Introducción a los Protocolos

Daniel Díaz Ataucuriddiaz1610@gmail.com Redes Telemática
REDES TELEMÁTICAS: Introducción
Redes Telemáticas:Redes Telemáticas:
IntroducciónIntroducción
Daniel Díaz Ataucuri
Profesor Titular de Telecomunicaciones UNI/UNMSM
Director de Investigación y Desarrollo Tecnológico del INICTEL-UNI
ddiaz1610@gmail.com

Libro: Data and Computer Comunications.
William Stallings
Libro: Computers Networks:
A Systems Approach
Larry L. Peterson and Bruce S. Davie
Libro: Redes de computadoras
Un enfoque descendente
James F. Kurose

MOTIVACIÓN

¿Qué
es
Internet
?
Red informática mundial,
descentralizada, formada por la conexión
directa entre computadoras mediante un
protocolo especial de comunicación
(www.rae.es).
 Como un conjunto de componentes básicos
de hardware y software.
 Aplicaciones distribuidas.
¿Cómo vemos a Internet?
 Infraestructura de banda ancha.

SDN contiene un
controlador
externo a la red
para su gestión,
separando el plano
de control del
plano de datos.
NFV virtualiza los
servicios de red,
minimizando el
uso de hardware
dedicado.
Fomenta el uso de
máquinas virtuales.
Cualquier cosa se
conecta a Internet

https://spectrum.ieee.org/computing/software/the-2017-top-programming-languages

http://www.itu.int/dms_pub/itu-t/oth/23/01/T23010000220001PDFE.pdf
Característica de Big Data:
Volumen.- Grandes volúmenes. Petabyte (1015
) y Exabyte (1018
)
Variedad de Datos.- Generados por dispositivos móviles, sistemas GPS,
sensores, automóviles, medidores eléctricos, etc.
Velocidad de Datos.- Información en el momento deseado.
Veracidad.- Incertidumbre sobre la calidad de los datos (origen!!)
BIG
DATA
Capítulo 5: http://www.itu.int/en/ITU-D/Statistics/Documents/publications/mis2014/MIS_2014_Exec-sum-S.pdf
Se entiende como Big Data toda información que no puede ser procesada o analizada utilizando
procesos o herramientas tradicionales
El término "big data" alude generalmente a
conjuntos de datos cuyo volumen, velocidad y
variedad son muy importantes en comparación
con los tipos de conjuntos de datos
tradicionalmente utilizados (ITU)

Internet de las Cosas (Internet of Things-IoT).
Las cosas conectada a Internet: Tablets, Smartphones,
Electrodomésticos, Sensores, Vehículos, Edificios, Carros,
Hornos, Lavadoras, TIC en la agricultura, etc.
Cual es la clave en el futuro?
Las cosas y el ser humano estén conectadas a internet
Internet del Todo
El ser humano a través de sensores se conectan a internet

Que esQue es
SMART CITY oSMART CITY o
Ciudad Inteligente:Ciudad Inteligente:
"Una Ciudad Inteligente y Sostenible es una ciudad innovadora que
aprovecha las Tecnologías de la Información y la Comunicación
(TIC) y otros medios para mejorar la calidad de vida, la eficiencia del
funcionamiento y los servicios urbanos y la competitividad, al tiempo
que se asegura de que responde a las necesidades de las
generaciones presente y futuras en lo que respecta a los aspectos
económicos, sociales y medio ambientales".
Grupo Temático sobre ciudades sostenibles e inteligentes: Unión Internacional de Telecomunicaciones-UIT
Tokyo
Londres
Nueva York
Zúrich
París
Video recomendable
https://www.youtube.com/watch?v=RZgoc48iZ1c

Agua Alumbrado Residuos Transporte Educación Seguridad Impuestos
ServiciosServicios
verticalesverticales
Servicio horizontalServicio horizontal
PLATAFORMAS INTEROPERABLESPLATAFORMAS INTEROPERABLES
Infraestructura de Banda AnchaInfraestructura de Banda Ancha
Red Dorsal de Fibra Óptica Redes de acceso a domicilio Almacenamiento de datos

