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)

Telemàtica

Telemàtica =TELEcomunicacions + inforMÀTICA

La telemàtica és la tècnica que tracta la comunicació remota entre processos.

La Telemàtica és una disciplina científica i tecnològica que sorgeix de l'evolució de la telecomunicació i de la informàtica:

  • Informàtica: Processament de la informació.
  • Telecomunicacions: Transmissió de la informació.

Objectius i avantatges

  • Compartir recursos sense importància de la seva localització física. Ex. Pàgina d'Internet, impressores...
  • Compartir la càrrega de treball. Diferents màquines poden treballar en paral·lel per resoldre una mateixa tasca.
  • Compartir informació de forma instantània. Les comunicacions elèctriques tenen lloc a velocitats properes a la de la llum.
  • Estalvi econòmic. És més rendible la interconnexió de màquines que no pas tenir màquines molt grans.
  • Medi de comunicació entre persones (videoconferència, veu IP, etc.)
  • Arquitectura client-servidor. Poder aprofitar la potència d'equips remots al nostre.

Informació i senyals

Senyal sinusoïdal

  • Amplitud (volum)

Valor màxim que adquireix l'ona. Calitat de la senyal

Amplitud.jpeg


  • Freqüència (to, agut/greu)

Indica el nombre de repeticions o cicles de l'ona per unitat de temps (Hz=1/s)

Frequencia.jpeg


  • Fase (desfase)

Indica la situació instantània en el cicle

Fase.jpeg


  • Longitud d'ona

Distància entre dos punts iguals del cicle

Longitudona.jpeg

Comunicació entre capes

La camunicació entre capes es fa a traves de la interficie.

Als serveis d'una capa


Primitives OSI d'un servei

Sol·licitud (.request)


Protocol de connexió telefonica Conexió.png

Espectre Electromagnètic

  • És el conjunt de possibles radiacions electromagnètiques
  • Ordenat de menor longitud d'ona (més freqüència) a major longitud d'ona (menys freqüència)
  • Només podem visualitzar un rang molt petit!
  • Diferents colors --> Diferents freqüències (l'arc de Sant Martí)

Electromagnetic.jpeg

Electromagnetic2.jpeg

Estructures de capes OSI

Nivell 1: Nivell fisic

Nivell 2: Nivell d'enllaç

Nivell 3: Nivell de xarxa

Nivell 4: Nivell de transport

  • Capa de transició que connecta les aplicacions i/o usuaris amb la xarxa
És una capa de transició entre els nivells orientats a la xarxa i els orientats a les aplicacions
Treballa amb unitats de dades 4-PDU també anomenades TPDU o segments.
Té funcions similars al nivell d'enllaç (salt a salt) però entre dues màquines que no estan connectades directament (extrem a extrem)
S'encarrega de preparar les dades de les aplicacions per a la xarxa i assegurar-se que arribaran correctament al nivell de transport del destinatari.
Protocols: TCP (Transport Control Protocol) i UDP (User Datagram Protocol)
  • Funcions
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.
Multiplexació de connexions: Permet tenir més d'una connexió oberta a través d'un mateix medi físic.
S'utilitzen ports i el concepte de sockets.
Dels nivells de xarxa i transport en parlarem amb més detall a la unitat didàctica 4

Nivell 5: Nivell de sessió

  • Permet el diàleg entre emissor i receptor establint una sessió.
A través d’una sessió es pot portar a terme un transport de dades ordinari (nivell de transport).
Millora els serveis de la capa de transport:
• Transmetre un fitxer gran per una línia telefònica que té caigudes cada 15 minuts. La capa de sessió es pot encarregar de la resincronització de la transferència, de manera que a la següent connexió es transmetin dades a partir de l’últim bloc tramés sense error.
• Restauració d'un estat anterior (sessió).
Aquest nivell sovint es dilueix dins del nivell d'aplicació

