Solució a la PAC 1 de l'assignatura de Xarxes Multimèdia, del Grau en Multimèdia de la UOC

1. PAC 1. Xarxes multimèdia 2n semestre curs 2012/13
Grau de Multimèdia
Estudis d'Informàtica, Multimèdia i Telecomunicacions
Xarxes multimèdia
Solucionari Prova d'avaluació continuada (PAC) 1
El present qüestionari correspon als continguts dels mòduls:
1. Conceptes de xarxes de computadors
Conceptes de xarxes i comunicacions en Internet
Què és Intermet i què és un protocol
Maquinari de xarxa
Dispositius de xarxa
Programari de xarxa
Jerarquia de protocols i encapçalament
Interfícies i serveis
Models de referència
Breu història de les comunicacions
2. Les capes de la xarxa de computadors
El nivell de transport
El nivell de xarxa
1. Presenteu i descriviu breument les quatre capes del model TCP/IP, contrastant-les amb les
set capes del model OSI. Quines considereu que són les raons mes destacables per les
quals TCP/IP s'ha convertit en el model d'interconnexió de xarxes més estès?
El model OSI és un model d'orientació més teòrica, més acadèmica. Aquest model serveix
com a referència teòrica per a desenvolupar arquitectures de xarxa, mentre que l'esquema
de referència TCP/IP és més pràctic i funcional, no permetent usar-se com a referència per
descriure cap altra arquitectura que no sigui la del seu tipus.
El TCP/IP engloba en una única capa les dues últimes capes inferiors del model OSI:
la d'enllaç de dades i la física passen a ser la interfície de xarxa. Quant a les tres
capes superiors del model OSI - aplicació, presentació i sessió -, passen a ser una

2. PAC 1. Xarxes multimèdia 2n semestre curs 2012/13
única capa en el TCP/IP (la d'aplicació). Les capes del mig, la de transport i la
d'Internet es corresponen amb la segona i tercera capes del model TCP/IP.
En definitiva:
1. Capa d’interfície de xarxa
Accés al medi
Equival a la capa 2 (Enllaç de dades) i la capa 1 (Física) del model OSI.
2. Capa de xarxa o Internet
Equival a la capa 3 (capa de xarxa) del model OSI
3. Capa de transport
S’encarrega de proveir la comunicació extrema extrem entre diferents amfitrions.
Equival a la capa 4 (capa de transport) del model OSI
4. Capa d’aplicació
Tracta el aspectes de representació, codificació i control de diàleg.
Equivalen a les capes 5 (sessió), 6 (representació) i 7 (aplicació) del model OSI.
Un factor determinant en la prevalença del model TCP/IP enfront de l'OSI està en el temps
en què van aparèixer. El primer ja feia temps que s'estava utilitzant i estava molt
implementat (formava part del sistema operatiu UNIX) quan va aparèixer el model OSI.
El TCP/IP és molt més simple que el model OSI, ja que la seva definició va ser al revés,
primer es van especificar els portocolos, i després es va definir el model. Per contra, el
model OSI es va basar una arquitectura del model propietari SNA d'IBM, una arquitectura
complexa, amb repetició de funcions en diferents capes.
En començar a comercialitzar-se OSI, els productes van ser dolents i cars, a causa de la
poca demanada, enfront de la gratuïtat de TCP/IP.
També des d'un principi OSI donava la sensació de ser un invent de l'Administració per
controlar les comunicacions, mentre que TCP/IP era vist com a part d'UNIX, funcionant
correctament i de forma imparcial.
D'aquesta manera, per aquestes raons, TCP/IP s'arriba a convertir en el lider mundial
d'interconnexió de xarxes.