Lectura complementaria: http://agriculturers.com/las-aplicaciones-moviles-te-dicen-una-planta-solo-una-
foto/
Que esQue es
Agricultura deAgricultura de
precisión:precisión:
La agricultura de precisión consiste en el uso de las
tecnologías de la información y comunicación (TIC) en
la agricultura con el objetivo de mejorar la producción
agraria. Algunas de las tecnologías son: Redes de
Sensores Inalámbricos (WSN), Sistemas de
Posicionamiento Global (GPS), firmas espectrales,
drones, satélites, entre otros.
6lowPAN: Pv6 over Low power Wireless Personal Area Networks: Uso de IPv6
en redes inalámbricas basadas en IEEE 802.15.4 (base de ZigBee)
Algoritmos de enrutamiento dinámicos en redes de sensores inalámbricos es un reto
https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/11710/Memoria.pdf?sequence=1
Minimizar consumo de energía es otro retos tecnológico

 Sensores de calidad de agua, de temperatura,
humedad, radiación, de velocidad de viento, de
calidad del suelo, precipitación, etc
 Redes de sensores inalámbricos: en los ríos, en los bosques,
en la Amazonía, etc.
 Procesamiento de imágenes: uso de drones, uav, satélites.
 Uso de estaciones de cómputo de alto rendimiento
 Cámaras multi-espectrales e hiperespectrales:
bases de datos de firmas espectrales
 Sistemas de gestión geo-referenciales

Proyectoex-FINCyT

https://www.itu.int/es/mediacentre/Pages/2017-PR60.aspx

CONCEPTOS BÁSICOS

 Los distintos enlaces pueden transmitir los datos a
distintas velocidades.
 El emisor segmenta los datos y añade bits de cabecera
 Elementos claves: switches y routers.
 Los switches normalmente se emplean en las redes de
acceso, mientras que los routers suelen utilizarse en el
núcleo de la red.
 El protocolo TCP y el protocolo IP son
dos de los protocolos más importantes
de Internet
 Internet puede verse como una
infraestructura que proporciona
servicios a las aplicaciones distribuidas.

Es un conjunto de
convenios y de reglas que
gobiernan el intercambio
de datos entre dos entidades
Es un conjunto de
convenios y de reglas que
gobiernan el intercambio
de datos entre dos entidades
Hola
Hola
Que curso es?
Redes Telemática
Solicitud de conexión
Respuesta de conexión
GET: http://www.uni.edu.pe
Envío de archivo
Chao
Chao
Fin de la conexión
Aceptación de fin de
conexión

ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS
Capa n
Capa n+1
Capa 1
Protocolo pProtocolo p Protocolo qProtocolo q
Protocolo tProtocolo t
Protocolo aProtocolo a Protocolo bProtocolo b
Protocolo jProtocolo j
Protocolo 1Protocolo 1 Protocolo kProtocolo k
....
Es una estructura de
capas (layers)
conformado por hardware
y software con el objetivo
de facilitar el intercambio
de información entre
sistemas
distribuidos/centralizados.
El modelo OSI describe las
comunicaciones de redes
ideales con una familia de
protocolos.
TCP/IP combina varias
capas OSI en una única
capa, o no utiliza
determinadas capas.

Las computadoras y el resto de los dispositivos conectados a Internet
a menudo se designan como sistemas terminales.
Los sistemas terminales también se conocen como hosts, ya que almacenan
y ejecutan los programas de aplicación.
host = sistema terminal
En un sistema terminal se puede ejecutar una aplicación cliente y en otro
una aplicación servidor .
En un mismo sistema terminal también se puede ejecutar ambas
aplicaciones cliente/servidor: aplicaciones entre iguales o entre pares,
Peer-to-Peer o P2P.
Las aplicaciones Internet cliente-servidor son, por definición,
aplicaciones distribuidas.

