Xarxes i Serveis
Xarxes i Serveis
Introducció
Universitat Pompeu Fabra
Part of the material used for this slides has been obtained from:Computer Networking: A Top Down Approach , 4th edition. Jim Kurose, Keith Ross. Addison-Wesley, July 2007.
Xarxes i Serveis
Xarxa
Camí: d=2 Km, vprop=20 Km/hora, Vtx=4 cotxes/minut, 1 carril x els 2 sentits, Moltes corves
Carretera: d=30 Km, vmax=60 Km/hora, Vtx=4 cotxes/minut,2 carrils x 1 per cada sentit, sotracs
Carretera: d=500 m, Vtx=6 cotxes/minut, vmax=80 Km/hora1 carril x els 2 sentits,
Carretera: d=50 Km, Vtx=6 cotxes/minut, vmax=100 Km/hora, 1 carril x cada sentit,
Camí: d=10 Km, Vtx=1 cotxes/minut, 1 carril x cada sentit,vmax=30 Km/hora, sotracs
Autopista: d=600 Km, Vtx=24 cotxes/minut, vmax=200 Km/hora, 8 carrils x 4 per cada sentit,congestionada
Autopista: d=1200 Km, Vtx=44 cotxes/minut, vmax=200 Km/hora6 carrils x 3 per cada sentit,Autopista: d=400 Km,
Vtx=14 cotxes/minut, vmax=180 Km/hora8 carrils x 4 per cada sentit,
Rotondes +control de tràfic
Vtx = cotxes que poden “entrar” a la carretera per minut
Xarxes i Serveis
Xarxa
Host
RouterEnllaç: d=2 Km, C=400 Kbps, vprop=2E8 m/sHalfduplex, BER=1E5 (telefònic)
Enllaç: d=200 Km, C=1 Gbps, vprop=3E8 m/sFullduplex, BER=1E12 (fibra òptica)
BER = Probabilitat que 1 bit d'un paquet arribi al receptor erroni
Enllaç
Xarxes i Serveis
Xarxa
Host
RouterEnllaç: d=2 Km, C=400 Kbps, vprop=2E8 m/sHalfduplex, BER=1E5 (telefònic)
Enllaç: d=200 Km, C=1 Gbps, vprop=3E8 m/sFullduplex, BER=1E12 (fibra òptica)
BER = Probabilitat que 1 bit d'un paquet arribi al receptor erroni
Enllaç
Switch
Xarxes i Serveis
Multiples salts (Multihop)
● Com podem ferli arribar un missatge a algú amb qui no podem parlar directament?
● Podem fer servir “persones” que facin d'intermediaris.
● Intermediari = Persona que “forwardeja” el missatge cap al destí.● Això és com funciona una xarxa de comunicacions.
● Persones Normals: generen missatges cap a una altra persona normal.
● Persona Intermediaria: rep missatges I els forwardeja cap al seu destí.
Xarxes i Serveis
Components d'Internet
● milions de dispositius: hosts = sistemes finals que executen les aplicacions.
● Enllaços de comunicació: fibra, coure, radio, satèlit.
● Routers: reenvien (forward) paquets.
●Switchs: commutadors / concentradors / (de)-multiplexadors.
Xarxes i Serveis
Internet: plataforma per a que les aplicacions (usuaris) es comuniquin
● Aplicacions en xarxa:● Web, VoIP, email, games, e
commerce, file sharing
● Serveis de comunicació proporcionats a les aplicacions:
– 1. transmissió de dades fiable
– 2. “best effort” (el millor que es pugui, sense garantir fiabilitat)
Xarxa
Aplic Aplic
Aplic
La xarxadona un servei de“transport de dades” a les aplicacions
AplicAplic
Avui, Internet només ofereix dos serveisde transport de dades a les aplicacions!
Xarxes i Serveis
Objectiu d'una xarxa de comunicacions
● Moure dades (informació) d'un punt A a un punt B.● A és l'origen.● B és el destí.