3. PAC 1. Xarxes multimèdia 2n semestre curs 2012/13
2. Quin tipus de problema resol la commutació de paquets amb circuit virtual? Com
funciona?
Un circuit virtual és un camí predefinit entre dos punts d'una mateixa xarxa, d'aquesta
forma els nodes intermedis coneixen la direcció del destinatari abans de començar amb
l'enviament d'informació. En aquest circuit hi ha 3 fases, l'establiment del circuit, la
transferència d'informació i la desconnexió.
L'emissor envia un datagrama d'establiment de circuit i en passar per cada node intermedi
es fa una reserva de recursos, una vegada arribi al destinatari, aquest avisa al emissor que
la connexió s'ha establert i es pot començar a enviar informació. L'emissor comença a
enviar informació i una vegada s'ha finalitzat tant l'emissor com el receptor inicien el procés
de desconnexió avisant seqüencialment a cada node intermedi i alliberant els recursos
utilitzats en la transmissió
Gràcies a la pre-reserva que fa als nodes intermedis, aquest tipus de commutació permet
accelerar l'enviament de paquets entre dos punts, a més a més, els datagrames utilitzen el
mateix camí arribant en ordre a la seva destinació. D'aquesta forma es resol el problema en
l'arribada retardada de paquets que en alguns tipus de comunicacions pot ser un gran
problema, com per exemple en les converses de veu.
Per tant, amb la commutació de paquets amb circuit virtual se solucionen
comunicacions crítiques en el temps (com una conversa de veu), ja que es minimitza el
retard en l'arribada de la informació. En els dos casos (commutació de circuits i
commutació de paquets) depenent de la grandària i l'estat de les cues dels nodes
intermedis, el retard en l'arribada de la informació és variable. Això implica que en
comunicacions crítiques en temps (com una conversa de veu) es pugui arribar a crear un
problema; per exemple, si un paquet de veu arriba massa tarda, no podrà ser descodificat i
l'altre interlocutor notarà un petit tall en la conversa.
3. Quines són les diferències entre un encaminador (o router) i un pont de xarxa (o
bridge)?
Els dos dispositius s’utilitzen per encaminar dades, però ho fan de manera
difererent. Els bridges operen en la capa 2 (nivel d enllaç de dades), mentre que els
routers ho fan en la capa 3 nivell de xarxa del model OSI.
Per tant, el bridge pren les seves decisions en base a les adreces MAC i el router ho fa a
partir de les adreces IP. Això fa que els bridges no puguin discriminar subxarxes, mentre
que els routers si ho poden fer.
Al dissenyar una xarxa, es pot optar per mçultiples opcions, como unir diferents segments
mitjançant un bridge o dividir-la en subxarxes e interconnectarla mitjançant routers. En

4. PAC 1. Xarxes multimèdia 2n semestre curs 2012/13
aquest darrer cas, si un equip es canvia de subxarxa haurà de canviar-se l’adreça IP,
mentre que si la xarxa està connnectada amb bridges no seria necessari.
Encaminador o router. És un dispositiu de xarxa de nivell 3 del model OSI. Pren la
informació del nivell de xarxa (adreça IP) per a prendre les decisions d'encaminament:
escollir el camí o ruta més adequada per a reenviar les dades rebudes. La successió de
decisions de diferents encaminadors possibilita l'arribada de la informació des del seu
origen fins al sistema informàtic de destinació.
Pont de xarxa o bridge. És un dispositiu d'interconnexió de xarxes d'ordinadors que opera
en la capa 2 (nivell d'enllaç de dades) del model OSI. Interconnecta dos segments de xarxa
(o divideix una xarxa en segments) fent de passatge de dades d'una xarxa a l'altra, usant la
direcció física de destinació de cada paquet. Un pont connecta dos segments de xarxa com
una sola xarxa fent servir el mateix protocol d'establiment de xarxa.
4. Quina és la diferència entre un servei confirmat i un servei no confirmat? Per a cadascun
dels següents casos, indiqueu si podria ser un servei confirmat, no confirmat, d'ambdós tipus o
de cap tipus.
a) Establiment de connexió.
Servei confirmat.
b) Transmissió de dades.
Ambdós tipus.
c) Alliberament de connexió.
Ambdós tipus. En la majoria de casos, és no confirmat, encara que en algun cas és
important assegurar que els dos extrems finalitzen la comunicació.
Els serveis poden ser confirmats o no ser confirmats. En un servei confirmat estan les
primitives request, indication, response, confirm. En un servei no confirmat només estan les
primitives request i indication. El servei CONNECT només s'utilitza en els serveis confirmats
perquè l'entitat remota ha de donar el vistiplau a l'establiment de la connexió.
5. Destaqueu i descriviu dues dates rellevants de la història de les comunicacions. A més
per a cada data aportareu algun enllaç web, de font contrastada, que complementi la
informació facilitada. Aquesta pregunta l'haureu de respondre en el fòrum de l'aula per
compartir-la amb la resta de companys/as de l'aula (carpeta dates_rellevants). Com a
resposta, dins d’aquesta pregunta, presentareu una captura de pantalla amb la vostra
aportació al fòrum.

