Guia de Conceptes Clau de Xarxes: Cables, Protocols i Transmissió

Tipus de Cables de Xarxa

Parell Trenat

• Cat 5: Fins a 100 Mbps a 100 metres.
• Cat 5e: Fins a 100 Mbps a 350 metres.
• Cat 6/6a: Fins a 1 Gbps.
• Cat 7: Fins a 10 Gbps (Ethernet).

Cables Estàndard Ethernet

• 10Base5: Cable coaxial, connector "vampir", topologia en bus, fins a 500 m.
• 10Base2: Cable coaxial, connector BNC, topologia en bus, fins a 200 m.
• 10BaseT: Cable de parell trenat, connector RJ45, topologia en estrella, fins a 100 m.
• 100BaseF: Fibra òptica, connectors ST/SMA, topologia en estrella/arbre, fins a 500 m.

Retards en la Transmissió de Dades

• Retard de propagació: Afecta paquets de datagrama i paquets de circuit virtual (CV).
• Temps de transmissió: Equivalent al de propagació en paquets de datagrama.
• Retard de node: En datagrames i circuits virtuals és present, però en circuits purs és zero.
• Temps de connexió/desconnexió: En datagrames és zero, mentre que en circuits virtuals i circuits purs és variable.

Aplicacions Distribuïdes

Si una aplicació local té una interfície entre dues parts (client/servidor), podem situar-les en equips diferents amb un programari i maquinari que transporti les crides i les respostes.

• RPC (Remote Procedure Call): Permet executar operacions remotes en el servidor com si fossin locals.
• RMI (Remote Method Invocation): Similar a RPC però orientat a objectes remots (funcions, paràmetres), típic de Java.
• Serveis Web (Web Services): Operacions remotes codificades en XML per a la interoperabilitat.

Conceptes de Protocols i Adreçament

Adreces MAC i IP

Són peticions per actualitzar la taula de correspondència entre adreces físiques (MAC) i lògiques (IP), com en el protocol ARP.

Funcions htons() i htonl()

Aquestes funcions són necessàries en la programació de sockets per garantir que les dades (ports i adreces) es transmetin correctament entre sistemes amb diferent ordenació de bytes (big-endian o little-endian).

La crida al sistema fork()

S'utilitza per crear processos fill que donin servei als clients. El procés pare accepta les connexions i crea els fills, els quals s'encarreguen de servir de manera concurrent o paral·lela els diferents clients.

Mètodes d'Accés al Medi

CSMA (Accés Múltiple amb Detecció de Portadora)

1. Abans d'enviar informació al medi, es comprova si està ocupat.
2. Si no està ocupat, s'envia la informació.
3. S'espera que acabi la transmissió i es torna al pas 1.

CSMA/CD (Amb Detecció de Col·lisions)

Si es detecta una col·lisió, s'avisa a tots els nodes. Es defineix una mida mínima de la trama i una longitud màxima de xarxa per tal de poder detectar col·lisions abans d'acabar d'enviar una trama.

Espaiat entre Trames IEEE (Interframe Space)

En xarxes sense fils (IEEE 802.11), s'utilitzen tres valors d'espera abans d'enviar una trama:

• SIFS (Short IFS): L'IFS més curt, per a les trames més prioritàries (com ACK i respostes).
• PIFS (PCF IFS): Un IFS de longitud mitjana.
• DIFS (DCF IFS): El retard típic per a dades que usen la funció de coordinació distribuïda (DCF).

Tècniques de Commutació

Store and Forward (Emmagatzemar i Retransmetre)

Un node intermedi rep el missatge complet, el desa temporalment, l'envia al següent node i finalment l'elimina de la seva memòria. No es reenvia fins que no s'ha rebut sencer, la qual cosa introdueix un retard significatiu.

Inconvenients de la Commutació de Missatges

• Requereix emmagatzematge en memòria secundària.
• La mida dels missatges depèn de la capacitat dels buffers.
• Els missatges grans poden ocupar la línia durant molt de temps, provocant retards en els missatges següents.
• Cal una gestió complexa de transmissions correctes i errònies; si hi ha un error, cal retransmetre el missatge complet.

ATM (Asynchronous Transfer Mode)

És una tècnica de commutació per circuits virtuals de paquets molt petits i de mida fixa anomenats cel·les, que utilitza una multiplexació per divisió de freqüència (FDM) asíncrona.

Adreçament i Fragmentació IP

CIDR (Classless Inter-Domain Routing)

És una nomenclatura on les adreces IP no es classifiquen per classes (A, B, C), sinó que es defineix el nombre de bits del NetID utilitzant una notació de barres (ex: 192.168.1.0/24). Va ser necessari perquè amb l'adreçament classful es desaprofitaven moltes adreces i s'estaven esgotant.

Fragmentació de Datagrames IP

Quan un datagrama ha de travessar una xarxa amb una MTU més petita, es fragmenta. Els camps clau són:

• Identifier: Identifica a quin datagrama original pertany el fragment.
• Fragment Offset: Indica la posició de les dades d'aquest fragment dins del datagrama original.
• Bit 'Don't Fragment': Prohibeix la fragmentació del datagrama.
• Bit 'More Fragments': Indica que hi ha més fragments darrere d'aquest.