Cap-II-Arquitectura de Redes y Modelo Osi

Mdulo de Redes Gigatron

Ing. John Toasa Espinoza 11

CAPITULO II

PROTOCOLOS, ARQUITECTURA DE REDES Y MODELO OSI/ISO.

Competencias a desarrollar:

Conocer la importancia de la estandarizacin en redes de datos. Identificar los estndares. Saber los tipos de estndares que rigen la comunicacin de datos. Identificar y ubicar los organismos de estandarizacin ms importantes. Describir arquitecturas de protocolos.

Ejes temticos:

2.1 Importancia de la estandarizacin en el desarrollo de la comunicacin de datos.

2.2 Tipos de estndares y Organismos de estandarizacin.

2.3 Definicin de Arquitectura de Redes. Elementos de una arquitectura de red. Definicin de Protocolo, caractersticas de un protocolo. Elementos de un protocolo.

2.4 Arquitectura de niveles. Modelo OSI.



IMPORTANCIA DE LA ESTANDARIZACIN EN EL DESARROLLO DE LA

COMUNICACIN DE DATOS.

La estandarizacin de las redes permite la interconectividad, la variedad de fabricantes y la diversidad tecnologas.

TIPOS DE ESTNDARES

Con la existencia de tantos factores a sincronizar, es necesaria la coordinacin entre los nodos de una red si se quiere que haya algn tipo de comunicacin.

Los estndares son esenciales para crear y mantener un mercado abierto y competitivo entre los fabricantes de los equipos y para garantizar la interoperabilidad nacional e internacional de los datos y la tecnologa y los procesos de telecomunicaciones. Proporcionan guas a los fabricantes, vendedores, agencias de gobierno y otros proveedores de servicios, para asegurar el tipo de interconectividad necesario en los mercados actuales y en las comunicaciones internacionales.

Los estndares son modelos generales y de acuerdo global claramente definidos, donde no hay estndares surgen dificultades. Los estndares de transmisin de datos se pueden clasificar en tres categoras: de facto (de hecho o por convencin), de jure (por ley o por regulacin) y de acuerdo.

Los estndares de facto se pueden subdividir en dos clases: propietario y no propietario. Los estndares de propietario son aquellos originalmente inventados por una organizacin comercial como base para el funcionamiento de sus productos. Se llama de propietario porque son propiedad de la compaa que los invent. Estos estndares tambin se llaman estndares cerrados, porque cierran o entorpecen las comunicaciones entre sistemas producidos por distintos vendedores. Los estndares no propietarios son aquellos originalmente desarrollados por grupos o comits que los han transferido al dominio pblico; tambin se llaman estndares abiertos porque abren las comunicaciones entre distintos sistemas.

Los estndares de jure son aquellos que han sido legislados por un organismo oficialmente reconocido. Los estndares que no han sido aprobados por una organizacin reconocida pero han sido adoptados como estndares por su amplio uso son estndares de facto. Los estndares de facto suelen ser establecidos a menudo



por fabricantes que quieren definir la funcionalidad de un nuevo producto de tecnologa.

Los estndares de acuerdo son aquellos que son definidos por convenio, alianza o pacto entre proveedores, usuarios, manufactureros entre otros.

ORGANISMOS DE ESTANDARIZACIN

Los estndares son desarrollados mediante la cooperacin entre comits de creacin de estndares, foros y agencias reguladoras de los gobiernos.

Comits de creacin de estndares

Aunque hay muchas organizaciones que se dedican a la definicin y establecimiento de estndares par datos y comunicaciones, en Norteamrica se confa fundamentalmente en aquellos publicados por los siguientes: [18]

The International Standards Organization (OSI): Organizacin Internacional para la Estandarizacin. El OSI es una organizacin dedicada a acuerdos mundiales sobre estndares internacionales en una amplia variedad de campos. [19]

The International Telecommunications Union-Telecommunication Standards Sector (ITU-T anteriormente el CCITT): Unin Internacional de Telecomunicaciones Sector de Estndares de Telecomunicaciones. La ITU-T es una organizacin de estandarizacin internacional relacionada con las Naciones Unidas que desarrolla estndares para telecomunicaciones. [20]

The American National Standards Institute (ANSI): Instituto Nacional Americano para la estandarizacin. La ANSI es una organizacin sin nimo de lucro, es el representante con derecho a voto de los Estados Unidos tanto en ISO como en ITU-T. [21]

The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE): Instituto de Ingenieros Elctricos y Electrnicos. El IEEE es el grupo profesional ms grande a nivel nacional involucrado en el desarrollo de estndares para la computacin, comunicacin, ingeniera elctrica y electrnica."[22]

The Electronic Industries Association (EIA): Asociacin de Industrias Electrnicas. EIA es una asociacin de fabricantes de electrnica de los Estados Unidos."

DEFINICIN DE ARQUITECTURA DE REDES Conjunto de protocolos y niveles que dan una solucin completa a sistemas de Telecomunicaciones o Teleinformtica.