5. PAC 1. Xarxes multimèdia 2n semestre curs 2012/13
Les respostes a aquesta pregunta s’han compartit en el fòrum de l’aula. Us recomano
realitzar una lectura de les aportacions realitzades.
6. Donades les adreces IP de la següent taula, numereu les xarxes: 1,2,... de manera que si
dues adreces IP són d'ordinadors de la mateixa xarxa, tinguin el mateix número assignat.
Presenteu la classe de cadascuna d'aquestes xarxes (A, B, C,...), detallant quants
ordinadors pot tenir com a màxim cada xarxa (dependrà del tipus de xarxa). A més, per a
cada adreça IP de la taula, heu d'indicar quina és l'adreça de xarxa, l'adreça del host i
l'adreça de broadcast de la xarxa.
Xarxa Adreça IP Classe
Número
màxim
d'ordinadors
que pot tenir
aquesta
xarxa
Adreça de
xarxa
Adreça del
host
Adreça de
broadcast
1 154.13.24.67 B 2
16
154.13.0.0 0.0.24.67 154.13.255.255
2 88.126.102.103 A 2
24
88.0.0.0 0.126.102.103 88.255.255.255
3 195.184.160.140 C 256 195.184.160.0 0.0.0.140 195.184.160.255
3 195.184.160.142 C 256 195.184.160.0 0.0.0.142 195.184.160.255
4 220.125.222.21 C 256 220.125.222.0 0.0.0.21 220.125.222.255
5 156.11.75.213 B 2
16
156.11.0.0 0.0.75.213 156.11.75.255
7. Quines són les diferències entre els protocols de la capa de transport: UDP i TCP, pel que fa
al seu funcionament? Quins són els controls que realitza TCP que donen fiabilitat a l’aplicació?
El User Datagram Protocol (UDP) és un protocol no orientat a la connexió, de manera que
no proporciona cap tipus de control d'errors ni de flux, tot i que utilitza mecanismes de
detecció d'errors. En cas de detectar un error, l'UDP no lliura el datagrama a l'aplicació, sinó
que el descarta.
Per sota l'UDP està fent servir l'IP, que també és un protocol no orientat a la connexió, i que
UDP bàsicament el que ofereix en comparació d'IP és la possibilitat de multiplexar connexions
de processos sobre una mateixa connexió de xarxa.
La simplicitat de l'UDP fa que sigui ideal per a aplicacions que requereixen pocs retards
(per exemple, aplicacions en temps real o el DNS). L'UDP també és ideal per als sistemes que
no poden implementar un sistema tan complex com el TCP. UDP és útil en aplicacions en
què no importi la pèrdua de paquets, com telefonia o videoconferència sobre TCP/IP,
monitoratge de senyals, etc. Aquestes aplicacions no toleren retards molt variables. Si

6. PAC 1. Xarxes multimèdia 2n semestre curs 2012/13
un datagrama arriba més tard de l'instant que hauria de ser rebut, llavors es descarta perquè és
inservible per a l'aplicació. Això es tradueix en un soroll en el so o imatge, que no impedeix la
comunicació.
El Transmission Control Protocol (TCP) és un protocol de nivell de transport que s'usa en
Internet per a la transmissió fiable d'informació. Potser és el protocol més complex i important
de la pila de protocols d'Internet. Mentre l'UDP no garanteix el lliurament de la informació
que li proporciona una aplicació, ni reordena la informació en cas que arribi en un ordre
diferent de l'ordre en què s'ha transmès, TCP si ho proporciona. Tinguem en compte que
hi ha aplicacions que no poden tolerar les limitacions esmentades sobre UDP. El TCP dóna
fiabilitat a l'aplicació, és a dir, garanteix el lliurament de tota la informació en el mateix ordre en
què ha estat transmesa per l'aplicació d'origen. Per a aconseguir aquesta fiabilitat, el TCP
proporciona un servei orientat a la connexió amb un control de flux i errors.
TCP és un protocol ARQ, extrem a extrem, orientat a la connexió (fases d'establiment de la
connexió, tramesa de dades i tancament de la connexió) i bidireccional (dúplex). La unitat de
dades TCP és el segment TCP. TCP, a diferència d'UDP, intenta generar segments de mida
òptima, que s'anomena maximum segment size (MSS), generalment la major possible, per a
minimitzar el sobrecost (overhead en anglès) de les capçaleres, però que no produeixi
fragmentació a escala d'IP. Igual que UDP, TCP utilitza multiplexatge mitjançant l'ús de
ports.
8. Quines són les diferències entre els dos models de serveis de xarxa: model de circuit
virtual i el model de datagrama? Quin d’ells fa un ús més eficient dels recursos? Justifica-ho.
Model de circuit virtual
Consta de les següents fases:
Establiment del circuit virtual. S’inicia a la capa de xarxa de l’emissor amb l’adreça
del receptor. L’emissor envia un datagrama de creació de circuit. Cada node
intermedi reserva els recursos de manera fins a arribar a la destinació. Si no
queden recursos disponibles per a tot el circuit, el node denegarà la creació
d’aquest.
Transferència de dades – Si s’estableix el circuit virtual de forma satisfactòria es
començarà la transferència de dades entre els dos punts.
Desconnexió del circuit virtual que pot ser iniciada tant per l’emissor com pel
receptor.
Els nodes intermedis saben des del primer moment el camí pel qual s’ha d’enviar la
informació. Això permet accelerar l’enviament, ja que el processament intermedi és mínim.