Nivell 6: Nivell de presentació

  • S’ocupa de la sintaxi i de la semàntica de la informació que es desitja transmetre.
Coordina la representació de dades entre emissor i receptor
• Per exemple, un emissor que utilitza el codi ASCII i un receptor que utilitza UNICODE. Necessitem un servei de conversió i interpretació de dades que  normalment  proveeix la cap de presentació.
Sovint es tracta més de llenguatges (XML, HTML) o protocols d'interpretació de dades o formats (MIME)
Altres serveis:
• Compressió de dades
• Xifratge de dades (Protocol SSL)
També és una capa que normalment es dilueix dins la capa d'aplicació

Nivell 7: Nivell d'aplicació

  • És la capa superior de la jerarquia OSI i on es defineixen els protocols que utilitzaran les aplicacions i processos dels usuaris.
Quan dos processos es volen comunicar i resideixen en el mateix ordinador, utilitzen el Sistema Operatiu per comunicar-se (Linux utilitza dispositius especials de xarxa – loopback – per comunicar processos)
Si resideixen en ordinadors diferents, la capa d’aplicació dispararà els mecanismes adequats per produir la connexió entre els processos, servint-se dels serveis de les capes inferiors.
Exemples: DNS, FTP, HTTP, IMAP, IRC, NFS, NNTP, NTP,
POP3, SMB/CIFS, SMTP, SNMP, SSH, Telnet, SIP...

Coneccio1.png

Coneccio2.png

Fitxer:Coneccio3.png

Iperf

Iperf és una eina que permet fer tests de velocitat (throughput) entre un client i un servidor. Proporciona les eines tant per al client com per al servidor.

Instal·lació

$ sudo apt-get install iperf

Instal·leu iperf:

$ sudo apt-get install iperf

Creeu el fitxer /etc/init.d/iperf:

$ sudo cp /etc/init.d/skeleton /etc/init.d/iperf
$ sudo joe /etc/init.d/iperf

Com crear un dimoni permanent

I ompliu les variables:

# PATH should only include /usr/* if it runs after the mountnfs.sh script
PATH=/sbin:/usr/sbin:/bin:/usr/bin
DESC="Servidor Iperf"
NAME=iperf
DAEMON=/usr/bin/$NAME
DAEMON_ARGS="-s -D"
PIDFILE=/var/run/$NAME.pid
SCRIPTNAME=/etc/init.d/$NAME
 

Feu-lo executable:

$ sudo chmod +x /etc/init.d/iperf

Arranqueu-lo

$ sudo /etc/init.d/iperf start

I ara utilitzeu:

$ sudo update-rc.d iperf defaults

Per fer que el servei s'executi per defecte al iniciar el servidor.

Arquitectura Client-Servidor (C/S)

Relació establerta entre dues entitats, el servidor que ofereix un recurs de qualsevol tipus (físic, de programació, de dades, etc.) i el client, entitat que en treu un profit o avantatge.
  • Casi sempre implementat en xarxa però també podem trobar client i servidor a la mateixa màquina.
  • A les entitats les anomenen també nodes.
  • Normalment un servidor és utilitzat per múltiples clients
  • En l'actualitat és el model de desenvolupament d'aplicacions més utilitzat:

• Clients: aplicacions gràfiques (GUI) • Servidors: Processament i emmagatzemament de dades (base de dades)

  • També anomenat paradigma Client-Servidor

Arquitectura Peer to Peer

Arquitectura que defineix un sistema de comunicació que no té clients
  • Tots els nodes són elements actius de la xarxa.
  • Diversitat en els nodes (configuració, velocitat, capacitat d'emmagatzematge...)
  • En una xarxa P2P pura no existeix diferenciació entre clients i servidors.
  • Comunicació horitzontal

• Aquests tipus de sistemes permeten la distribució de continguts d'una forma molt senzilla i econòmica, trencant el tradicional sistema vertical on sols les grans empreses amb suficient potencial econòmic podien permetre's el luxe de fer arribar continguts a tanta gent.

