Introducción

• ¿Qué es una red de computadores? Una colección interconectada de computadores autónomos.
• ¿Para qué se usan las redes?
  • Compartir recursos, especialmente la información (los datos)
  • Proveer la confiabilidad: más de una fuente para los recursos
  • La escalabilidad de los recursos computacionales: si se necesita más poder computacional, se puede comprar un cliente más, en vez de un nuevo mainframe
  • Comunicación

Clases de redes

• Podemos clasificar las redes en las dimensiones de la tecnología de transmisión y del tamaño.
• Tecnología de transmisión
  • Broadcast. Un solo canal de comunicación compartido por todas las máquinas. Un paquete mandado por alguna máquina es recibido por todas las otras.
  • Point-to-point. Muchas conexiones entre pares individuales de máquinas. Los paquetes de A a B pueden atravesar máquinas intermedias, entonces se necesita el ruteo (routing) para dirigirlos.
• Escala
  • Multicomputadores: 1 m
  • LAN (local area network): 10 m a 1 km
  • MAN (metropolitan area network): 10 km
  • WAN (wide area network): 100 km a 1.000 km
  • Internet: 10.000 km
• LANs
  • Normalmente usan la tecnología de broadcast: un solo cable con todas las máquinas conectadas.
  • El tamaño es restringido, así el tiempo de transmisión del peor caso es conocido.
  • Velocidades típicas son de 10 a 100 Mbps (megabits por segundo; un megabit es 1.000.000 bits, no $220$).
• WANs
  • Consisten en una colección de hosts (máquinas) o LANs de hosts conectados por una subred.
  • La subred consiste en las líneas de transmisión y los ruteadores, que son computadores dedicados a cambiar de ruta.
  • Se mandan los paquetes de un ruteador a otro. Se dice que la red es packet-switched (paquetes ruteados) o store-and-forward (guardar y reenviar).
• Internet
  • Una internet es una red de redes vinculadas por gateways, que son computadores que pueden traducir entre formatos incompatibles.
  • La Internet es un ejemplo de una internet.
• Redes inalámbricas
  • Una red inalámbrica usa radio, microondas, satélites, infrarrojo, u otros mecanismos para comunicarse.
  • Se pueden combinar las redes inalámbricas con los computadores móviles, pero los dos conceptos son distintos:

    Inalámbrico	Móvil	Aplicación
    No	No	Workstations estacionarias
    No	Sí	Uso de un portable en un hotel
    Sí	No	LANs en un edificio antiguo sin cables
    Sí	Sí	PDA (personal digital assistant) para inventario

Jerarquías de protocolos

• El software para controlar las redes se tiene que estructurar para manejar la complejidad.
• Se organiza la mayor parte de las redes en una pila de niveles.
• Cada nivel ofrece ciertos servicios a los niveles superiores y oculta la implantación de estos servicios. Usa el nivel inferior siguiente para implementar sus servicios.
• El nivel $n$ de una máquina se comunica con el nivel $n$ de otra máquina. Las reglas y convenciones que controlan esta conversación son el protocolo de nivel $n$.
• Las entidades en niveles correspondientes de máquinas distintas son pares. Son los pares que se comunican.
• En la realidad el nivel $n$ de una máquina no puede transferir los datos directamente al nivel $n$ de otra. Se pasa la información hacia abajo de un nivel a otro hasta que llega al nivel 1, que es el medio físico.
• Entre los niveles están las interfaces. Las interfaces limpias permiten cambios en la implementación de un nivel sin afectar el nivel superior.
• Un nivel que tiene que transmitir un paquete a otra máquina puede agregar un encabezamiento al paquete y quizás partir el paquete en muchos. Por ejemplo, el encabezamiento puede identificar el mensaje y el destino. El nivel 3 de la mayor parte de las redes impone un límite en el tamaño de los paquetes.

Problemas en el diseño de los niveles

• Un mecanismo para identificar los remitentes y los receptores.
• Transferencia de datos:
  • Simplex. Solamente en un sentido.
  • Half-duplex. En ambos, pero uno a la vez.
  • Full-duplex. En ambos a la vez.
• Control de errores y detección de recepción.
• Orden de mensajes.
• Velocidades distintas de transmisión y recepción.
• Ruteo.

Servicios

• Cada nivel provee un servicio al nivel superior.
• Hay dos tipos de servicios:
  • Servicio orientado a la conexión. Como el sistema telefónico. La conexión es como un tubo, y los mensajes llegan en el orden en que fueron mandados.
  • Servicio sin conexión. Como el sistema de correo. Cada mensaje trae la dirección completa del destino, y el ruteo de cada uno es independiente.
• Se caracterizan los servicios por la calidad de servicio.
  • Compara la transferencia de archivos con la comunicación de voz (ambas orientadas a la conexión).
  • Para e-mail un servicio sin conexión y no confiable es suficiente, esto se llama servicio de datagrama. Para dar confianza los servicios de datagrama con acuses de recibo son posibles.
• Cada servicio define un conjunto de primitivas (tales como "solicitar" o "acusar recibo"). Por contraste el protocolo es el conjunto de reglas que controlan el formato y significado de los paquetes intercambiados por entidades de par. Se usan los protocolos para implementar los servicios.