IMPORTANT: Per accedir als fitxer de subversion: http://acacha.org/svn (sense password). Poc a poc s'aniran migrant els enllaços. Encara però funciona el subversion de la farga però no se sap fins quan... (usuari: prova i la paraula de pas 123456)

Contingut

Definició de xarxa local segons l'IEEE

Xarxes LAN vs Xarxes WAN

Línies de comunicació

  • LAN: Multipunt. Xarxes de difusió
  • WAN: Punt a punt. Xarxes commutades

Tipus de cable

  • LAN: Velocitats altes. Cables específics (coaxial, Ethernet de par trenat)
  • WAN: Velocitats més limitades. Cable telefònic

Topologia

  • LAN: Històricament s'han utilitzat diferents topologies (actualment bàsicament estrella).
  • WAN: malla

Factors que fan necessària una LAN

  • Raons econòmiques:
  • Compartir recursos (p. ex. un perifèric) evita la necessitat de comprar el mateix perifèric per a totes les màquines de la xarxa.
  • Compartició de dades:
  • Permet als usuaris compartir dades i treballar en grup
  • Creació de sistemes d'informació distribuïda:
  • Evitar redundància de dades:
  • Al compartir la informació no es fa necessari s'evita que els nodes de la xarxa tinguin informació duplicada.
  • Processos distribuïts:
  • Es poden compartir dades, màquines, perifèrics.
  • Recursos compartits:
Projecte SETI, un projecte que calcula senyals en busca de patrons (senyals generades per extraterrestres).
  • Simplificació de la gestió dels sistemes:
  • Facilita l'administració d'una xarxa:
  • Treball Col·laboratiu:
  • Centralització de la gestió de l'emmagatzematge i backup:

Topologies de xarxa

Fitxer:250px-Topología de red.png

Topologia en estrella

Avantatges

  • Fàcil d'implementar i d'ampliar
  • Instal·lació ràpida
  • Un error en un node o segment de xarxa no influeix a la resta de la xarxa
  • No hi ha problemes de col·lisió de dades
  • Més seguretat

Desavantatges

  • Major longitud de cable i nombre de nodes limitat pel concentrador
  • Un error en el concentrador és un error a tota la xarxa

Exemple: Ethernet amb RJ-45

Estrella.jpeg

Topologia en anell

Cada node té un receptor i un transmissor i fa la funció de repetidor.

Avantatges

  • Avantatges

Desavantatges

  • Si un node falla la xarxa sencera falla.
  • No totes les comunicacions són igual de ràpides
  • Seguretat. Els nodes poden interceptar comunicacions

Exemple:Token Ring.

Anell.jpeg

Topologia en bus

Tots els nodes es connecten a la mateixa línia (bus).

Avantatges

  • Fàcil d'instal·lar i requereix de poc cable.

Desavantatges

  • El medi de transmissió es compartit. Poden succeir col·lisions i lluites per la utilització del canal de comunicacions
  • Seguretat. Tots els nodes poden accedir a la informació de la resta.

Exemple: Ethernet amb cable coaxial.

Bus.jpeg

Altres topologies

Topologia en malla

S'estableixen enllaços punt a punt entre els nodes.

Topologia en arbre

És una extensió de la topologia en bus. Exemple: xarxes de televisió per cable, troncals fibra òptica i branques amb coaxial

Topologia en interconnexió total

És una topologia en malla on tots els nodes estan connectats entre si.

Topologies mixtes

Xarxes amb combinacions de les topologies anterior

Topologia física vs Topologia lògica

Components d'una xarxa LAN

Servidors i Estacions de treball

Estació de treball (clients)

  • Màquines (ordinadors) de treball, on tenen interacció amb l'usuari.
  • Aprofiten els recursos/serveis de la xarxa. Són clients dels servidors i dels recursos/serveis de la xarxa.

Servidor

  • Nodes de la xarxa que comparteixen els seus recursos de maquinari o programari amb la resta de nodes a través del que s'anomenen serveis de xarxa.
  • Sovint són màquines potents però no necessàriament,

Perifèrics de xarxa Impressores, discs durs de xarxa, etc. Com els considerem, estacions de treball o servidors?