… directament (si A i B es veuen) o a través d'altres nodes (relays) en cas contrari.
Xarxes i Serveis
Estructura d'Internet● Perifèria / Xarxa Local: el que tenim a “casa/empresa/universitat”, fins al router
ADSL o altre dispositiu.
● Hosts (ordinadors, mòbils, impresores en xarxa, etc.). Si tenim més d'un dispositiu també s'inclou com es connecten entre ells i com comparteixen l'enllaç a “Internet” (LAN, WIFI, Blueetooth).
● Xarxa d'accés (access): el que ens connecta el que tenim a casa amb Internet.
● Enllaços / Tecnologies / Solucions entre la xarxa local i la xarxa troncal.
● Inclou: Cablejada (ADSL, Fibra òptica) / Sense fils (3G/4G).
● Xarxa troncal (core)
● Routers.
● Cablejada (fibra òptica).
Xarxes i Serveis
Traffic at Catnix
Catalunya Neutral Internet Exchange Point●El Punt Neutre CATNIX (Catalunya Neutral Internet Exchange) va nèixer el 7 d'abril de 1999, a iniciativa del llavors Comissionat per a la Societat de la Informació, per interconnectar operadors de telecomunicacions, proveïdors d'Internet i la comunitat científica catalana. L'objectiu és encaminar localment el tràfic d'Internet de manera que els usuaris finals rebin un millor servei en reduir el camí que la informació ha de recòrrer des de que es demana (a través del web, de l'ftp, etc.) fins que es rep.
●http://www.catnix.net/
CatnixXarxa
AXarxa
B
Xarxa C
Xarxes i Serveis
Paquet
● Grup de bits
● Dues parts:
– Capçaleres (headers): informació sobre les dades que s'envien. Per exemple,
● La longitud del paquet.● Qui l'envia i qui ho rep (nom origen I destí)● La informació que es posa a el sobre.
– Dades útils (payload): dades que es volen enviar● El contingut del sobre.
10100111010010 101011100111010101010101010101010101111110101
L = Lcapçalera + Ldades [bits]
A packet is a sequence of bits {0,1} of length L which contains all the needed information (headers) to reach its destination.
Xarxes i Serveis
Commutació de paquets
Access Point
PC
Web Server
VoIP/WLANphone
VoIP/WLANphone
Router A
Switch
ADSL/Switch
Router C
Router B
VoIP phone
Access Point
PC
Web Server
VoIP/WLANphone
VoIP/WLANphone
Router A
Switch
ADSL/Switch
Router C
Router B
VoIP phone
La unitat operacional d'Internet es el paquet
Xarxes i Serveis
Internet: una xarxa de cues
Access Point
PC
Web Server
VoIP/WLANphone
VoIP/WLANphone
Router A
Switch
ADSL/Switch
Router C
Router B
HTTP request
HTTP response
HTTP request Web Server
PC clientsHTTP response
Router A Router B Router C
Router C Router B
Xarxes i Serveis
Què és un protocol?
● Tota l'activitat d'Internet és governada per protocols.
● Un protocol:
● Defineix el format dels paquets.
– Idioma que s'utilitza.● Defineix l'ordre en que s'han d'enviar els paquets entre un origen i un destí
per que aquests es puguin entendre.
– Abans de començar a parlar del “tema”, dir “hola”.● Defineix que ha de fer el receptor d'un cert tipus de paquet.
– Si algú et diu hola, respon amb un altre “hola” (sempre i quan no hagis dit hola tu abans).
Xarxes i Serveis
Exemple
Un protocol entre humans i un protocol entre hosts
Les xarxes han sigut dissenyades per persones i, per tant, en moltes coses actuen com a tals (és a dir, aplicant el sentit comú s'entenen moltes coses).
Xarxes i Serveis
Què han de fer els protocols?
● Per exemple: Assegurar que les dades que s'envien des de l'origen arriben al destí.
