Comunicaciones y redes de computadores / William Stallings.

CONTENIDO
Capítulo 0. Guía del lector 1
0.1. Resumen del texto 2
0.2. Internet y recursos web 2
Sitios web relacionados con el texto 2
Otros sitios web 3
Grupos de noticias de USENET 4
0.3. Estándares 4
PARTE I Descripción general
Capítulo 1. Introducción a las comunicaciones de datos y redes 9
1.1. Un modelo para las comunicaciones 10
1.2. Comunicaciones de datos 13
1.3. Redes de transmisión de datos 14
Redes de área amplia 15
Redes de área local 17
Redes inalámbricas 17
Redes de área metropolitana 17
1.4. Un ejemplo de configuración 18
Capítulo 2. Arquitectura de protocolos 21
2.1. ¿Por qué es necesaria una arquitectura de protocolos? 22
2.2. Una arquitectura de protocolos simple 23
Un modelo de tres capas 25
Arquitecturas de protocolos normalizadas 28
2.3. OSI 29
El modelo 29
Normalización dentro del modelo de referencia OSI 32
Parámetros y primitivas de servicio 35
Las capas de OSI 36
2.4. La arquitectura de protocolos TCP/IP 40
Las capas de TCP/IP 40
TCP y UDP 41
Funcionamiento de TCP e IP 42
Aplicaciones TCP/IP 44
Interfaces de protocolo 45
Apéndice 2A. El protocolo TFTP (Trivial File Transfer Protocol) 49
Introducción a TFTP 49
Paquetes TFTP 49
Ejemplo de transferencia 51
Errores y retardos 51
Sintaxis, semántica y temporización 52
PARTE II Comunicaciones de datos
Capítulo 3. Transmisión de datos 57
3.1. Conceptos y terminología 59
Terminología utilizada en transmisión de datos 59
Frecuencia, espectro y ancho de banda 59
3.2. Transmisión de datos analógicos y digitales 69
Datos analógicos y digitales 69
Señales analógicas y digitales 72
Transmisión analógica y digital 76
3.3. Dificultades en la transmisión 78
Atenuación 78
Distorsión de retardo 80
Ruido 80
3.4. Capacidad del canal 83
Ancho de banda de Nyquist 84
Fórmula para la capacidad de Shannon 84
El cociente E(sub b) / M(sub 0) 86
Apéndice 3A. Decibelios y energía de la señal 91
Capítulo 4. Medios de transmisión 95
4.1. Medios de transmisión guiados 97
Par trenzado 99
Cable coaxial 104
Fibra óptica 105
4.2. Transmisión inalámbrica 109
Antenas 110
Microondas terrestres 112
Microondas por satélite 113
Ondas de radio 116
Infrarrojos 117
4.3. Propagación inalámbrica 117
Propagación superficial de ondas 119
Propagación aérea de ondas 120
Propagación en la trayectoria visual 120
4.4. Transmisión en la trayectoria visual 122
Pérdida en el espacio libre 122
Absorción atmosférica 124
Multitrayectorias 125
Refracción 126
Capítulo 5. Técnicas para la codificación de señales 133
5.1. Datos digitales, señales digitales 135
No retorno a cero 139
Binario multinivel 140
Bifase 141
Velocidad de modulación 143
Técnicas de aleatorización 144
5.2. Datos digitales, señales analógicas 146
Modulación por desplazamiento de amplitud 146
Modulación por desplazamiento de frecuencia 147
Modulación por desplazamiento de fase 149
Prestaciones 153
Modulación de amplitud en cuadratura 156
5.3. Datos analógicos, señales digitales 157
Modulación por impulsos codificados 157
Modulación delta 160
Prestaciones 162
5.4. Datos analógicos, señales analógicas 163
Modulación de amplitud 164
Modulación angular 166
Capítulo 6. Técnicas de comunicación de datos digitales 177
6.1. Transmisión asíncrona y síncrona 179
Transmisión asíncrona 179
Transmisión síncrona 181
6.2. Tipos de errores 182
6.3. Detección de errores 183
Comprobación de paridad 184
Comprobación de redundancia cíclica (CRC) 185
6.4. Corrección de errores 191
Principios generales de los códigos de bloque 193
6.5. Configuraciones de línea 197
Topología Full-duplex y Half-duplex 197
6.6. Interfaces 198
V.24/EIA-232-F 200
La interfaz física de RDSI 206
Capítulo 7. Protocolos de control del enlace de datos 215
7.1. Control de flujo 217
Control de flujo mediante parada y espera 218
Control de flujo mediante ventana deslizante 220
7.2. Control de errores 223
ARQ con parada y espera 224
ARQ con vuelta atrás N 226
ARQ con rechazo selectivo 228
7.3. Control del enlace de datos de alto nivel (HDLC) 229
