A1. Arquitectura

torna M7 - Planificació i administració de xarxes

Arquitectura de xarxes

Descriu una xarxa a través de normes (estàndards, protocols). Defineix com interactuen els diferents elements que la componen.

Això per exemple ...

• Separa funcionalitats
• Defineix normes i estàndards comuns
• Simplifica la Integració d'aplicacions
• Facilita l'administració
• Permet compartir recursos
• Proporciona escalabilitat

Concepte de Capa

Els models de Networking treballen amb el concepte de capes.

Es tracta de dividir un procés complex en parts més petites i independents més fàcils de resoldre. En el cas les xarxes el procés és la transmissió de dades entre un emissor i un receptor.

A cada dispositiu que participa en la transmissió de dades les capes s'apilen en vertical. La capa superior és la més propera al SO i la inferior és l'encarregada de senyalitzar la informació al mitjà de xarxa.

A l'emissor les aplicacions que fan servir la xarxa entreguen les dades a la capa superior, baixen per totes les capes fins que es transmeten pel mitjà físic. Al receptor arriben les dades des del mitjà per la capa inferior i pugen per totes les capes fins que la capa superior entrega les dades a l'aplicació corresponent.

Les dades es transmeten verticalment a través de les capes. Sense saltar-se cap capa, entrant i sortint sempre per les capes superior i inferior.

A cada capa s'ubiquen els protocols, que defineixen les operacions i les estructures de dades dins de cada capa. Els protocols són els mateixos a les capes equivalents de cada dispositiu, de manera que la comunicació es produeix horitzontalment entre les mateixes capes dels dispositius adjacents.

En una comunicació de xarxa, emissor i receptor sempre fan servir totes les capes. En canvi els dispositius de xarxa reben les dades per la capa inferior però només pugen fins la capa on realitzen la seva funció principal, i després les tornen a transmetre.

La comunicació segueix sent en horitzontal entre dispositius adjacents.

Encasellament de dades

La informació que intercanvien els protocols de cada capa s’anomena PDU (Unitat de dades de Protocol), és específica de cada capa i només la pot reconèixer el mateix protocol de la capa homònima al dispositiu receptor.

Durant la transmissió cada protocol rep les dades de la capa superior, afegeix la seva informació de control, i li dona les dades al protocol de la capa inferior. Aquest procés s'anomena encasellament de dades.

La informació de control que afegeix cada protocol inclou tot el que necessita per la comunicació entre els diferents dispositius fins arribar al seu destí. Aquesta informació de control pot incloure per exemple:

• Adreces
• Longitud de les dades
• Control d'errors
• Prioritats

Aquesta informació normalment s'afegeix davant de les dades de la capa superior, capçalera, i opcionalment alguns protocols també poden afegir informació de control darrera, cua.

Durant la recepció es fa el procés invers, cada protocol recull les dades de la capa inferior, extreu la informació de control, i li dona les dades al protocol de la capa superior.

Serveis i protocols

Són serveis que cada capa proporciona a les capes superiors.

• CONS (Connection-Oriented Network Service) Orientats a connexió : S’estableix una connexió per la comunicació, s’utilitza i s’allibera. Només s’indica l’adreça destí en l’establiment de la connexió. Les dades s'envien seguint un fluxe per la connexió, per tant arriben sempre ordenades. Molt fiable, mecanismes per assegurar que les dades arriben totes al destinatari:
  • Numeració dels segments de dades
  • Controls de fluxe (velocitat de recepció de les dades)
  • Controls de congestió (velocitat d'enviament de les dades)
  • Retransmissió de dades perdudes (time-out)
  • Consolidació de dades perdudes (ACK acknowledgement)
  • Analogia telèfon, protocol TCP. S'estableix un camí, varis nodes, i un circuit per la comunicació.

• CLNS (ConnectionLess Network Service) No orientats a connexió : S’envien paquets autosuficients, cadascun amb adreces origen i destí completes. Poden seguir camins diferents i les dades poden arribar desordenades.
  • Analogia el servei postal, protocol IP.
  • Sense requeriments, el receptor només vigila que arribi el paquet sencer, però si no arriba no fa res. Poc fiable però més ràpida.
    • Analogia carta ordinària. Si es perd alguna carta el receptor perd la informació.
  • Amb requeriment de resposta o de confirmació (“Acuse de recibo”). En arribar el paquet al receptor envia resposta i el emissor no envia la següent fins rebre la confirmació. Millora la fiabilitat.
    • Analogia carta certificada. L'emissor espera la confirmació, si es perd alguna carta es torna a enviar

Així els protocols són les normes de cada capa que han de ser iguals per emissor i receptor per tal que la comunicació tingui èxit.

Algunes de les funcions dels protocols són:

• Negociar la codificació de les dades: ASCII, EDCDIC ...
• Xifratge
• Segmentació, ordenació i ensamblatge de la informació.
• Control del flux i de la congestió (Un emissor massa ràpid saturi un receptor massa lent, o que massa informació passi per el mateix punt alhora, cues, embuts)
• Encasellament (Afegir informació de control per a la comunicació)
• Control d’errors, sumes de verificació, detecció de dades perdudes
• Adreçament, format i estructura de les adreces
• Encaminament. Portar la informació d’un origen a un destí
• Establiment dels torns de paraula
• Elecció del medi
• Definició dels paràmetres físics
• Determinar la senyalització (valors 1 i 0 al medi)
• Establir la codificació: 4B/5B, 8B/10B, Manchester ...

(Revisió) Exemple 3 capes

Emissor: adreça a1 Receptor: adreça b2

Responsabilitats Capa 3: Xifratge Capa 2: Segmentar, ensamblar, ordenar Capa 1: Adreçament i binari

Emisor envia dades "AAAA"

Capa 3: "$$%%" Capa 2: "$$ 0" "%% 1" Capa 1: "a1 b2 $$ 0" "a1 b2 %% 1"

Mitjà físic 10100110010101110101 Mitjà físic 11000101001011110011

Capa 1: "a1 b2 $$ 0" "a1 b2 %% 1" Capa 2: "$$ 0" "%% 1" Capa 3: "$$%%"

Receptor rep dades "AAAA"

Exemples de les funcions dels protocols

	Telèfon	Postal
Segmentació, ordenació i assemblatge de la informació.	No hi ha.	Ordenar les cartes per data
Control del flux i de la congestió	No parlar massa ràpid	Per exemple si un carter té moltes cartes per repartir, es pot donar part de les seves a un altre carter
Encasellament	Marcar el número de telèfon per establir la connexió	Posar la carta dins un sobre amb l’adreça
Control d’errors	Preguntar si alguna cosa no s’entén	Demanar confirmació de rebuda de les cartes
Direccionament	Establir el camí físic (cables) entre emissor i receptor. Prefixes.	Jerarquia d’adreces, País, codis postals (Província + Població), Carrer, número, etc...
Establir els torns de paraula	Esperar a parlar quan l’altre acaba	Contestar les cartes a mesura que les rebem. (Si s’envia contestació a 3 cartes alhora el emissor no sabrà de què es tracta cadascuna)