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Software libre FUOC XP04/90786/00020zar lo que de hecho es heterogéneo, lo que ha catapultado la redInternet a su estatus actual.Los protocolos que distinguen la red Internet como una unidad sonel IP (Internet protocol) y el TCP (Transmission control protocol). Estosprotocolos no son los únicos, pero sí los más importantes de entre losque se necesitan para hacer funcionar la red Internet. Por este motivo, a todos en conjunto se les llama normalmente pila TCP/IP (TCP/IP stack).En concreto, en esta parte se describe el protocolo IP y sus más inmediatos colaboradores (ARP y ICMP), así como los mecanismos de acceso a Internet de que disponemos: a través de una red de área localo un enlace telefónico, ya sea mediante PPP y un módem tradicional o,más recientemente, mediante ADSL.TCP/IP no es un estándar de iure. Ningún organismo internacionalde estandarización se ha encargado de emitirlo. Por el contrario, elfuncionamiento de sus protocolos está recogido en unos documentosllamados RFC (request for comments), que son propuestas que se hanhecho sobre el funcionamiento de un protocolo concreto, o de unaparte. El proceso es simple: una vez hecha pública una propuesta, sinadie pone ninguna objección, ya se considera aprobada y lista paraser implementada.Además de consultar este material didáctico y la bibliografía reco-Notamendada, en que se explican los protocolos de una forma pedagó-Las RFC se pueden consultar en la siguiente dirección:gica, se recomienda leer alguna RFC, aunque sólo sea para hacerseuna idea del proceso que ha seguido la Red desde sus inicioshttp://www.ietf.org.En la cuarta parte, describiremos los protocolos de aplicación másANOTACIONESutilizados actualmente en Internet y los programas más habitualesque los implementan, como son la conexión remota (telnet, rlogin),la transferencia de archivos (FTP), el correo electrónico (SMTP, POP,IMAP), las news (NNTP), el WWW (HTTP) y la mensajería instantánea.Todos estos programas se conocen como aplicaciones distribuidas,puesto que están formadas por distintas partes que pueden estarejecutándose en máquinas diferentes. Esta dispersión de partes deprogramas obliga a definir una manera de dialogar entre ellas.12

Redes de computadores FUOC XP04/90786/00020Veremos pues, antes de empezar la descripción de las diferentesaplicaciones, este concepto de programación distribuida y el modelo cliente/servidor que es el que sigue mayoritariamente.Las aplicaciones Internet permiten conocer las máquinas y los servicios a través de nombres, y no con números que es como trabajanIP, TCP y UDP. Alguien tiene que encargarse de la asociación de losnombres con las direcciones numéricas y este alguien es el servicioDNS (Domain Name System). También trateremos este tema antes deANOTACIONESdescribir las aplicaciones.13

Redes de computadores FUOC XP04/90786/00020ObjetivosCon los materiales de este curso se pretende que el lector alcance losobjetivos siguientes:1. Conocer las diferentes tecnologías que se utilizan en la actualidad para transmitir información a distancia, y comprendercuándo y por qué aparecieron.2. Conocer el modelo de referencia OSI, sus utilidades y sus limitaciones, y ser capaz de entender la motivación de cada uno desus niveles.3. Conocer los principios básicos de funcionamiento de las redesde área local tanto cableadas como inalámbricas, las topologíasposibles y las diferentes políticas de acceso al medio.4. Conocer el concepto de cableado estructurado, entender el papel que en él juegan los concentradores y saber diferenciar topología física y topología lógica.5. Entender los principios de funcionamiento del protocolo de nivelde red IP: la asignación de direcciones y el direccionamiento.6. Aprender el funcionamiento de las redes de acceso a Internetmás comunes: acceso LAN y acceso per red telefónica mediantePP o ADSL.7. Entender el funcionamiento de los protocolos de transporte y sa-ANOTACIONESber en qué principios se basan.8. Conocer algunas utilidades de uso común que permiten descubriralgunas interioridades de estos protocolos de red y transporte.9. Comprender el modelo cliente/servidor, que sirve como base dela implementación de aplicaciones distribuidas y el modelo peerto-peer, complementario del anterior.10. Comprender el funcionamiento del DNS, el servicio de nombresde dominio, que da soporte al resto de aplicaciones.15