Cablejat i medis de comunicació

  • Format pel conjunt de elements de comunicació de la xarxa, com els cables o medis de comunicació (xarxes sense fils) que enllacen els nodes de la xarxa.
  • Exemples: Cables de parell trenat, coaxials, connexions sense fils, antenes, fibra òptica, connectors.

Targeta de xarxa

  • També anomenades NICs (Network Interface Card)
  • Maquinari que fa d'intermediari entre els dispositius i la xarxa de comunicacions.
  • Exemples: targetes de xarxa Pci, integrades en la placa mare, targetes sense fils, integrades en els dispositius (encaminadors, commutadors, impressores, etc).

Concentradors de cables

  • Dispositiu utilitzat en topologies de xarxa en estrella per a realitzar la connexió entre nodes de la xarxa.
  • Dispositiu utilitzat en topologies de xarxa en estrella per a realitzar la connexió entre nodes de la xarxa.
  • Amb aquest sistema si falla un node la xarxa continua funcionant però a canvi si falla el concentrador tota la xarxa falla.
  • Concentradors passius: Només concentren les senyals
  • Concentradores actius: Concentren les senyals i les amplifiquen i/o regeneren funcionant com a elements amplificadors i/o repetidors.
els repetidors han de tenir dos entenes, ja que si no pot col·lisionar la senyal.

Bridges o ponts

S'usa els ponts quan conecta un tipo de xarxa a un altra diferent. Pot ser un pont que enrute o empalme

Pasarel·las, Gateways o encaminadors

El pc no pot ser un router perque no te dos targetes de xarxa.

Un router té dos o mes interfícies de xarxa.


Conceptes previs de xarxa

Protocol de comunicacions

definició:És el conjunt de regles perfectament organitzades i convingudes per mutu acord que especifiquen l'intercanvi de dades o ordres durant la comunicació entre els nodes que formen part d'una xarxa.

  • Els protocols sovint són públics i són normatives o recomanacions de les associacions d'estàndards.
  • Un protocol (en societat o política) també és un conjunt de regles que cal observar pel que fa a l’etiqueta, les presidències, etc., en les cerimònies i en les relacions oficials.
  • Exemples: Protocols IP, HTTP, TCP, FTP (la P és sempre de protocol).

Model arquitectònic de xarxa

És el conjunt organitzat de capes i protocols d'una xarxa
  • L'objectiu d'aquesta organització de la xarxa és facilitar la tasca dels creadors de maquinari i programari per tal que puguin crear productes amb garanties de funcionament entre equips que segueixin les mateixes normes.
  • Les capes estan jerarquitzades en capes superiors i capes inferiors. Cada capa ofereix els seus serveis a la capa superior.
  • La gran majoria de models arquitectònics de xarxa actuals estan organitzats en capes.

CapesInivells.png

Capa 4. Dalt de tot esta el navegador on rep la petició del navegador. El paquet s'entrega al APACHE (per exemple).

capa3. La conexió TCP la fa el sistema operatiu


cada capa es comunica amb el que te al mateix nivell. No ens podem saltar cap pas.

Capes tcpip.jpeg

Arquitectura Client-Servidor (C/S)

Molts clients a pocs Servidors

Té una certa jerarquia, el Servidor es més important que el client, però alhora és el punt feble.

El servidor dona el servei i el client és qui el utilitza.

El principal avantatge es la facilitat, però el te un gravíssim inconvenient es l'escavilitat, es saturen.


Arquitectura Peer to Peer

De igual a igual

La xarxa acostuma a tenir una tipologia de malla.

Tots donen serveis a tots.

L'avantatge és que quanta més està connectada millor funciona. El problema es que es difícil de programar i més car.

Hi ha un tema social també, necessites un software que s'instal·le als ordenadors (així no poden denunciar-ho).

Sistemes Mixtes

Correu electronic

Sistemes distribuïts

Sistema de programari construït sobre una xarxa amb la finalitat que una sèrie de recursos heterogenis d'aquesta xarxa apareguin a l'usuari final com un sistema funcional únic i homogeni.