Características básicas 229
Estructura de trama 230
Funcionamiento 233
Apéndice 7A. Análisis de prestaciones 241
Control del flujo mediante parada y espera 241
Control del flujo sin errores mediante ventana deslizante 243
ARQ 245
Capítulo 8. Multiplexación 249
8.1. Multiplexación por división en frecuencias 251
Características 251
Sistemas de portadora analógica 256
Multiplexación por división en la longitud de onda 257
8.2. Multiplexación por división en el tiempo síncrona 258
Características 258
Control del enlace en TDM 260
Sistemas de portadora digital 263
SONET/SDH 265
8.3. Multiplexación por división en el tiempo estadística 268
Características 268
Prestaciones 270
Cable-módem 274
8.4. Línea de abonado digital asimétrica 275
Diseño ADSL 275
Multitono discreto 277
8.5. xDSL 278
Línea de abonado digital de alta velocidad (HDSL) 278
Línea de abonado digital de una sola línea (SDSL) 279
Línea de abonado digital de muy alta velocidad (VDSL) 279
Capítulo 9. Espectro expandido 285
9.1. El concepto de espectro expandido 286
9.2. Espectro expandido por salto de frecuencias 287
Esquema básico 288
FHSS usando MFSK 290
Análisis de prestaciones de FHSS 292
9.3. Espectro expandido de secuencia directa 292
DSSS usando BPSK 293
Análisis de prestaciones de DSSS 294
9.4. Acceso múltiple por división de código 297
Principios básicos 297
CDMA para espectro expandido de secuencia directa 299
PARTE III Redes de área amplia
Capítulo 10. Conmutación de circuitos y de paquetes 309
10.1. Redes conmutadas 311
10.2. Redes de conmutación de circuitos 312
10.3. Conceptos de conmutación de circuitos 315
Conmutación por división en el espacio 317
Conmutación por división en el tiempo 319
10.4. Señalización de control 319
Funciones de señalización 320
Localización de la señalización 322
Señalización por canal común 322
Sistema de señalización número 7 326
10.5. Arquitectura de conmutación lógica 329
10.6. Principios de conmutación de paquetes 330
Técnica de conmutación 331
Tamaño de paquete 334
Comparación de las técnicas de conmutación de circuitos y de paquetes 336
10.7. X.25 339
10.8. Retransmisión de tramas 341
Fundamentos 341
Arquitectura de protocolos en retransmisión de tramas 342
Transferencia de datos de usuario 343
Capítulo 11. Modo de transferencia asíncrono 349
11.1. Arquitectura de protocolos 350
11.2. Conexiones lógicas ATM 351
Uso de conexiones de canal virtual 353
Características camino virtual/canal virtual 354
Señalización de control 355
11.3. Celdas ATM 356
Formato de cabecera 356
Control de flujo genérico 358
Control de errores de cabecera 360
11.4. Transmisión de celdas ATM 362
Capa física basada en celdas 362
Capa física basada en SDH 364
11.5. Clases de servicios ATM 365
Servicios en tiempo real 365
Servicios en no tiempo real 366
11.6. Capa de adaptación ATM 368
Servicios AAL 368
Protocolos AAL 370
Capítulo 12. Encaminamiento en redes conmutadas 379
12.1. Encaminamiento en redes de conmutación de circuitos 380
12.2. Encaminamiento en redes de conmutación de paquetes 382
Características 382
Estrategias de encaminamiento 386
Ejemplos 391
12.3. Algoritmos de mínimo coste 397
Algoritmo de Dijkstra 397
Algoritmo de Bellman-Ford 398
Comparación 401
Capítulo 13. Congestión en redes de datos 407
13.1. Efectos de la congestión 409
Funcionamiento ideal 410
Funcionamiento real 412
13.2. Control de congestión 413
Contrapresión 414
Paquetes de obstrucción 414
Señalización implícita de congestión 415
Señalización explícita de congestión 415
13.3. Gestión de tráfico 416
Imparcialidad 417
Calidad de servicio 417
Reservas 417
13.4. Control de congestión en redes de conmutación de paquetes 418
13.5. Control de congestión en retransmisión de tramas 418
Gestión de la tasa de tráfico 420
Prevención de congestión mediante señalización explícita 423
13.6. Gestión de tráfico en ATM 424
Requisitos para el control de tráfico y de congestión en ATM 424
Efectos de latencia/velocidad 425
Variación del retardo de celdas 426
