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Sistemas Distribuidos

Sistemas Distribuidos. Redes e interconexión de redes. Performance. Parámetros críticos  Latencia (lat): tiempo requerido para transmitir un mensaje vacío (único paquete)  determinada por sobrecarga de soft  Data transfer rate (dtr): velocidad (bps)

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Presentation Transcript

  1. Sistemas Distribuidos Redes e interconexión de redes

  2. Performance • Parámetros críticos  Latencia (lat): tiempo requerido para transmitir un mensaje vacío (único paquete)  determinada por sobrecarga de soft  Data transfer rate (dtr):velocidad (bps)  determinada por características del hard  Tiempo para transmitir un mensaje (t): t=lat + longitud mensaje/dtr  En SD los mensajes transmitidos son casi todos cortos y lat puede ser mayor que longitud mensaje/dtr  Ancho de banda total del sistema: mide el rendimiento de la red

  3. Tipos de redes • Local area networks (LANs)  Alta velocidad, en un edificio o campus  Lo más típico: Ethernet 100 Mbps • Wide area networks (WANs)  Baja velocidad, entre computadoras que están separadas por grandes distancias  La actual performance no cubre los requerimientosde los SD ( lat: 0.1-0.5 seg, dtr: 20-500 Kbs) • Metropolitan area networks (MANs):  A distancias no mayores a 50 km., basadas en fibra óptica (multimedia)

  4. Tipos de redes Rango Ancho de banda (Mbps) Latencia (ms) LAN 1-2 km 10-1.000 1-10 WAN mundial 0,010-600 100-500 MAN 2-50 km 1-150 10 LAN inalámbrica 0,15-1,5 km 2-11 5-20 WAN inalámbrica mundial 0,010-2 100-500 Internet mundial 0,010-2 100-500

  5. Protocolos Capas conceptuales de un protocolo software Mensaje recibido Mensaje enviado Capa n Capa 2 Capa 1 Medio de comunicación Emisor Receptor

  6. Protocolos Capas de protocolos en el modelo de protocolos OSI Mensaje recibido Mensaje enviado Capas Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace de datos Física Medio de comunicación Emisor Receptor

  7. Protocolos El encapsulamiento según se aplica en los protocolos multicapas Mensaje de la capa de aplicación Cabecera de presentación Cabecera de sesión Cabecera de transporte Cabecera de red

  8. Resumen del protocolo OSI Capa Descripción Ejemplos Aplicación Protocolos diseñados para responder a los requisitos de comunicación de aplicaciones específicas, a menudo definiendo la interfaz a un servicio. HTTP, FTP, SMTP CORBA IIOP Presentación Los protocolos de este nivel transmiten datos en una representación de datos de red independiente de las utilizadas comúnmente en los computadores, que pueden ser distintas. Si se necesitara, la encriptación también se llevaría a cabo en este nivel. SSL, Representación de datos COBRA En este nivel se implementa la fiabilidad y la adaptación, tales como la detección de fallos y la recuperación automática. Sesión Transporte Éste es el nivel más bajo en el que se gestionan mensajes (en lugar de paquetes). Los mensajes son dirigidos a los puertos de comunicaciones asociados a los procesos. Los protocolos de esta capa pueden ser orientados a conexión o no. TCP, UDP Red Transfiere paquetes de datos entre computadores en una red específica. En una WAN o en una interred esto implica la generación de una ruta de paso a través de los routers. En una LAN simple no se necesita encaminamiento. IP, circuitos virtuales ATM MAC de Ethernet, transferencia de celdas ATM, PPP Enlace de datos Es responsable de la transmisión de paquetes entre nodos que están conectados directamente por un enlace físico. En una transmisión WAN será entre pares de routers o entre un router y un host. EN las LANs es entre cualquier par de hosts. Física Los circuitos y el hardware que dirigen la red. Transmite secuencias de datos binarios mediante señales binarias, utilizando modulación en amplitud o en frecuencia de las señales eléctricas (en los circuitos de cables), señales ópticas (en los circuitos de fibra óptica) u otras señales electromagnéticas (en los circuitos de radio o microondas). Señalización de banda- base Ethernet, ISDN