7. PAC 1. Xarxes multimèdia 2n semestre curs 2012/13
Té l’inconvenient de que els nodes intermedis han de mantenir les reserves de recursos
demanades independentment de que s’estiguin utilitzant o no, amb el problema potencial
d’infrautilitzar la xarxa.
Aquest model de xarxa s’utilitza per a serveis en temps real (multimèdia).
Model de datagrama o commutació de paquets
El paquet s’envia directament a la xarxa amb una adreça d’origen i una de destinació.
Són els encaminadors mitjançant les taules d’encaminament els que fan arribar el
paquet a destí.
En un encaminador poden arribar datagrames de diferents destinacions i, a la vegada,
els datagrames poden seguir camins diferents. Això fa el els paquets puguin arribar
desordenats.
És el model més utilitzat, principalment perquè l’utilitza el protocol de xarxa d’Internet
(IP).
Enviar informació a través d’un circuit virtual implica prèviament establir un camí i reservar
recursos. Normalment se’n solen reservar més del que es consideren necessaris
(overprovisioning) fet que porta a un sistema menys eficient en termes de recursos.
Per altra banda, el model de datagrama fa una utilització dels recursos més eficient, ja que
envia els paquets directament sense traçar el camí previ i sense fer cap pre-reserva. La xarxa
enviarà la informació tant ràpid com pugui sempre que hi hagi recursos disponibles.
9. Quines són les diferències més rellevants entre els protocols IPv4 i IPv6?
IPv4 va ser proposat el 1981 (document RFC-791) i actualment encara és el protocol de xarxa
per excel·lència. IPv4 defineix el format que s'ha d'utilitzar per a enviar informació entre dos
punts distants de la xarxa; el protocol proporciona mecanismes que determinen com es divideix
l'adreçament d'una manera escalable en una xarxa tan gran com Internet.
La mancança d'adreces IPv4 va incentivar el disseny d'un nou protocol de xarxa, IPv6.
La diferencia més important entre IPv4 i IPv6 és:
la longitud de les adreces IP, ja que IPv4 té 32 bits i IPv6 passa a tenir-ne 128. Aquest
augment amb l'espai d'adreçament permet que el rang d'adreces de la xarxa passi de 2
32
a 2
128
adreces possibles.
Una altra diferència notable entre IPv4 i IPv6 és la jerarquització de les adreces. L'assignació
d'adreces IPv4 es va fer, al seu temps, d'una manera molt anàrquica, atès que no s'esperava
que el creixement d'Internet fos tan espectacular. Actualment cada corporació o cada