– Que fem si es perd un paquet?● El conjunt de funcions que han de fer els protocols es divideixen en
nivells (protocol stack).
● Modularitat per a garantir facilitat de disseny● El protocol de nivell X del node A només parla (a través de les
capçaleres) amb el protocol de nivell X del node B.
Xarxes i Serveis
Pila de Protocols d'Internet – TCP/IPInternet Protocol Stack TCP/IP
application: les aplicacionsFTP, SMTP, HTTP
transport: comunicació entre aplicacionsTCP, UDP
network: busca els camins per arribar al destí IP, routing protocols
link: comunicació entre dos elements veïns Ethernet, WLANs
physical: transmissió dels bits sobre el medi
Xarxes i Serveis
Pila de Protocols d'Internet
Cada nivell de l'stack (pila) afegeix les sevespròpies capçaleres. Quan es rep un paquet, cada nivell només mira les capçaleres del seu propi nivell.
Capçaleres
Xarxes i Serveis
Exemple (1)
Emissor
Nivell A(Afegeix nº de seq de 4 bits
a cada paquet per que elReceptor sàpiga si els rep tots)
Nivell C(Transforma els bits en
un senyal que es pugui enviarper el cable telefònic)
Cable telefònic
Receptor
Nivell A(Mira el nº de seqüència delpaquet per veure si rep el
paquet que espera)
Nivell B(Transforma el senyal rebutdel cable telefònic en bits)
Nivell B(Afegeix N bits de paritat per
control d'errors)
Nivell B(Fa servir els bits de paritat
per veure si hi ha errors)
Si hi haErrors en el paquet, el “llença”
Si no hi ha, envia el paquet cap el nivell A
Tant si és el que esperacom no, l'envia al receptor
Lh + Ld
Xarxes i Serveis
Exemple (2)
Emissor
Nivell A(Afegeix nº de seq de 4 bits
a cada paquet per que elReceptor sàpiga si els rep tots)
Nivell C(Transforma els bits en
un senyal que es pugui enviarper la fibra òptica)
Fibra òptica
Receptor
Nivell A(Mira el nº de seqüència delpaquet per veure si rep el
paquet que espera)
Nivell B(Transforma el senyal rebut
de la fibra òptica en bits)
Nivell B(Afegeix N bits de paritat per
control d'errors)
Nivell B(Fa servir els bits de paritat
per veure si hi ha errors)
Si hi haErrors en el paquet, el “llença”
Si no hi ha, envia el paquet cap el nivell A
Tant si és el que esperacom no, l'envia al receptor
Lh + Ld
Canviem el cable telefònic per una fibra òptica. Cal canviar el nivell C? Si Cal canviar el nivell A o el nivell B? No!!
Xarxes i Serveis
Un enllaç és com una tuberia per on viatgen els bits
Emissor
Nivell A(Afegeix nº de seq de 4 bits
a cada paquet per que elReceptor sàpiga si els rep tots)
Receptor
Nivell A(Mira el nº de seqüència delpaquet per veure si rep el
paquet que espera)
Nivell B(Afegeix N bits de paritat per
control d'errors)
Nivell B(Fa servir els bits de paritat
per veure si hi ha errors)
Si hi haErrors en el paquet, el “llença”
Si no hi ha, envia el paquet cap el nivell A
Tant si és el que esperacom no, l'envia al receptor
Lh + Ld
Xarxes i Serveis
Retransmissionssalt a salt
DeteccióD'Errors
Forwarding Routing
ControlCongestió
RetransmissionsExtremextrem
Nivell Físic
Aplicacions
Adreçament IPRouting Internet Protocol
Assignació de PortsTCP i UDP
Adreçament MACBits de Paritat/CRCsStop and Wait, Selective Repeat
Client Servidor/P2PQualitat de ServeiTràfic Rígid i Elàstic
Adreçament
DeteccióPèrduaPaquets