Red híbrido de fibra y coaxial ó HFC (Hybrid Fiber Coax) Tecnología Fibra hasta la casa
ó Fiber-To-The-Home (FTTx)
AON, Active Optical Network
PON, Passive Optical Network
OLT, Optical Line Terminator
ONT, Optical Network Terminator

1
1 Señalización de inicio de la conexión
2
2 Señalización de aceptación de la conexión
Se establece el circuito,
según la señalización,
con calidad de servicio
3 Envío de los datos por una trayectoria con calidad de servicio (QoS)
3
4 Liberación del circuito: se liberan recursos de la red
4

N1
N2 N3
N4
N5
Red A Red B
Red C
N6
2 1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
1
Origen Destino
ASI FUNCIONA
INTERNET
Destino Siguiente
Red B Nodo N2
Destino Siguiente
Red B Nodo N3
Red A Nodo N1
Red C Nodo N1
Destino Siguiente
Red B Nodo N4
Red A Nodo N2
Red C Nodo N2
Destino Siguiente
Red B Nodo N6
Red A Nodo N1
Red C Nodo N1
Destino Siguiente
Red B Nodo N4
Red A Nodo N5
Red C Nodo N5
Destino Siguiente
Red B Nodo N5
Aspectos claves
Tablas de enrutamiento
Recursos de la red son
compartidos (Nodo N1)
Estructura de los paquetes
aceptados por todos.

Datos
(longitud variable)
Cabecera
del paquete
Ver HLENTipo Serv. Longitud total
Identificador Desplaz de frag.Indic
TTL Protocolo Suma de chequeo
Dirección de origen
Dirección de destino
0 4 8 16 19 31
20bytes
Campos que forman
la cabecera del
Protocolo IPv4
La estructura del paquete aceptado es el protocolo IP: IPv4

Datos
(longitud variable)
Cabecera
del paquete
Campos que forman
la cabecera del
Protocolo IPv6
DS Etiqueta de flujo
40bytes
Ver
Longitud de carga útil Límite saltoCabe.sigte
Dirección IP de destino
Dirección IP de origen
0 4 8 12 16 24 31
La estructura del paquete aceptado es el protocolo IP: IPv6

VPN
VPN
VPN
05
Bytes
48 Bytes
53 bytes
VPI VCI
VPI
VCI
VCI PTI CLP
HEC
08 bits
05bytes
Aspectos claves
Etiquetas (VPI, VCI)
Conmutación basada
en el valor de etiqueta
Crean caminos “fijos”,
denominados VPN,
garantizando QoS.
Minimiza congestión
Algoritmo de detección
de error sencillo.
Tecnología en auge entre
1990 -2000:
ATM-Asynchronous Transfer Mode
Lecturas de análisis:
“IP and ATM integration perspectives”
“ATM Local Area Networks: A Survey of
Requirements, Architectures and Standards”

Datos
(longitud variable)
Cabecera
del paquete
Cabecera
de etiqueta
Ver HLENTipo Serv. Longitud total
Identificador Desplaz de frag.Indic
TTL Protocolo Suma de chequeo
Dirección de destino
0 4 8 16 19 31
20bytes
Los equipos solo analizan la nueva
cabeceraNueva cabecera con etiqueta

LSPLSP
Red A Red B
Red C
1 1
1
Origen Destino
Aspectos claves
La nueva cabecera con etiquetas crea caminos “fijos”.
Crean nuevas tablas basadas en etiquetas.
Crean caminos virtuales privados en una red con IP (VPN)
Transforma la red de paquetes en red de circuito “virtual”.
Red IP con calidad de servicios-QoS
LSP: Label Schitch Path
Trayectoria basada en conmutación de etiquetas
SURGESURGE
LA REDLA RED MPLS:MPLS:
MultiProtocol LabelMultiProtocol Label
SchitchingSchitching

Todo paquete sufre diferentes tipos de retardo en
cada nodo a lo largo de su recorrido:
► Retardo de procesamiento.
► Retardo de transmisión. ► Retardo de propagación.
► Retardo de cola.
Retardo de procesamiento, dproc:
Tabla de
enrutamient
o
► Tiempo requerido para examinar la cabecera del paquete y la tabla de enrutamiento.
Análisis de detección de error.
Análisis de prioridad.
Etc.
Luego en router envía el
paquete a la cola de la interfaz.
Cola interna del router

Retardo de cola, dcola:
► Retardo que el paquete de datos experimenta en la cola,
para ser atendido.
Tabla de
enrutamient
o
Cola interna del router
El CPU del router debe esperar
que los primeros paquetes sean
atendidos.
► Retardo que es función de la intensidad y naturaleza de tráfico que
llega a la cola
► Es del orden de los microsegundos a milisegundos.