Sistemes Mixtes

  • Correu electrònic
SMTP: xarxa Peer To Peer de enrutadors de correu.
POP3 i IMAP: Protocols client-servidors per consultar el correu electrònic.
  • UseNet News
La propagació de les notícies la fan els nodes per les notícies en si s'obtenen de servidors concrets.
  • Emule, Kazaa o similars
La transmissió de fitxers es fa entre iguals (Peers)
Els servidors emmagatzemen un index dels fitxers existents als Peers o iguals, així com altres dades importants per establir la connexió.
El sistema de Torrents també necessita de cercadors en pàgines web per indexar els fitxers que es comparteixen.

Ampla de banda

  • És el conjunt de freqüències que ocupa un senyal.
  • Sovint quan més ampla de banda tenim més capacitat de transmissió (més senyals caben).
  • És com una “canonada”.

Domini Públic radioelèctric

L'aire és un bé públic

Hi ha una regulació per a l'ús de l'aire com a canal de transmissió. L'ens regulador és la CNMT (Comisión Nacional del Mercado de las Telecomunicaciones).

Domini Públic Radioelèctric

És el conjunt de radiacions electromagnètiques fixades entre els 9KHz i els 3000GHz, destinats a un ús públic ( TV i ràdio digital i analògica).

CNAF (Cuadro nacional de asignación de frecuencias)

Reserva diferents freqüències per a diferents sistemes de comunicacions (navegació marítima, emergències, radioaficionats, ràdio, televisió, mòbils, aeromodelisme...)

Sistemes de comunicacions

Sitemacomunicacions.jpeg

  • Emissor: dispositiu que genera el missatge; També anomenat Transmissor o Font.
  • Receptor: és el destinatari del missatge.
  • Canal: és la via de transmissió del missatge.
  • Exemples de canals: aire, cables de coure, fibra òptica, canal IDE, canal SATA, buffer de memòria, canal de radiofreqüència, etc...

Emissor, Receptor i canal

canal

  • No tots els canals són igual d'adequats per a tots els senyals.
  • Quins canals són adequats per:

Adecuaciocanal.jpeg

Soroll i interferències

  • Soroll intrínsec: El seu origen està en el propi sistema de comunicació (introduït pel canal)
  • Soroll extrínsec: El seu origen està de fora del sistema de comunicació

Exemples:

  • Notícies Catalunya Ràdio
  • Fitxers d'àudio de soroll
  • Interferència del mòbil amb els altaveus

Circuit de dades. ETDs i ECDs

Etd ecd.png

  • ETD (Equip Terminal de Dades): És el component del circuit de dades que fa de font o de destinació de la informació. Terminal.
  • ECD (Equip de Comunicació de Dades): És el component d'un circuit de dades que adequa els senyals que viatgen pel canal de

comunicacions convertint-les a un format assequible per a l'ETD.

El ETD i el ECD es diferencien en que el ETD seria les persones parlant i el ECD el micròfon.
  • Circuit de dades: És el conjunt d’ECDs i línies de transmissió encarregat de la comunicació entre l'ETD transmissor i l'ETD

receptor, de manera que tant els senyals com les informacions que viatgen en ells siguin entregats amb seguretat.

Circuit de dades transporta informació

Exemple Línia telefònica

ETD ECD CANAL LiniaTelefonica.png ETD ECD CANAL TRANSDUCTOR LINIA TELEFONICA.png

Tipus de terminals

Simple

Capaç de transmití i rebre informació sense pendre decisions per si mateix.

Autònom

Tenen un processador i memòria que els permiten realitzar diverses tasques sense necesitat de ser atesos per dispositius externs.

Programable

Tipus de terminals autònoms en que les tasques estàn asignades a través de la carga d'un programa desde l'exterior.