Software libre FUOC XP04/90786/0002011. Conocer las aplicaciones telnet y rlogin, que proporcionan elservicio de conexión remota a otros ordenadores (principalmente en el entorno GNU/Linux), y las aplicaciones que proporcionan en Internet los servicios de transferencia de archivos, correoelectrónico, news, WWW y mensajería instantánea, y sobre todolos protocolos que siguen.ANOTACIONES16

I. Introducción a las redesde computadores

Redes de computadores FUOC XP04/90786/000201. Breve historia de las comunicacionesDesde que el ser humano tiene capacidad de comunicarse ha desarrollado mecanismos y sistemas que les permiten establecer esta comunicación a distancias superiores de las alcanzadas por suspropios medios.Al poco de aparecer los ordenadores, se sintió la necesidad de interconectarlos para que se pudiesen comunicar entre sí como lo hacemos los humanos.En esta unidad nos planteamos repasar la historia de estos sistemasde comunicación, pensados para ser usados por los humanos y que,después, han ido evolucionando para interconectar ordenadores.Fijamos el inicio de este recorrido histórico en el teléfono. El teléfonono fue el primer sistema de telecomunicación, pero sí el más antiguode los que hoy en día se utilizan habitualmente. Mucho antes se habían utilizado sistemas ópticos que, con la luz del sol y juegos de espejos, permitían comunicarse desde distancias considerables. Conposterioridad, a mediados del sigloXIX,se inventó el telégrafo. Estossistemas, sin embargo, han caído en desuso (excepto usos marginales), mientras que la red telefónica se mantiene como un sistema de1.1. El teléfonoEn 1878, Alexander Graham Bell mostró su “máquina eléctrica parlante” y cómo podía mantener una conversación a distancia entredos de estos aparatos unidos por un hilo eléctrico.NotaANOTACIONEScomunicación de primer orden.Podéis encontrar la historiacompleta de este episodioen la siguiente dirección:NotaRecientes investigaciones han hecho salir a la luz unahttp://www.popular-science.net/history/meucci bell.html.historia curiosa: parece claro que el inventor del telé19

Software libre FUOC XP04/90786/00020fono fue un italiano llamado Antonio Meucci, perono patentó su invento porque no tenía suficiente dinero para hacerlo. Bell se apropió del invento y lopatentó.Al principio, los pocos teléfonos que existían se utilizaban en entornoscerrados, particulares. Servían para interconectar dos espacios. A medida que el número de teléfonos instalados crecía, el interés por mantenermúltiples comunicaciones también lo hacía: era preciso pensar en lamanera de interconectarlos. Nacía la idea de red de comunicaciones.Una posible manera, bastante inmediata, de interconectar todos losaparatos sería lo que se puede observar en la figura siguiente:Figura 1.Es evidente que este modelo de conexión, “todos con todos”, es completamente inviable: para cada aparato nuevo que se incorpora a lared, se precisa un gran número de conexiones nuevas. Para hacernos una idea, una red “todos con todos” de cincuenta teléfonos ne-ANOTACIONEScesita 1.225 líneas de conexión y, en cada teléfono, un dispositivoque permita cuarenta y nueve conexiones.Para solucionar este problema, aparecieron compañías que ofrecíanun servicio de commutación: hacían llegar un cable hasta cada teléfono y conectaban los cables de los teléfonos que deseaban establecer una comunicación. De este modo, cada aparato disponía deuna sola conexión y no era necesario establecer ninguna variación enla misma para incorporar nuevos aparatos a la red.20

Redes de computadores FUOC XP04/90786/00020Figura 2.De aquí provienen términos hoy tan comunes como abonado (el usuarioque se abona a una central), bucle de abonado (el cable que une alabonado con la central) o central de conmutación.La tarea de conmutar las conexiones, al principio, se hacía a mano.Cuando alguien quería realizar una llamada, descolgaba y pedía a laoperadora que le conectara con quien deseaba hablar. Una vez finalizada la comunicación, la operadora desconectaba los cables y, así, laslíneas quedaban preparadas para recibir otras llamadas.Las operadoras humanas fueron sustituidas progresivamente por ingenios electromecánicos: las centralitas. Se incorporó a los teléfonos undisco con números para “marcar” el número del destinatario de lallamada. La centralita descodificaba este número para saber entre quédos cables era preciso establecer la comunicación.Este servicio de conmutación empezó en el ámbito local: un barrio, unpueblo, una ciudad. El paso siguiente consistió en ofrecer conexiones alarga distancia, conectando centrales locales entre sí directamente, opor medio de centrales de tráfico.ANOTACIONESFigura 3. Comunicación entre dos centrales de conmutaciónEntre las dos centrales locales se establece un enlace con diferentes cables independientes, de manera que los abonados de una de éstas21