Retardo de transmisión, dtrans:
► Es el tiempo que se requiere para transmitir los bits del paquete en el enlace.
► Si un paquete de datos tiene L bits y R es la tasa de transmisión del enlace
(expresado en bits/seg); el retardo de transmisión se calcula como:
Retardo de transmisión = dtrans = L/RRetardo de transmisión = dtrans = L/R
Ejemplos de valores de R:
 Para un enlace Ethernet, R = 10 Mbps
 Para un enlace Fastethernet, R = 100 Mbps.
dtrans no tiene que ver con la longitud del enlace (medido en
metros).

Retardo de propagación, dprop:
► Es el tiempo que precisa un bit para propagarse desde el inicio al fin del enlace.
► Un bit se propaga a la velocidad de propagación del enlace; es decir depende del
medio físico: fibra óptica, cable de cobre trenzado, etc.
► Si d es la distancia del enlace y s la velocidad de propagación del enlace:
Retardo de propagación = dprop = d/sRetardo de propagación = dprop = d/s
El retardo de propagación varía entre:
2x108
metros/seg a 3x108
metros/seg
dprop no tiene que ver con la longitud del paquete.
TAREA:
Leer Capítulo1
1.4 Retardo y
pérdidas en
redes de
conmutación
de paquetes

LAN
LAN
LANLAN




Orden de centenas
de Gbps
Orden de decenas
de Gbps
Orden de centenas
de Mbps
Enlace de
algunos
Mbps
Enlace de
centenas
Kbps
Existe una banda anchabanda ancha para
comunicar con las zonas rurales
MUY COSTOS

“LA BANDA ANCHA PUEDE considerarse, desde un punto de vista técnico, como
un conjunto de tecnologías de red avanzadas o como el motor de una radical y gran
transformación que revitaliza la entrega de los servicios existentes y da pie a la
aparición de nuevos e innovadores servicios. En el mundo moderno, la banda ancha
se ha convertido en una infraestructura fundamental que determina la competitividad
nacional de los países en la economía digital mundial. La banda ancha es también
una herramienta para alcanzar nuestra meta común, las sociedades del
conocimiento, donde el acceso a la información y la creatividad humana son vitales.”
https://www.itu.int/en/wtpf-13/Documents/backgrounder-wtpf-13-broadband-es.pdf
– Conexión permanente: donde el servicio Internet está sujeto a
actualizaciones instantáneas en tiempo real.
– Alta capacidad: conexiones de baja latencia y alta capacidad
que pueden transportar grandes cantidades de bits (información)
por segundo (en lugar de la velocidad a la que viajan esos bits).

“La Neutralidad de Red es un principio regulatorio, adoptado
por el Perú mediante la Ley Nº 29904 y su reglamento (Decreto
Supremo N° 014-2013-MTC), por el cual se busca proteger el
derecho a la libre elección de los usuarios del servicio de
acceso a Internet, es decir, el derecho de acceder, de manera
legal, a cualquier aplicación, protocolo, servicio o tráfico
disponible en su servicio de acceso a Internet.”
Fuente OSIPTEL
Obama pide que normativa proteja neutralidad en Internet
https://www.youtube.com/watch?v=EcEj3Nof9_E
EEUU pone fin a la neutralidad de Internet impulsada por Obama
https://www.youtube.com/watch?v=47G6kKiMPyY

http://www.itu.int/en/ITU-T/focusgroups/ssc/Documents
/Approved_Deliverables/TR-Overview-SSC-espanol.docx
http://www.internetsociety.org/es/breve-historia-de-internet
http://www.fitel.gob.pe/archivos/FI500aa46173dcc.pdf
LEY DE PROMOCIÓN DE LA BANDA ANCHA Y CONSTRUCCIÓN
DE LA RED DORSAL NACIONAL DE FIBRA ÓPTICA
Elaborar 10 láminas
de power point por
tema