Exemple de protocol DHCP

DHCP.jpeg

Hi han dos fases principal, la inicial que demanes una configuracio i una final

el client envia un discover a tota la xarxa pel port 68(client) i 67(servidor) (DHCP). Revo ofertes i selecciono una d'aquestes. faig una peticio de requesting. hi han dos opcions, rebre un DHCPACK.

Funcions d'un protocol

  • De protocols n'hi ha de molt variats (dels més simples als més sofisticats).
  • Alguns exemples de funcions poden ser:
  • Detectar la connexió física existent
  • Establir una connexió (handshake)
  • Negociació de les característiques de la comunicació (velocitat, tassa d'error mínima, etc.)
  • Quan s'inicia o acaba un missatge i quin format té.
  • Que fer amb els missatges incorrectes o mal formats
  • Com acabar una connexió
  • Com detectar un final inesperat d'una connexió...

Els protocols determinen

  • El format de les dades
  • La seva temporització
  • La seva seqüènciació
  • Com es dura a terme el control d'errors
molts cops els paquets no s'envien ordenats a internet

Associacions que determinen els protocols

  • IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineering)
  • ANSI (American National Standards Institute)
  • TIA (Telecommunications Industry Association)
  • EIA (Electronic Industries Alliance)
  • ITU (International Communications Union)

Concepte de capa o nivell

  • En el disseny de xarxes s'utilitza sovint el concepte de capa o nivell com una forma d'estructurar les funcions i serveis que les xarxes proveeixen.
  • Màxima: “divideix i guanyaràs”. Per resoldre problemes grans sovint cal dividir el problema en parts petites.
cada capa està especialitzada en un tema.

Serveis, Primitives, Interfícies i Entitats

Interfícies

Són les normes de comunicació entre dues capes consecutives
  • Són les normes de comunicació entre dues capes consecutives.
  • Molts d'aquests conceptes també són aplicables en altres àrees de la informàtica (programació – programació modular-, GUI, programació orientada a objectes, encapsulament)

Arquitectura de xarxa

Família de protocols

Sistemes oberts. ISO

Tipus de serveis

Orientats a connexió

No orientats a connexió

El model de referència OSI

CapesOSIBitsTramesPaquetsEtc.jpg

Nivells OSI orientats a xarxa

OSI model

Estructures OSI.jpeg

Nivell 1. Nivell Físic

Aquest estandar defeneix les característiques:

  • Mecàniques:(connectors, nombre de pins,tipus de cables...)
  • Elèctriques:(senyals elèctriques a utilitzar, duració i voltatge de les senyals...)
  • Funcionals:(interfícies de connexió al medi i funcions) i de procediment (fases i estats)
  • Estàndards i protocols: RS-232(connectors antics), xarxes Ethernet, etc.

Nivell 2. Nivell d'enllaç

Controla l'intercanvi de dades entre dues màquines connectades directament per un medi físic (enllaç)

Funcions.

  • Sincronització de les trames (identificar inici i final de trames)
  • Control de flux: estableix el ritme de transmissió de dades per evitar sobrecàrregues.
  • Control d'errors: permet comprovar que les dades que arriben al receptor són idèntiques a les que ha enviat l'emissor.
  • Direccionament: En medis de difusió (que no són punt a punt) és necessari identificar els components.
  • Gestió de l'enllaç: per controlar la transmissió cal enviar dades “pures” i dades de control de l'enllaç.

Nivell 3. Nivell de xarxa

Nivell 4. Nivell de transport

Nivells OSI orientats a l'aplicació

Nivell 5. Nivell de sessió

Nivell 6. Nivell de presentació

Nivell 7. Nivell d'aplicació

La familia de protocols TCP-IP

OSIvsTCPIP.jpg

Cada aplicació desenvolupa el seu protocol.


Comunicació entre capes (interfícies)

La comunicació entre capes es fa a través de la interfície.


Hi han quatre primiteves OSI d'u nservei.

  • Sol·licitud:
  • Indicació:
  • Resposta:
  • Confirmació:

PSTN(public switched telephone network)


S'han de seguir els següents pasos per rebre una trucada.

