: Utiliza infraestructura de TV por cable. Utiliza cable modem. Mezcla enlaces de fibra y coaxial(red de fibra óptica que incorpora tanto fibra óptica como cable coaxial para crear una red de banda ancha). Esta tecnología permite el acceso a Internet de banda ancha utilizando las redes CATV existentes. Se puede dividir la topología en dos partes. La primera consiste en conectar al abonado por medio de cable coaxial a un nodo zonal y posteriormente interconectar los nodos zonales con fibra óptica. Tiene un medio broadcast compartido a diferencia del DSL que es privado (por lo que si un usuario sobrecarga la red afectará al rendimiento de la conexión de los otros usuarios).

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FIBER (Fiber-to-the-Home): Utiliza una conversión de señal óptica-eléctrica. Se basa en utilizar cables de fibra óptica y sistemas de distribución ópticos adaptados a esta tecnología para distribuir servicios avanzados, como el Triple Play: telefonía, Internet de banda ancha y televisión, a        los        hogares        y        negocios        de        los        abonados.

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DIAL-UP, SATELLITE: Enlace a través de línea telefónica. Tiene un mayor alcance al tener enlace satelital. La computadora o enrutador de un usuario usa un módem conectado para codificar y decodificar información hacia y desde las señales de frecuencia de audio, respectivamente.

ETHERNET: Estándar de conexión por pares trenzados de cobre. Es un estándar de redes de área local para computadores con acceso al medio por detección de la onda portadora y con detección de colisiones. Los dispositivos de red escuchan el medio antes de transmitir, es decir, es necesario determinar si el canal y sus recursos se encuentran disponibles para realizar una transmisión. Además, mejora el rendimiento de acceso múltiple finalizando el envío cuando se ha detectado una colisión.

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WI-FI: Estándar de conexión inalámbrico de corto alcance Wireless LAN. Los dispositivos habilitados con wifi pueden conectarse entre sí o a internet a través de un punto de acceso de red inalámbrica.

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WIDE AREA: 3G, 4G, LTE: transmisión de voz y datos a través de telefonía móvil mediante un servicio universal de telecomunicaciones móviles.

Medio Físico

Es el encargado de permitir que un proceso se comunique con otro y puedan transmitir información codificada como bit. Estos se tienen que transmitir por un medio, que son las ondas: a través de medios guiados (sólidos) como pares trenzados de cobre, cable coaxial, fibra óptica multimodo y medios no guiados tales como medios inalámbricos y enlace satelital.

PAR TRENZADO DE COBRE: Cables trenzados se comportan como una antena. Logran Recorrer varios kilómetros (∼5 km) sin atenuarse. Mayoritariamente usado para telefonía, ethernet, implementación de LANs.

CABLE COAXIAL DE COBRE: Par concéntrico (no trenzado). Poseen una alta resistencia al ruido externo, ancho de banda depende de la distancia, es fácil de modificar para insertar nodos nuevos y utiliza un medio compartido.

FIBRA ÓPTICA: Funciona a través de la transmisión de pulsos de luz, por lo que es inmune a la interferencia electromagnética. Están hechos de fibras de vidrio con una alta velocidad de transferencia con una baja atenuación con la distancia. Existen dos modos: monomodo, donde existe solo un haz de luz, esto tiene la peculiaridad de que dentro de su núcleo, la data viaja sin rebotar en sus paredes lo que permite mantener velocidades de transferencia más altas y los multimodo que poseen múltiples haces a distintos ángulos, esto permite una mayor cantidad de haces de luz viajando al mismo tiempo a través del núcleo. En comparación con la fibra monomodo, el núcleo de la multimodo mide desde 50 a 62.5 micrómetros, concediendo más espacio para que la data viaje.

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Como comparación entre los tres tipos, en velocidad el mejor es fibra óptica pero el costo de instalación es mayor. Coaxial es más fácil de instalar pero la velocidad no está garantizada porque es un medio compartido, mientras que el par trenzado y fibra son enlaces “dedicados”. En cuanto distancia, fibra óptica es el que llega más lejos (los cables submarinos los utilizan), mientras que el coaxial y par trenzado se van atenuando.

MEDIOS INALÁMBRICOS TERRESTRES: Señal se debilita en el aire al propagarse además de tener interferencia con otras señales por lo que necesita de una asignación específica de frecuencia. Las señales llegan por distintos caminos

WIRELESS LAN: Una red de área local inalámbrica (WLAN) es una red de área local (LAN) que no depende de las conexiones Ethernet por cable. Una WLAN puede ser una extensión de una red cableada actual o una alternativa a la misma.

Funcionamiento de Red

Interconexión de hardware para transmisión de datos. Transmisión en un enlace: L bits sobre un enlace de R bits/sec, demora L/R.

Packet Switching

Dispositivos de red intercambian paquetes a través de Store-and-forward packet switching, es decir, un dispositivo (router) almacena paquetes, luego los examina y determina el punto de reenvío. Esto sucede a través de la utilización de tablas de reenvío.

La tasa de transmisión está determinada por el enlace más lento. Podría sufrir de congestión. Si hay N enlaces iguales en la ruta, el tiempo de transmisión de origen a destino (end-to-end delay) es:

d end-to-end =N×L/R[pic 10]

Circuit Switching

Existe un establecimiento previo de conexión entre origen-destino. El ancho de banda está garantizado durante la comunicación. Enfoque usado por comunicación telefónica siendo sensible a saturación ante conexiones simultáneas

Si hay N enlaces iguales en la ruta, el tiempo de transmisión de origen a destino (end-to-end delay) es:

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