La Secretaría General se encuentra en Ginebra-Suiza:
http://www.iso.ch/
ISO: Organismo Internacional de Normalización, integrado por
159 países: Fundado en 1946
La IETF: Internet Engineering Task Force
Comité para la ingeniería en internet: http://www.ietf.org/
Genera documentos RFC y Draft
La UIT o ITU: Unión Internacional de Telec.
ITU-T Fue creada el 01 de marzo de 1993 y
sustituye al CCITT (Comité Consultivo
Internacional de Telefonía y Telégrafos).
(*)Perú ingresó el 12-Julio-1915
IEEE: IEEE 802.2, IEEE 802.11

CAPAS DE PROTOCOLOS
Y SUS MODELOS DE
SERVICIOS

 Una forma de describir este sistema consiste en describir la
serie de acciones que se realiza cuando se vuela en un avión.
 Esta estructura es simétrica.
 Cada capa realiza una función: por ejemplo, la capa de
embarque si previamente a comprado el billete y entregó su
equipaje.
 Cada capa ofrece un servicio.

RED
ATM
RED
ATM
ATM
Red
Transporte
Transferencia
de archivos
ATM
Red
Transporte
Transferencia
de archivos
ORIENTADO
A CONEXION
NO
ORIENTADO
A CONEXION
ORIENTADO
A CONEXION
INICIO
CONEXCONEX
Ok_CONOk_CON
Datos
INICIO
INICIOINICIO
Datos
INICIO Ok_INIC
Ok_INIC
Ok_INICOk_INIC
Ok_INIC
Ok_INIC
Se establece una conexión
Se establece un circuito virtual
Datos
Datos
Datos Datos
Datos
Datos
Datos
Datos

Transmisión de los datos es verticalTransmisión de los datos es vertical
Cada capa se propaga de manera
horizontal
Cada capa se propaga de manera
horizontal
La Internet proporciona dos tipos de servicios a sus
aplicaciones distribuidas: servicio fiable orientado a
conexión y servicio no fiable sin conexión
La Internet proporciona dos tipos de servicios a sus
aplicaciones distribuidas: servicio fiable orientado a
conexión y servicio no fiable sin conexión

Las redes tiene diferentes MTU.
DatosDatos
Trama 1
DatosDatos
Trama 2
Control de error más eficiente con menos datos.
En el receptor menor capacidad de memoria.
Razones de fragmentar.
Poca eficiencia. Relación Datos/Control menor.
Se interrumpe muy seguido al procesador.
Desventaja de fragmentar.

Dirección de destino y de origen.
Técnicas de detección de error.
Información sobre el tipo de dato que transporta. Etc.
La información de control puede contener:
DatoDato
CabeceraCabecera DatoDato
CabeceraCabecera CabeceraCabecera DatoDato
Protocolo 1
Protocolo 2
CabeceraCabecera DatoDato

….
IPv4/IPv6
….
IPv4/IPv6
Infraestructura
existente en la
InternetRouter
Dual Stack
Router
Dual Stack
Internet IPv4
LAN con IPv6 LAN con IPv6
IPv6 Datos
IPv4 DatosIPv4 DatosIPv6 Datos
IPv6 Datos

Dato Dato
Dato
Dato
Dato
Dato
Dato
Dato
Dato
Dato
Ack
Ack
Ack
Ack Ack
El receptor envía Acuses de recibo (Ack).

Dato Dato Dato
Dato
Dato
Dato
Dato Dato Dato
Dato
Dato Dato
Dato
Dato
Dato
Dato Dato Dato
Dato
Dato
Dato
Transmisor Receptor
No existe confirmación del receptor.

 Se publicó en 1984.
 Presenta una estructura por capascapas o niveles.
Modelo de referencia de Interconexión de Sistemas
Abiertos (OSI, Open System Interconection)
 Desde el inicio de los 90´ es una arquitectura dominante.
 Su uso se inició antes de que se normalice OSI.
 Fue desarrollado por el Departamento de Defensa (DoD)
de EEUU para fines militares.
 Lo usa INTERNET.
Arquitectura TCP/IP

La ISO crea el Modelo de
Referencia OSI en 1984.
El objetivo fue crear un
grupo de protocolos que
permita ínteroperar las
diversas redes de datos
emergentes en esa fecha.
Está formado por 07
Capas.