  • 1: Marcan el número CONNECT.request. Al matei moment a l'altra persona esta revent la trucada CONNECT.indication
  • 2: L'altra persona pot despenjar el telèfon CONNECT.response o pasar olimpicament.

Protocol conexio.jpeg


Intercanvi sms.jpeg


Desconexio.jpeg

Caixa Negra

La caixa negra és el sistema operatiu, que aquest no deixa de ser una aplicació. El sistema operatiu es comunica amb la interfícies de xarxa. Aquestes totes son Ethernet.

ACABAR!!!

  1. Es necessita IP i port per a que funcione el programa

Nivell interfície de xarxa

Nivell d'Internet

Protocol IP

És un protocol no orientat a connexió, usat tant per l'origen com per la destinació per a la comunicació de dades, a través d'una xarxa de paquets commutats no fiable i de millor lliurament possible sense garanties.

Adreçes IP

És un nombre que identifica inequívocament un dispositiu lògic connectat a la xarxa. Dins d'una mateixa xarxa, cada adreça IP que s'utilitzi ha de ser única. Una adreça IP es representa mitjançant un nombre binari de 32 bits (IPv4). Les adreces IP s'expressen com nombres de notació decimal: es divideixen els 32 bits de l'adreça en quatre octets (un octet és un grup de 8 bits). El valor decimal màxim de cada octet és 255 (el nombre binari de 8 bits més alt és 11111111, i aquests bits, de dreta a esquerra, tenen valors decimals de 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 i 128, la suma dels quals és 255). Un exemple d'adreça IP podria ser 192.168.1.123. Aquest és un exemple típic d'ip en xarxa local.

Protocol ARP

ARP són les sigles en anglès de Address Resolution Protocol (Protocol de resolució d'adreces). És un protocol de nivell d'enllaç responsable de trobar l'adreça maquinari (Ethernet MAC) que correspon a una determinada adreça IP. Per a això s'envia un paquet (ARP *request) a l'adreça de difusió de la xarxa (broadcast (MAC = FF FF FF FF FF FF)) que conté l'adreça IP per la qual es pregunta, i s'espera al fet que aquesta màquina (o una altra) respongui (ARP reply) amb l'adreça Ethernet que li correspon. Cada màquina manté una caché amb les adreces traduïdes per reduir el retard i la càrrega. ARP permet a l'adreça d'Internet ser independent de l'adreça Ethernet, però això només funciona si totes les màquines ho suporten.

Comanda arp:

Adreces MAC

Comanda ifconfig.

Protocol ICMP

Comanda ping.

Nivell de transport

Fa les mateixes funcions que el nivell d'enllaç però casos molt diferents.

Ofereix els serveis que no ofereix el nivell de xarxa

  • Establiment de connexió: en serveis orientats a connexió.
  • Reoordenació de paquets: serveis no orientats a connexió.
  • Control d'errors: recuperació de caigudes de xarxa, reenviament de paquets, etc.
  • Control de flux: Implementació de buffers.
  • QoS (Quality of Service): Garanteix la fiabilitat i la qualitat del servei.

Una de les coses mes importants que fa es la multiplexació de connexions. Permet tenir més d'una connexió oberta a través d'un mateix medi físic.

Protocol TCP, UDP, ICMP

TCP (Transport Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol) i ICMP (Internet Control Message Protocol).

El TCP es més segur, s'usa per pàgines web, descargarte coses, etc.

EL UDP és molt mes ràpid però mes insegur, s'usa per al skype, etc.

el ICMP no s'usa per enviar dades, s'usa per a que els routers es gestionen (saber si funciona l'altre router, etc)...

Ports i sockets

Escànner de ports nmap:

Estat de les connexions del sistema. Comanda netstat:

Protocol UDP

Nivell 5. Nivell de Sessió

La sessió és quan et connectes al ordenador i et logueixes per a tenir els teus parametres configurats.

el HTTP no té sessió, són les cookies que guarden la teua informació.


Nivell 6. Nivell de Presentació

Són els protocols que s'encarreguen de la presentació de les dades, com es presenten, XML o HTML, etc.