  9. Dispositivos interredes y modelo OSI Dispositivo Capa OSI Repeater/Hub Física Switch Enlace de datos Router Red Gateway Las siete capas

  10. Dispositivos para interconectar redes

  11. Repeaters

  12. Bridges/LAN switches

  13. Routers

  14. Gateways

  15. Ethernet • Principio de operación: Carrier sensing, Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD)  Todas las estaciones conectadas a un cable lineal o tipo ramas de un árbol  Formato de un frame:

  16. Ethernet • Carrier sensing:  Todas las estaciones escuchan permanentemente por frames con su direccción en el campo destino • Multiple access with collision detection:  Un número arbitrario de estaciones pueden intentarenviar un frame por broadcasting si detectan que el medio compartido está libre  Si más de un proceso envía al mismo tiempo se produce una colisión  Si una estación está enviando y detecta una colisiónenvía a las otras una señal de jamming para indicar que los datos que están siendo transmitidos no son válidos  Debe retransmitirse inmediatamente o, luego de un retardo determinístico o aleatorio

  17. Ethernet • Performance:  Generalmente a 100 Mbps, hasta 1Gbs  Retardos no determinísticos  muy rápida para utilización media y baja  para utilización mayor al 50% los retardos se incrementan debido a las colisiones y retransmisiones • Características:  Comparativamente bajo costo  Fácil extensibilidad

  18. Redes ATM Capas del protocolo ATM

  19. ATM Adaption Layer (AAL) • Diferentes versiones de las capas AAL  AAL1 para servicios CBR (Constant Bit Rate) (Por ej. emulación de circuitos)  AAL2 para servicios VBR (Variable Bit Rate) (Por ej. MPEG video)  AAL5 para datos (Por ej. Datagramas IP) User data AAL PDU ATM cell

  20. Redes ATM Celdas ATM

  21. ATM Cell Header • VCI (Virtual Channel ID) transladada de link a link • PT: (Payload Type) • CLP: (Cell Loss Priority bit) CLP=1, indica celda de baja prioridad, si hay congestión puede ser descartada • HEC: (Header Error Checksum byte) Cell header Cell format

  22. Redes ATM Switching virtual paths en una red ATM

  23. ATM Physical Layer Physical Medium Dependent (PMD) sublayer • SONET/SDH: transmission frame structure (like a container carrying bits); • bit synchronization; • bandwidth partitions (TDM); • several speeds: OC1 = 51.84 Mbps; OC3 = 155.52 Mbps; OC12 = 622.08 Mbps • TI/T3: transmission frame structure (old telephone hierarchy): 1.5 Mbps/ 45 Mbps • unstructured: just cells (busy/idle)

  24. ATM Physical Layer • Transmission Convergence Sublayer (TCS): adapts ATM layer above to PMD sublayer below TCS Functions: • Header checksum generation: 8 bits CRC • Cell delineation • With “unstructured” PMD sublayer, transmission of idle cells when no data cells to send

  25. Capas de interredes Mensaje Capas Aplicación Protocolos Transporte interredes Interred Paquetes interredes Interfaz de red Protocolos de la red Paquetes específicos de la red subyacente Red subyacente

  26. Protocolos Internet Capas TCP/IP Mensaje Capas Aplicación Mensajes (UDP) o Streams (TCP) Transporte Paquetes UDP o TCP Interred Datagramas IP Interfaz de red Marcos específicos de red Red subyacente

  27. Protocolos Internet Capas TCP/IP

  28. Protocolos Internet Encapsulamiento de un mensaje cuando se transmite vía TCP sobre Ethernet Mensaje de aplicación Puerto Cabecera TCP Cabecera IP TCP Cabecera Ethernet IP Marco Ethernet