Las arquitecturas de red se caracterizan porque definen protocolos, estndares y formatos especiales, establecen reglas para el desarrollo de productos y adems estn sometidas a evolucin y cambios continuos.



ELEMENTOS DE UNA ARQUITECTURA DE RED

Algunos de los elementos que componen una red son: tarjetas de red, cables, conectores, concentradores, servidores, estaciones de trabajo, sistemas operativos entre otros.

DEFINICIN DE PROTOCOLO

Toda comunicacin, independiente del medio en que se d est regida por reglas. Un protocolo es un conjunto de reglas que gobiernan la comunicacin de datos, adems, se encarga de definir qu se comunica, cmo se comunica y cundo lo hace.

Para que las comunicaciones entre computadores en red sean exitosas se requiere la interaccin de diferentes protocolos que se implementan en el software y hardware tanto en el computador como en los dispositivos de red.

Un conjunto de protocolos de red describen procesos como los siguientes: Formato o estructura del mensaje Mtodo por el que los dispositivos de red comparten informacin sobre las rutas

con otras redes. Manejo de mensajes de error. Inicio, configuracin, terminacin y finalizacin de las sesiones de transferencia

de datos. Los protocolos pueden ser especficos de un fabricante o de propiedad exclusiva. Propietario, en este contexto, significa que una compaa o proveedor controla la definicin del protocolo y cmo funciona. Algunos protocolos propietarios pueden ser utilizados por distintas organizaciones con permiso del propietario. Otros, slo se pueden implementar en equipos fabricados por el proveedor propietario.

CARACTERISTICAS DE UN PROTOCOLO

A continuacin se muestran algunas de las caractersticas de los protocolos: Permitir ubicar un computador de forma inequvoca. Permitir efectuar una conexin con otro computador. Permitir intercambiar informacin entre computadores de forma segura.

Separar a los usuarios de los enlaces telefnicos, satelitales y otros para el intercambio de informacin.

Permitir liberar la conexin organizadamente.

ELEMENTOS DE UN PROTOCOLO

Los elementos primordiales de un protocolo son:

Sintaxis: se refiere al orden en el cual se presentan los datos (estructura del formato de los datos). Por ejemplo, en un protocolo sencillo los ocho primeros bits representan la direccin del emisor, los segundos ocho bits, la direccin del receptor y el resto es el mensaje.

Semntica: se refiere al significado de cada conjunto de bits.



Temporizacin: define dos caractersticas: cundo se deberan enviar los datos y con qu rapidez. Por ejemplo, si un emisor produce datos a una velocidad mayor a la del receptor, la transmisin sobrecargar al receptor y se perder gran cantidad de datos.

ARQUITECTURA DE NIVELES

Los servicios que ofrece la comunicacin entre computadores, estn divididos en capas, estas poseen diferentes funcionalidades y dependen del tipo de red a la que pertenezcan. Las capas estn superpuestas, una encima de otra, cada una desempea una funcin propia. Las capas o niveles se encuentran jerarquizados pero son independientes entre s, cada capa proporciona datos a la capa superior y solicita a la capa inferior. Adems las capas del mismo nivel pueden compartir informacin entre ellas.

Las diversas arquitecturas presentan lmites en el tamao de los mensajes dependiendo del nivel o capa.

Algunas de las funciones y caractersticas de las capas o niveles son:

Facilitar las compatibilidades de software y de hardware entre los diversos ordenadores conectados.

Ofrecer determinados servicios a las capas superiores. Cada capa se construye sobre su antecesora proporcionndole la informacin

que requiera, pero el procesamiento es propio de la capa. Las arquitecturas o estructuras de capas poseen flexibilidad de modificacin.



MODELO OSI

Inicialmente, el modelo OSI fue diseado por la Organizacin Internacional para la Estandarizacin ISO, para proporcionar un marco sobre el cual crear una suite de protocolos de sistemas abiertos. La visin era que este conjunto de protocolos se utilizara para desarrollar una red internacional que no dependiera de sistemas propietarios.

La velocidad a la que se adapt Internet basado en TCP/IP y la forma veloz en que se expandi hizo que la aceptacin de OSI quedara atrs, aunque ste ha realizado aportes importantes para el desarrollo de otros protocolos y productos para nuevos tipos de redes.

A continuacin se describen brevemente las siete capas del modelo OSI y algunos de sus aspectos ms relevantes.

Nivel fsico: En este nivel se describen los medios mecnicos, elctricos, funcionales y de procedimiento para activar, mantener y desactivar conexiones fsicas para la transmisin de bits hacia y desde un dispositivo de red.

Es la que se encarga de la topologa de la red y de las conexiones globales de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio fsico como a la forma en la que se transmite la informacin.

Sus principales funciones se pueden resumir como:



Definir el medio o medios fsicos por los que va a viajar la comunicacin: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232), coaxial, guas de onda, aire, fibra ptica.

Definir las caractersticas materiales (componentes y conectores mecnicos) y elctricas (niveles de tensin) que se van a usar en la transmisin de los datos por los medios fsicos.