Codis i alfabets

  • Alfabet origen: conjunt de símbols de la font d'informació que s'ha de codificar.
  • Alfabet imatge (paraules codi): conjunt de símbols utilitzats per representar l'alfabet origen.
  • Codi: conjunt de símbols utilitzats per representar l'alfabet origen.
Codi CRC(Comprobación de redundancia cíclica)


Codi ASCII

ASCII (de l'anglès American Standard Code for Information Interchange) és un Codi Estàndard Americà per a l'Intercanvi d'Informació.

El codi ASCII Transforma caràcters anglesos a codi binari.

8 bits: 256 caràcters

Ascii.jpeg

Unicode

Unicode és un estàndard internacional de codificació de caràcters en suports informàtics. El seu objectiu és proporcionar el mitjà per a permetre emmagatzemar qualsevol text que es desitgi. Això inclou qualsevol mena de forma d'escriptura que es faci servir actualment, moltes formes d'escriptura conegudes només pels estudiosos i altra mena de símbols com ara els símbols matemàtics, lingüístics i APL.

Unicode és un projecte que pretén reemplaçar tota mena de conjunt de caràcters existent. Avui en dia, Unicode es considera el conjunt de caràcters més complet i ha esdevingut l'opció a triar en la internacionalització de programari en entorns multilingües. Molts estàndars recents i programari bàsic han adoptat Unicode per a representar text.

El unicode disposa mes de 9000 caràcters codificats

Unicode.jpeg

Criptoanalisi. Exercicis

Els codis de desplaçament. El codi del Cesar

Codi del Cèsar és un tipus de xifratge per substitució en el qual cada lletra del text clar se substitueix per una altra lletra que estigui un determinat nombre fix de posicions desplaçada a l'alfabet

Xifratge cesar1.jpeg

Funcionament La transformació es pot representar a base d'alinear dos alfabets; l'alfabet xifrat és l'alfabet clar després d'aplicar-li una rotació cap a l'esquerra o cap a la dreta un determinat nombre de posicions. Per exemple, vet aquí un xifratge de Cèsar fent servir una rotació cap a l'esquerra de quatre llocs (el paràmetre de decalatge, en aquest cas 4, es fa servir com al clau):

Text clar: ABCÇDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
Text xifrat: DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCÇ

Aquest sistema també es pot expressar fent servir aritmètica modular a base de transformar primer les lletres en nombres, d'acord amb la correspondència, A = 0, B = 1,..., Z = 27. El xifratge d'una lletra x amb un decalatge de n es pot descriure matemàticament com:

Xifratge.jpeg

El desxifratge es fa de forma similar,

Xifratge2.jpeg

L'operació de substitució es conserva la mateixa al llarg de tot el missatge, per tant el xifratge es classifica com un xifratge de tipus substitució monoalfabètica, en oposició a la substitució polialfabètica.

Explotació de circuits de dades. Classificació

Tipus de comunicacions.

Simplex, semi-duplex i duplex

Simplex HalfDuplex FullDuplex.png

Tipus de transmissions

Síncrones i asíncrones

SenyalSincrona.png és un procediment mitjançant el qual un emissor i un receptor es posen d’acord sobre l’instant precís en què comença o acaba una informació que s’ha posat en el mitjà de transmissió emprat.


SenyalAsincrona.png La transmissió se’n diu asíncrona quan el procés de sincronització entre emissor i receptor es realitza en cada paraula de codi transmesa. Això es fa mitjançant uns bits especials que ajuden a definir l’entorn de cada codi.

Serie i paral·lel

SerieParalel.png

En paral·lel pots tenir un problema greu en certes freqüències.

Analògiques i digitals

SenyalsAnalogiques.png SenyalsDigitals.png

Unicast, multicast i broadcast

broadcast es podria traduïr com a difusió

Modulació de senyals

Modulació es una tècnica per transportar informació a través d'una ona.