  29. Protocolos Internet Visión conceptual del programador de una interred TCP/IP Aplicación Aplicación TCP UDP IP

  30. Protocolos Internet TCP Header

  31. Protocolos Internet UDP Header

  32. Protocolos Internet Estructura de las direcciones Internet 7 24 Clase A: 0 ID red ID Host 14 16 Clase B: 1 0 ID red ID host 21 8 Clase C: 1 1 0 ID red ID host 28 Clase D (multicast): 1 1 1 0 Dirección multicast 27 Clase E (reservada): 1 1 1 1 0 Sin usar

  33. Protocolos Internet Representación decimal de las direcciones Internet Octeto 3 Octeto 1 Octeto 2 Rango de direcciones ID red ID Host 1.0.0.0 a Clase A: 1 a 127 0 a 255 0 a 255 0 a 255 127.255.255.255 ID red ID host 128.0.0.0 a Clase B: 128 a 191 0 a 255 0 a 255 0 a 255 191.255.255.255 ID red ID host 192.0.0.0 a Clase C: 0 a 255 0 a 255 1 a 254 192 a 223 223.255.255.255 Direcciones multicast 224.0.0.0 a Clase D (multicast): 224 a 239 0 a 255 0 a 255 1 a 254 239.255.255.255 240.0.0.0 a Clase E (reservada): 240 a 255 0 a 255 0 a 255 1 a 254 255.255.255.255

  34. Protocolos Internet IP Header

  35. Protocolos Internet Plantilla de un paquete IP Cabecera Dirección IP origen Dirección IP destino Datos Hasta 64 kbytes

  36. Routing

  37. Routing B 2 1 C local 0 E 5 1 default 5 -

  38. Problemas en TCP/IP • Problemas de transparencia: no hay transparencia de ubicación • Problemas de seguridad: los mensajes deben ser encriptados • Problemas de administración de la red: añadido manual de nuevas direcciones

  39. FLIP (Fast Local Internet Protocol) • Provee transparencia de ubicación • Soporta comunicación en grupos • Soporta comunicación segura • Comunicación no orientada a conexión • Un mensaje FLIP puede ser más grande que un mensaje IP • Destinado al uso en interredes basadas en una colección de pequeñas y seguras LANs y WANs

  40. IPv6 • Mayor espacio de direcciones: • Cambia la longitud de la dirección: • 128 bits -> 3 x 1038 direcciones • (casi un cuatrillón de direcciones por metro cuadrado de la Tierra) • Formato: x:x:x:x:x:x:x:x • x es de 16 bits, normalmente expresado en hexadecimal. Ej.: • 2001:3324:22f4:fcab:1cde:3403:1221:ac01

  41. IPv6 • Notacion reducida: • 1080:0:0:0:8:800:200C:417A     unicast address FF01:0:0:0:0:0:0:101                multicast addr. 0:0:0:0:0:0:0:1                         loopback addr. 0:0:0:0:0:0:0:0                         unspecified ad. • se pueden escribir como: • 1080::8:800:200C:417A             unicast address FF01::101                                multicast addr. ::1                                           loopback addr. ::                                             unspecified ad.

  42. IPv6 • Header mas chico: mayor eficiencia en el ruteo • Paquetes mas flexibles: disminuye la fragmentación • Mejora la compatibilidad con QoS y CoS • Soporte a la seguridad: incluyendo IPsec • Mejoras en multicast y anycast • Mejoras en autoconfiguración

  43. IPv6 Header

  44. IPv6 • Versión (4 bits). • Clase de tráfico (8 bits). También llamado prioridad o clase. • Etiqueta del flujo (20 bits). Mejora el encaminamiento y el soporte a transmisiones en tiempo real • Longitud del paquete (16 bits). • Siguiente cabecera (8 bits). tipo de cabecera que sigue a la cabecera de IPv6 (TCP/UDP/ ICMPv6 u otra IPv6 opcional). • Límite de saltos (8 bits). • Dirección origen (128 bits). • Dirección destino (128 bits).

  45. Transición a IPv6 • Mecanismos • Dual Stack:  provee soporte completo para IPv4 e IPv6 en host y  routers. • Tunneling: encapsula paquetes IPv6 en paquetes IPv4 y permite utilizar la infraestrutura IPv4 • Traducción: para nodos IPv4 que comunican con nodos IPv6

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