8. PAC 1. Xarxes multimèdia 2n semestre curs 2012/13
operadora de telefonia té rangs d'adreces molt dispersos i mal dimensionats, que fan
extremadament difícil la gestió de les adreces disponibles, l'assignació de les noves i
l'encaminament global. Per això IPv6 el que ha fet ha estat jerarquitzar d'una manera més
intel·ligent el repartiment de les seves adreces, de manera que cada país, operador o ISP
disposa d'un rang concret amb un nombre d'adreces proporcional a la seva utilització possible
de la xarxa. Independentment de la millora d'aquesta jerarquia quant a la localització
geogràfica, el fet de separar d'aquesta manera les adreces permet assignar-ne de noves d'una
manera molt més senzilla que fins ara.
Una altra innovació rellevant que incorpora IPv6 és la utilització molt més intensiva del
trànsit multidestinació dins de les xarxes locals.
Altres millores que incorpora IPv6 envers IPv4 són:
Mecanisme d'opcions ampliat: les opcions formen part d'una capçalera col·locada
entre la capçalera IP pròpiament dita i la capçalera de la capa de transport. Aquesta
manera de posar les opcions permet una gestió més simple de les capçaleres per part
dels dispositius que han de tractar el paquet fins que no arriba a la seva destinació, i
permet un sistema més simple i flexible.
Adreces d'autoconfiguració: l'assignació dinàmica d'adreces ha estat
substancialment millorada respecte al seu predecessor. Un dels motius principals
d'això és el fet que es pot afegir l'adreça maquinari dins l'adreça IPv6, i així només amb
un prefix donat pel dispositiu d'encaminament més proper i amb l'adreça de maquinari
es garanteix una adreça única a escala mundial, sempre que s'utilitzi el prefix assignat
per l'operador a l'hora de generar l'adreça.
Facilitat per a l'assignació de recursos: el que amb IPv4 era el type of service ara
s'anomena traffic class, tot i que ara es té la possibilitat de marcar fluxos individuals,
cosa que dóna molta més flexibilitat a l'hora de marcar trànsit prioritari.
Capacitats de seguretat: com que la seguretat, avui dia, és un tema molt important
IPv6 inclou característiques d'autenticació i privacitat. Per defecte IPv6 inclou
funcionalitats natives per a la creació de xarxes privades virtuals (VPN, en la sigla en
anglès) per mitjà d'IPsec (RFC-4301), protocol de xifratge de les dades en temps real
que amb IPv4 era opcional.
10. Definiu, en un màxim de deu línies, cadascun dels següents conceptes o termes:
ICMP Internet Control Message Protocol
Aquest protocol treballa en la mateixa capa que IP i permet avisar de manera automàtica de
l’estat de la xarxa, o enviar informació de control quan hi hagi problemes. En concret: quan
un datagrama no pot arribar a la seva destinació, si hi ha congestió en un enllaç, o si a un

9. PAC 1. Xarxes multimèdia 2n semestre curs 2012/13
paquet se li ha expirat el TTL entre d’altres.
Una de les eines més emprades per a poder veure si un equip està connecta a la xarxa és el
ping.
ARP Address Resolution Protocol (Protocol de Resolució d'Adreces)
És un protocol de nivell de xarxa, que serveix per trobar l'adreça maquinari, Ethernet MAC,
d'una determinada adreça IP.
Cada màquina manté una taula caché ARP amb les adreces física - adreça IP dels
ordinadors de la mateixa xarxa local, per reduir el retard i la càrrega en les consultes. Quan
cal enviar un paquet IP, i només es coneix l'adreça IP, s'envia una ARP request a l'adreça
de la difusió de la xarxa que conté l'adreça IP per la qual es pregunta, i s'espera al fet que
aquesta màquina (o una altra màquina de la seva xarxa, sigui una consulta local o remota)
respongui amb la ARP reply amb l'adreça Ethernet corresponent, si la consulta és local la
resposta s'arxiva en la caché.
NDP Network Discovery Protocol
Correspon a un protocol més complet que l’ARP(dissenyat especificament per IPv4). Va ser
dissenyat arran de l’aparició de l’IPv6.
Aquest protocol permet descubrir els veïns que hi ha en una xarxa local. La gran diferencia
amb ARP està en que s’utilitza trànsit multidestinació en comptes de difusió. A més NDP
forma part d’un protocol més gran anomenat ICMPv6, que és l’extensió a IPv6 del protocol
ICMP.
DHCP Dynamic Host Configuration Protocol
Realment és un protocol d’aplicació més que de xarxa. És un protocol que utilitzen els
dispositius per obtenir informació de la configuració dels paràmetres de xarxa d’un equip
IPv4 de manera automàtica.
Quan es rep una petició, en protocol comprova si el client està autoritzat, i si ho està se li
assigna una IP preconfigurada, que s’obté d’una base de dades a partir de l’adreça de
maquinari de l’equip, o bé una a l’atzar del pool d’adreces (subrang d’adreces predefinides)
si l’adreça del maquinari no es troba. Aquesta cessió d’IP està controlada per un
temporitzador, que quan expira es torna la IP al pool d’adreces lliures.