  • Transmissió en Banda Base: No es modifica les freqüències de la senyal real.
  • Transmissió en Banda Ampla: Quan s'utilitza modulació en una transmissió.
  • Facilitat de radiació: Cada antena té unes característiques pròpies que la fan més adequada a certes senyals (p. ex. diferents freqüències).
  • Reducció del soroll i de les interferències: Determinats marges/bandes de freqüència tenen més soroll i/o més interferències que altres. Els podem evitar modulant.
  • Assignació de freqüències: La freqüència de les transmissions està regulada per lleis i per entitats (CNMT). Legalment no podem enviar un senyal per qualsevol freqüència. Això és fa per evitar interferències
Les freqüències (2,4 i 5,3 són les pitjors que hi han perquè estan aprop de les freqüències del aigua) de la WIFI són les freqüències lliures.

Tècniques de modulació. AM, FM i PM

AM FM PM.png

Informació = variació

  • Al modular el que fem és variar alguns dels paràmetres de l'ona sinusoïdal (amplitud, freqüència o fase).

Senyals portadora

  • El senyal sinusoïdal no ens interessa (és el missatger, no el missatge!)

Senyal modulada

  • El receptor es fixarà en les variacions per determinar el missatge que porta el senyal sinusoïdal.


Amplitud Modulada (AM)

  • Es modifica l'amplitud de la portadora segons la informació que es vol transmetre.
  • La portadora té sempre la mateixa freqüència.
  • Fàcil d'implementar (receptors senzills i barats). Ràdio de Galena
  • No és tan eficient en ample de banda com altres tècniques.
  • Utilitzada per la ràdio, antiga TV VHF, comunicacions entre avions i torres de control, etc

Am.jpeg

Exemple AM

  • grafico1.gif
  • grafico2.gif
  • grafico3.gif


Freqüència Modulada (FM)

  • Es modifica la freqüència de la portadora.
  • La portadora té sempre la mateixa amplitud.
  • Més difícil d'implementar (receptors senzills i barats).
  • S'utilitza més ampla de banda (majors variacions de freqüència).
  • Més eficient contra el soroll i les interferències. Millor qualitat.
  • Utilitzada per la ràdio, Televisió, micròfons sense fils, etc.

Fm.jpeg


Fase (Phase) Modulada (PM)

  • Es modifica la fase de la portadora
  • La portadora té sempre la mateixa amplitud i freqüència.

Pm.jpeg

Mòdem

Mòdem (MODulador-DEModulador)

És el dispositiu que s'encarrega de convertir les senyals elèctriques digitals en senyals elèctriques analògiques i viceversa.

Modem.jpeg

Els cables de coure estan pensats per a enviar sons (telèfon) però els ordinadors envien bits. Els mòdems el que fan és convertir els bits en tons.

Cada to és una freqüència diferent i per tant convertim bits (banda base) en altes freqüències adequades al canal (banda ampla).

Recordeu els sorolls que feien els antics mòdems!

Multiplexació de senyals

  • Canal Físic: Medi físic (cable, fibra òptica, aire, etc.) pel qual es transmet una o més senyals.
  • Canal Lògic: És el concepte utilitzat per parlar d'un canal que no existeix físicament.

Multiplexació en freqüència

  • A cada canal lògic se li assigna una banda de freqüència centrada en un senyal portador sobre el qual es modula el missatge de cada canal lògic.
  • Entre dos bandes consecutives s'estableix un marge de seguretat per evitar interferències.
  • Totes les senyals s'emeten al mateix temps però l'ample de banda es comparteix.

Exemple: Emissores de ràdio. FDM.png

Multiplexació en temps

  • Els canals lògics s'assignen repartint el temps d'ús del canal físic entre els diferents emissors.
  • El temps en que pot transmetre un emissor concret s'anomena slot o ranura temporal.
  • La velocitat de transmissió es reparteix però cada emissor utilitza en el seu temps tot l'ample de banda disponible.

Exemple: Bus de comunicacions, temps de CPU.

Tdm.png