Datos de aplicación
Datos de
aplicación
Datos de
aplicación
Datos de
aplicación
Datos de
aplicación
Datos de
aplicación
Datos de
aplicación
PAQUETESPAQUETES
TRAMATRAMA
Datos de
aplicación
Datos de
aplicación
Datos de
aplicación
SEGMENTOSSEGMENTOS
Cabeceradetransporte
Cabeceradered
Cabeceradeenlace

Interfaz de Red
Internet
Transporte
Aplicación
Define las características de la interfaz física
entre el medio de transmisión. Define:
Tipo de señal
Velocidad de transmisión, etc.
Responsable de definir el camino seguido por
los paquetes de datos desde el origen hasta el
destino a través de varias redes usando routers.
Contiene los protocolos de alto nivel utilizado
por los usuarios: Telnet, FTP, SMTP, POP, DNS,
HTTP,…etc.
Maneja conversaciones Extremo-a-Extremo.
Los dos protocolos principales son;
TCP.- Confiable y orientado a conexión
UDP.- No confiable y no orientado a conex.
NOTA: Aquí se denominará Capa de Red
y Capa de Internet de manera indistinta.

Medio de transmisión Medio de transmisión
Físico
Control de Acceso al Medio- MAC
Control de Enlace Lógico-LLC
Protocolos
de la capas
superiores
IEEE 802
Físico
Enlace de
datos
Red
Transporte
Sesión
Presentación
Aplicación
OSI

Medio de transmisión
Físico
Control de Acceso
al medio-MAC
Control de Enlace
Lógico-LLC
Protocolos
de la capas
superiores
Modelo de Referencia
IEEE 802
Codificación/Decodificación
Generación/Eliminación del
Preámbulo (sincronismo de trama)
Transmisión/Recepción de bits
Especificación del medio de Tx
Topología de red
Ensamblados de datos en
tramas (Tx)
Desensamblados de tramas(Rx)
Control de Acceso al Medio
de transmisión compartido (LAN)
Interfaz con la capa superior
Control de error y de flujo

Interfaz de Red
Internet
Transporte
Aplicación
TCP/IP
Físico
Protocolos
de la capas
superiores
IEEE 802
Físico
Internet
Transporte
Aplicación
TCP/IP con IEEE

Application to VSAT Networks
Gérard Maral
Pag. 116

Ethernet
IPIP
TCPTCP
Aplica-
ción
Aplica-
ción
Drive
Ethernet
Drive
EthernetMAC
Dest.
MAC
Dest.
MAC
Orig.
MAC
Orig.
TipoTipo
Cabecera
IP
Cabecera
IP
Cabecera
TCP
Cabecera
TCP
Cabecera
HTTP
Cabecera
HTTP
Información
a enviar (web)
Información
a enviar (web)
Información
a enviar (web)
Información
a enviar (web)
Cabecera
HTTP
Cabecera
HTTP
Información
a enviar (web)
Información
a enviar (web)
Cabecera
TCP
Cabecera
TCP
Cabecera
HTTP
Cabecera
HTTP
Información
a enviar (web)
Información
a enviar (web)
Datos de IPDatos de IP
Cabecera
IP
Cabecera
IP
Datos de IPDatos de IP
Cabecera
IP
Cabecera
IP
MAC
Dest.
MAC
Dest.
MAC
Orig.
MAC
Orig.
TipoTipo Datos de la TramaDatos de la Trama
Capa de Aplicación
Capa de Transporte
Capa de Internet
Capa de Enlace
de Datos
Protocolo
HTTP
Protocolo
TCP
Protocolo
IP
Trama
Ethernet

Protocolo de acceso de red
Protocolo Internet IP
Protocolo de Transporte TCP UDP
OSPFICMP
BGP FTP HTTP SMTP TELNET SNMP
MIME
DNS RIP
Existen más protocolos: RSVP, RTP, etc.

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