Control de tráfico y de congestión 429
Técnicas de gestión de tráfico y de control de congestión 430
13.7. Gestión de tráfico GFR en ATM 436
Mecanismos de soporte de tasas garantizadas 437
Definición de adecuación GFR 438
Mecanismo para la comprobación de elegibilidad de QoS 439
Capítulo 14. Redes celulares inalámbricas 445
14.1. Principios de redes celulares 446
Organización de una red celular 446
Funcionamiento de sistemas celulares 451
Efectos de propagación en radio móvil 454
Desvanecimiento en entornos móviles 456
14.2. Primera generación analógica 460
Asignación espectral 460
Funcionamiento 461
Canales de control en AMPS 461
14.3. CDMA de segunda generación 461
Sistemas celulares de primera y segunda generación 462
Acceso múltiple por división de código 462
Consideraciones de diseño de CDMA móvil inalámbrico 463
IS-95 464
Enlace de ida en IS-95 464
Enlace de retorno en IS-95 467
14.4. Sistemas de tercera generación 470
Interfaces alternativas 471
Consideraciones de diseño de CDMA 472
PARTE IV Redes de área local
Capítulo 15. Visión general de las redes de área local 479
15.1. Aplicaciones de las redes LAN 480
Redes LAN de computadores personales 480
Redes de respaldo y almacenamiento 481
Redes ofimáticas de alta velocidad 483
Redes LAN troncales 483
15.2. Topologías y medios de transmisión 484
Topologías 484
Elección de la topología 488
Elección del medio de transmisión 489
15.3. Arquitectura de protocolos de redes LAN 489
Modelo de referencia IEEE 802 490
Control del enlace lógico 492
Control de acceso al medio 495
15.4. Puentes 497
Funciones de los puentes 498
Arquitectura de protocolos de los puentes 499
Encaminamiento estático 500
Técnica del árbol de expansión 502
15.5. Conmutadores de la capa 2 y la capa 3 504
Concentradores 504
Conmutadores de la capa 2 505
Conmutadores de la capa 3 508
Capítulo 16. Redes LAN de alta velocidad 513
16.1. Surgimiento de las redes LAN de alta velocidad 515
16.2. Ethernet Control de acceso al medio en IEEE 802.3 516
Especificaciones IEEE 802.3 10 Mbps (Ethernet) 522
Especificaciones IEEE 802.3 100 Mbps (Fast Ethernet) 513
Gigabit Ethernet 526
Ethernet de 10 Gpbs 519
16.3. Anillo con paso de testigo 530
Funcionamiento del anillo 530
Control de acceso al medio 532
Opciones de medios de transmisión en IEEE 802.5 534
16.4. Canal de fibra 535
Elementos del canal de fibra 536
Arquitectura de protocolos del canal de fibra 537
Medios físicos y topologías del canal de fibra 537
Perspectivas del canal de fibra 539
Apéndice 16A. Codificación de señales digitales para redes LAN 543
4B/5B-NRZI 543
MLT-3 545
8B6T 546
813/10B 548
Apéndice 16B. Análisis de prestaciones 548
Efecto del retardo de propagación y la velocidad de transmisión 549
Modelos sencillos de eficiencia para las técnicas de paso de testigo y CSMA/CD 552
Capítulo 17. Redes LAN inalámbricas 557
17.1. Visión general 558
Aplicaciones de las redes LAN inalámbricas 558
Requisitos de las redes LAN inalámbricas 561
17.2. Tecnología LAN inalámbrica 563
Redes LAN de infrarrojos 563
Redes LAN de espectro expandido 565
Redes LAN de microondas de banda estrecha 566
17.3. Arquitectura y servicios de IEEE 802.11 567
Arquitectura de IEEE 802.11 567
Servicios de IEEE 802.11 569
17.4. Control de acceso al medio en IEEE 802.11 572
Entrega fiable de datos 572
Control de acceso 573
Trama MAC 577
17.5. Capa física de IEEE 802.11 579
Capa física original de IEEE 802.11 580
IEEE 802.11a 581
IEEE 802.11b 581
IEEE 802.11g 581
PARTE V Protocolos de interconexión
Capítulo 18. Protocolos de interconexión de redes 587
18.1. Funciones básicas de los protocolos 588
Encapsulamiento 589
Fragmentación y reensamblado 589
Control de conexión 590
Entrega ordenada 592
Control de flujo 592
Control de errores 592
Direccionamiento 593
Multiplexación 595
Servicios de transmisión 596
18.2. Principios de la interconexión entre redes 597
Requisitos 598
Enfoques sobre la arquitectura 599
18.3. Interconexión entre redes sin conexión 600