Software libre FUOC XP04/90786/00020pueden, además de conectarse entre ellos, conectar con los abonadosde la otra: se elige un cable de los que forman el enlace, se conectacon el abonado local y se pide a la otra central que conecte el enlacecon el abonado destino, si no está ocupado con otra llamada.La conexión entre las dos centrales comporta un primer escollo importante: es preciso decidir con cuántas líneas diferentes se llevará a cabo.Supongamos que la central A de la figura anterior proporciona servicio a cien abonados y la B, a doscientos cincuenta. Parece que, si sepretende dar el mejor servicio posible, se necesitan cien líneas paraque todos los abonados de la central A puedan hablar de manera simultánea con otros tantos de la central B.No obstante, la probabilidad de que todos los abonados de una central realicen una llamada al mismo momento es muy baja, puesto quelas llamadas telefónicas son, en general, cortas y esporádicas. Por tanto, es completamente innecesario que la conexión entre las dos centrales contemple todas las llamadas posibles: esta situación no se daránunca y tiene un coste exagerado.Unos modelos matemáticos bastante complejos permiten calcular elNotanúmero concreto de enlaces que se precisan a partir de la estadísticaA.K. Erlang, ingeniero danésde principios del siglo xx, estableció los modelos matemáticos que se utilizan paramedir el tráfico telefónico.de las llamadas que sirven las centrales (la frecuencia de aparición ysu duración).Supongamos que en el ejemplo anterior estos modelos nos dan vein-Se puede encontrar muchainformación al respecto enla dirección siguiente:ticinco enlaces. Si en un momento dado hay veinticinco llamadas encurso entre A y B y llega otra llamada, no tendrá ningún camino dis-http://www.erlang.componible y, por consiguiente, no se podrá establecer. Esta situación sedenomina bloqueo: el abonado a quien se quiere llamar no está ocupado; sin embargo, no se puede encontrar un camino libre por la redANOTACIONESpara establecer la comunicación.De esta situación se desprenden dos ideas fundamentales en relación con la red telefónica: La conmutación de circuitos requiere pasar por tres fases paracada comunicación:– Establecimiento de llamada. Cuando se solicita iniciar una conversación, es preciso averiguar si el destinatario está disponible y,22

Redes de computadores FUOC XP04/90786/00020en caso afirmativo, debe buscarse un camino libre en la red, queincluye conmutadores dentro de las centrales y enlaces entre lasmismas.– Comunicación. Una vez establecido el circuito, los interlocutoresse intercambian información.– Liberación de recursos. Acabada la comunicación, se liberan losrecursos utilizados (enlaces entre centrales y conmutadores dentrode las centrales). El hecho de que los recursos estén ocupados en exclusiva mientrasdura la comunicación hace que las compañías que ofrecen el servicio cobren según la duración de la llamada: se penaliza el usoextensivo de los recursos. De este modo, el usuario se apresura enacabar la comunicación y dejar los enlaces libres, disminuyendoasí la probabilidad de bloqueo.La red telefónica constituye una red de conmutación decircuitos. Para llevar a cabo una comunicación, es preciso establecer un circuito entre los dos extremos pormedio de la red. Mientras dura la comunicación, seocupan unos recursos en exclusiva, aunque no haya intercambio de información. Las compañías cobran eluso de los recursos por tiempo de ocupación.NotaEl CCITT es un organismo internacional patrocinado porlas operadoras de telefonía,dedicado a tareas de normalización en el ámbito de lastelecomunicaciones. El 1 demarzo de 1993 pasó a llamarse ITU-T (InternationalTelecommunication UnionStandardisation Sector).Pronto, el sistema telefónico pasó a ser una cuestión nacional. Losestados desarrollaban sus redes según sus criterios y gustos. Secreó un organismo, el CCITT (Comité Consultivo Internacional deTelegrafía y Telefonía, Comité Consultatif International TélégraphiqueANOTACIONESet Téléphonique), para armoniza

de redes ATM y en la modelización de tráfico en redes informáticas. Es profesor del Grupo de Redes de Computadores en la Facultad de Informática de Barcelona. Ingeniero de Telecomunicación por la Universitat Politècnica de Catalunya. Actualmente es Director de Desarrollo de Software de Safelayer Secure Communications, S.A. Ha sido