Nivell aplicació

Protocols:

  • FTP: El protocol de transferència de fitxers o FTP (de l'anglès File Transfer Protocol) és un programari estandaritzat per enviar fitxers entre ordinadors amb qualsevol sistema operatiu.
  • DHCP:(Dynamic Hosting Configuration Protocol) és un protocol de xarxa que permet als nodes d'una xarxa IP obtenir els seus paràmetres de configuració automàticament. Es tracta d'un protocol de tipus client/servidor en el que generalment un servidor posseeix una llista d'adreces IP dinàmiques i les va assignant als clients a mesura que aquestes van estant lliures, sabent en tot moment qui ha estat en possessió d'aquella IP, quant temps l'ha tinguda o a qui se li ha assignat després.
  • DNS:És un sistema de noms jeràrquic que funciona sobre una base de dades distribuïda. Permet que qualsevol sistema connectat a Internet o a una xarxa informàtica privada obtingui informació associada als noms de domini.
  • TELNET:És un protocol que emula un terminal remot per a connectar-se a una màquina multiusuari.
  • SSH:(Secure SHell) és el nom d'un protocol i del programa que l'implementa, i serveix per accedir a màquines remotes a traves de la xarxa. Permet gestionar per complet l'ordinador mitjançant l'intèrpret de comandes, i també pot redirigir el trànsit del servidor X per executar programes gràfics si tenim un servidor X funcionant.
  • HTTP:(HyperText Transfer Protocol) estableix el protocol per a l'intercanvi de documents d'hipertext i multimèdia al web.
  • SMTP, POP3, IMAP:

Altres famílies de protocols

Família SNA IBM

SNA (Systems Network Architecture) és el nom de l'arquitectura de xarxes pròpia d'IBM. El model OSI es va configurar a partir de SNA; d'aquesta arquitectura pren el nombre i funcions aproximades per a les seves capes.

Una xarxa SNA està constituïda per un conjunt de màquines conectables a la xarxa que es denominen nodes. SNA defineix quatre tipus de nodes: terminals, controladors, processadors frontals i *hosts.

Cadascun d'aquests nodes té almenys una NAU (Network Adress Unit) que és el programari pel qual un procés pot utilitzar la xarxa, és a dir, un punt lògic de la red pel qual algú pot utilitzar un servei. Per poder utilitzar la xarxa, un procés ha de connectar-se directament a una NAU; a partir d'aquí podrà utilitzar els recursos de la xarxa.

Família Novell Netware

NetWare, fabricat per Novell, ha estat el sistema operatiu de xarxa més utilitzat del món. Els servidors NetWare han estat tradicionalment dedicats. La resta de les estacions són exclusivament clients d'aquests servidors. Un altre factor que influeix en l'alt rendiment de la xarxa és el protocol propietari desenvolupat per Novell, denominat IPX/*SPX (Internetwork Packet eXchange/Sequenced Packed eXchange) derivat de la xarxa de Xerox XNS (Xerox *Network *Service).

Família AppleTalk

AppleTalk és el nom de la xarxa entre iguals, dissenyada per Apple Computer Corporation, per a la seva utilització en ordinadors Macintosh. Apple sempre ha tractat de consevar la facilitat d'instal·lació i configuració en els seus desenvolupaments. Els sistemes de xarxa AppleTalk poden ser classificats segons la seva capa física de la manera següent:

  • Xarxa LocalTalk. És una xarxa AppleTalk sobre cable seriï que proporciona unes prestacions de flux moderades. El sistema de cablejat consisteix en un bus lineal.
  • Xarxa EtherTalk. Quan AppleTalk té una *Ethernet en la capa física, rep el nom de EtherTalk.
  • Xarxa TokenTalk. És una xarxa AppleTalk sobre una xarxa en anell del tipus Token Ring.

A més les tecnologies Bluetooth i Wi-Fi.

Família NetBeui

NetBeui és un protocol desenvolupat per IBM en 1985. NetBeui és un protocol que controla tant a les dades com als missatges entre aplicacions. Quan un sistema operatiu de xarxa implementa el protocol NetBeui, els serveis són aconseguits a través de l'interfície NetBIOS