Funcionamiento de un esquema de interconexión no orientado a conexión 601
Cuestiones de diseño 603
18.4. El protocolo Internet 608
Servicios IP 608
Protocolo IP 609
Direcciones IP 611
Protocolo de mensajes de control de internet (ICMP) 614
18.5. IPv6 617
IP de nueva generación 617
Estructura IPv6 619
Cabecera IPv6 620
Direcciones IPv6 623
Cabecera de opciones salto a salto 624
Cabecera de fragmentación 626
Cabecera de encaminamiento 626
Cabecera de opciones para el destino 627
Capítulo 19. Funcionamiento de la interconexión de redes 631
19.1. Multidifusión 633
Requisitos para la multidifusión 635
Protocolo de gestión de grupos de Internet 638
19.2. Protocolos de encaminamiento 642
Sistemas autónomos 642
Estrategias de encaminamiento 644
Protocolo de pasarela frontera 645
Protocolo del primer camino más corto disponible 651
19.3. Arquitectura de servicios integrados 654
Tráfico en Internet 654
Enfoque ISA 657
Componentes ISA 658
Servicios ISA 659
Disciplinas de atención de cola 662
Protocolo de reserva de recursos 663
19.4. Servicios diferenciados 665
Servicios 666
Octeto DS 668
Configuración y funcionamiento de los DS 670
Comportamiento por salto 672
Capítulo 20. Protocolos de transporte 679
20.1. Mecanismos de los protocolos de transporte orientados a conexión 680
Servicio de red de entrega ordenada fiable 681
Servicio de red no fiable 689
20.2. TCP 699
Servicios TCP 699
Formato de la cabecera TCP 699
Mecanismos TCP 703
Opciones en los criterios de implementación de TCP 705
20.3. Control de congestión de TCP 707
Gestión de temporizadores de retransmisión 707
Gestión de ventana 714
20.4. UDP 716
Capítulo 21. Seguridad en redes 723
21.1. Requisitos de seguridad y ataques 725
Ataques pasivos 725
Ataques activos 726
21.2. Privacidad con cifrado simétrico 726
Cifrado simétrico 727
Algoritmos de cifrado 728
Localización de los dispositivos de cifrado 732
Distribución de claves 733
Relleno de tráfico 735
21.3. Autenticación de mensajes y funciones de dispersión ("hash") 735
Alternativas para la autenticación de mensajes 735
Funciones de dispersión seguras 739
La función de dispersión segura SHA-1 740
21.4. Cifrado de clave pública y firmas digitales 742
Cifrado de clave pública 742
Firma digital 744
El algoritmo de cifrado de clave pública RSA 745
Gestión de claves 748
21.5. Capa de sockets segura (SSL) y capa de transporte segura (TLS) 749
Arquitectura SSL 749
Protocolo de registro de SSL 750
Protocolo de cambio de especificación de cifrado 751
Protocolo de alerta 752
Protocolo de negociación bilateral 752
21.6. Seguridad en IPv4 e IPv6 754
Aplicaciones de IPSec 754
Ámbito de IPSec 755
Asociaciones de seguridad 755
Cabecera de autenticación 756
Encapsulado de la carga útil de seguridad 758
Capítulo 22. Aplicaciones distribuidas 763
22.1. Correo electrónico-SMTP y MIME 764
Protocolo simple de transferencia de correo (SMTP) 765
Extensiones multipropósito de correo electrónico (MIME) 772
22.2. Protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP) 780
Descripción general de HTTP 780
Mensajes 784
Mensajes de solicitud 786
Mensajes de respuesta 790
Entidades 792
22.3. Gestión de red-SNMP 793
Sistemas de gestión de red 794
Protocolo simple de gestión de red, versión 1 (SNMPv1) 794
Protocolo simple de gestión de red, versión 2 (SNMPv2) 798
Protocolo simple de gestión de red, versión 3 (SNMPv3) 803
Ejercicios Apéndice A. RFC citados en este libro 807
Apéndice B. Análisis de Fourier 809
B.1. Desarrollo en serie de Fourier para señales periódicas 809
B.2. Transformada de Fourier para señales no periódicas 810
Densidad de potencia espectral y ancho de banda 810
B.3. Lecturas recomendadas 813
Apéndice C. Programación de sockets 815
Apéndice D. Proyectos para la enseñanza de comunicaciones de datos y redes de computadores 817
D.1. Proyectos de simulación 817
D.2. Modelado de rendimiento 818
D.3. Proyectos de investigación 819
D.4. Trabajos de lecturas y elaboración de informes 819
Glosario 821
Bibliografía 831
Indice alfabético 839