Definir las caractersticas funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberacin del enlace fsico).

Transmitir el flujo de bits a travs del medio. Manejar las seales elctricas del medio de transmisin, polos en un enchufe,

etc. Garantizar la conexin (aunque no la fiabilidad de dicha conexin)

Nivel de enlace. Los protocolos de este nivel describen los mtodos para intercambiar tramas de datos entre dispositivos en un medio comn.

Esta capa se ocupa del direccionamiento fsico, del acceso al medio, de la deteccin de errores, de la distribucin ordenada de tramas y del control del flujo. Es uno de los aspectos ms importantes a revisar en el momento de conectar dos ordenadores, ya que est entre la capa 1 y 3 como parte esencial para la creacin de sus protocolos bsicos (MAC, IP), para regular la forma de la conexin entre computadoras as determinando el paso de tramas (trama = unidad de medida de la informacin en esta capa, que no es ms que la segmentacin de los datos trasladndolos por medio de paquetes), verificando su integridad, y corrigiendo errores, por lo cual es importante mantener una excelente adecuacin al medio fsico (los ms usados son el cable UTP, par trenzado o de 8 hilos), con el medio de red que redirecciona las conexiones mediante un router. Dadas estas situaciones cabe recalcar que el dispositivo que usa la capa de enlace es el Switch que se encarga de recibir los datos del router y enviar cada uno de estos a sus respectivos destinatarios (servidor -> computador cliente o algn otro dispositivo que reciba informacin como celulares, tabletas y diferentes dispositivos con acceso a la red, etc.), dada esta situacin se determina como el medio que se encarga de la correccin de errores, manejo de tramas, protocolizacin de datos (se llaman protocolos a las reglas que debe seguir cualquier capa del modelo OSI).

Nivel de red. Este nivel proporciona servicios para intercambiar datos en la red entre dispositivos. Los protocolos del nivel de red especifican el direccionamiento y los procesos que permiten que los datos sean empaquetados y transportados.

Al igual que los otros niveles, el nivel de red tambin utiliza dispositivos para llevar a cabo sus funciones. A continuacin se describe este dispositivo.

Enrutadores o router:

Estos pueden conectar redes similares y diferentes. Poseen al igual que las estaciones de trabajo direccin de red. El router analiza el contenido de los paquetes entrantes a ste y los reenva a la direccin correspondiente, tambin puede determinar la ruta ms corta con la cual los paquetes alcanzan su destino y decidir segn los protocolos que soporte por donde enviarlos. Para que puedan funcionar segn lo esperado se deben configurar ya sea por consola o si lo admite grficamente o con interfaz web segn el router.



Nivel de transporte. Este nivel define los servicios para segmentar, transferir y reensamblar los datos para las comunicaciones entre dispositivos finales. El nivel de transporte tiene unas funciones bsicas como son: permitir mltiples aplicaciones para comunicarse a travs de la red al mismo tiempo en un solo dispositivo; asegurar que, si se requiere, todos los datos sean recibidos de manera confiable y en orden por la aplicacin correcta; y emplear mecanismos de manejo de error.

Tambin tiene responsabilidades que debe cumplir como son: seguimiento de la comunicacin individual entre aplicaciones en los hosts origen y destino, segmentacin de datos y gestin de cada porcin, reensamble de segmentos en flujos de datos de aplicacin, e identificacin de las diferentes aplicaciones.

Nivel de sesin. El nivel de sesin es el quinto nivel del modelo OSI y es el controlador de dialogo de la red; es decir, el que establece, mantiene y sincroniza la interaccin entre sistemas de comunicacin. ste es considerado como un nivel de usuario, ya que gestiona problemas a nivel de usuario como el inadecuado espacio en disco o la falta de papel en la impresora.

La figura que se muestra a continuacin permite visualizar fcilmente lo que permite el nivel de sesin.

El nivel de sesin provee unos servicios como son: coordinar la conexin y desconexin de los dilogos entre las aplicaciones; proporcionar puntos de sincronizacin para el intercambio de datos; coordinar quin enva y cundo; asegurar que los datos se intercambian en forma completa antes de cerrar la sesin.

Nivel de presentacin. El nivel de presentacin es el sexto nivel del modelo OSI, est relacionado con la sintaxis y la semntica de la informacin intercambiada entre dos sistemas, adems proporciona una presentacin estndar de los datos transferidos entre los servicios del nivel de aplicaciones.

Tiene tres funciones fundamentales: codificacin y conversin de datos de la capa de aplicacin; compresin de los datos de forma que puedan ser descomprimidos por el dispositivo de destino; y encriptacin de los datos para transmisin y descifre de los datos cuando se reciben en el destino.



Nivel de aplicacin. El nivel de aplicacin es el sptimo y ltimo nivel del modelo OSI, ste permite al usuario (humano o software) acceder a la red y proporciona los medios para la conectividad de extremo a extremo con la interfaz entre las aplicaciones y la red en que se transmiten los mensajes.

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