Introduccin

Las Comunicaciones de datos consisten en la transferencia de informacin de un punto a otro. Los "datos" se refieren a la informacin que est representada por una secuencia de ceros y unos, el mismo tipo de datos manejados por computadoras. Muchos sistemas de comunicaciones manejan datos analgicos; ejemplos son los sistemas de telefona, radio y televisin

Cualquier sistema de comunicaciones requiere un transmisor para enviar informacin, un receptor que aceptarlo y un vnculo entre los dos. Tipos de enlace incluyen cable de cobre, fibra ptica, radio y microondas.

Algunos enlaces de corta distancia utilizan conexiones en paralelo, lo que significa que se necesitan varios cables para llevar una seal. Este tipo de conexin se limita a dispositivos tales como impresoras locales. Prcticamente todas las comunicaciones de datos modernos utilizan enlaces en serie en el que los datos se transmiten en secuencia durante un solo circuito.

Los datos digitales se transfieren a veces al uso de un sistema que est diseado principalmente para la comunicacin analgica. Un mdem, por ejemplo, funciona mediante el uso de un flujo de datos digitales para modular una seal analgica que se enva por una lnea telefnica. Otra mdem demodula la seal para reproducir los datos digitales originales en el extremo receptor. La palabra " mdem " se deriva de modulador y demodulador.

Tiene que haber un acuerdo mutuo sobre cmo los datos se va a codificar, es decir, el receptor debe ser capaz de entender lo que el transmisor est enviando. La estructura en la que los dispositivos se comunican se conoce como un protocolo.

En la siguiente figura se muestran las unidades bsicas comprendidas en un sistema de comunicacin. No todos los sistemas incluyen la totalidad de las operaciones indicadas, aunque siempre emplean un medo de transmisin de alguna clase. El codificador elige la mejor forma de la seal para optimizar su deteccin a la salida. El decodificador efecta la operacin inversa para tomar la mejor decisin, basada en las seales disponibles, de que un mensaje dado fue efectivamente enviado. El diseo del codificador y el decodificador debe basarse en una detallada descripcin matemtica de la transmisin de informacin. Aunque el tema de la codificacin suele tener cierto aire de secreto, un motivo ms importante en muchos sistemas de comunicacin modernos es mejorar la eficiencia de la conduccin de la informacin.

El modulador produce una seal variable en la salida, que es proporcional, de algn modo, a la seal que aparece en sus terminales de entrada. Por ejemplo, un modulador senoidal puede variar la amplitud, la frecuencia o la fase de una seal senoidal en proporcin directa a la tensin de entrada. Las funciones del codificador y el modulador son semejantes en lo que respecta a la preparacin de la seal para una transmisin ms eficiente. Sin embargo, el proceso de codificacin est concebido para optimizar la deteccin de errores en un mensaje que est transmitiendo, mientras que el proceso de modulacin est diseado para imprimir la seal de informacin sobre la onda que se va a transmitir. El demodulador realiza la operacin inversa al modulador para restaurar la seal original.

En la ltima dcada, muchos estndares y protocolos se han establecido, lo que permite la tecnologa de comunicaciones de datos que se utilizar con mayor eficacia en la industria. Los diseadores y los usuarios estn empezando a darse cuenta de los enormes beneficios econmicos y de productividad posible con la integracin de los sistemas que ya estn en funcionamiento.

Los protocolos son la estructura que se utiliza dentro de un sistema de comunicaciones de modo que, por ejemplo, un ordenador puede comunicarse con una impresora. Tradicionalmente, los desarrolladores de software y hardware de las plataformas han desarrollado protocolos que slo sus propios productos se pueden utilizar. Con el fin de desarrollar sistemas de instrumentacin y control ms integrados, se requiere la estandarizacin de estos protocolos de comunicacin.

Las normas pueden evolucionar a partir de la amplia utilizacin de protocolo de un fabricante (un estndar de facto) o pueden ser desarrolladas especficamente por los rganos que representan a industrias especficas.

Los estndares permiten a los fabricantes a desarrollar productos que se comunicar con las instalaciones ya utilizadas. Para el cliente, esto simplifica la integracin de productos de diferentes fuentes.

El mercado de las comunicaciones industrial se caracteriza por una falta de estandarizacin.

Hay, sin embargo, unas pocas normas dominantes. Modbus ha sido un estndar de facto para los ltimos quince aos, y los probados estndares fsicos tales como EIA- 232 y EIA- 485 han sido ampliamente utilizados. El rea que ha causado una gran cantidad de angustia (y nos atrevemos a decir - irritacin) entre proveedores y usuarios es la eleccin de un nivel aceptable

Los Buses de Campo, sirven como instrumentos para vincular controladores lgicos programables (PLC) y Computadoras. Este esfuerzo se ha traducido en unas pocas normas dominantes, como Profibus, AS-i, DeviceNet y Foundation Fieldbus siendo utilizado en diversas reas de la industria.

La norma que ha creado una enorme cantidad de inters en los ltimos aos es Ethernet. Despus de comenzar a ser rechazado como no determinista, lo que significa que no puede haber garanta de un mensaje crtico de ser entregado en un plazo definido, este espinoso problema se ha resuelto con los ltimos estndares de Ethernet y el uso de la tecnologa de conmutacin. El otro protocolo, que encaja en Ethernet extremadamente bien es TCP / IP. Que se deriva de la Internet, el cual es ampliamente utilizado.

Instrumentacin y sistemas de control modernos

En un sistema de instrumentacin y de control, los datos son adquiridos por los instrumentos de medicin y se transmite a un controlador, tpicamente una PC. El controlador transmite entonces los datos (seales de control) para controlar los dispositivos, que actan sobre un proceso dado.

La integracin de los sistemas entre s permite que los datos a ser transferidos de forma rpida y efectivamente entre diferentes sistemas en una planta a lo largo de un enlace de comunicaciones de datos. Esto elimina la necesidad de costosos y difciles de manejar manojos de cables y puntos de terminacin.

La productividad y la calidad son los principales objetivos de la buena gestin de una actividad productiva. La gerencia puede mejorar sustancialmente la disponibilidad de datos precisos y oportunos. De esto, podemos suponer que un buen sistema de instrumentacin y control puede facilitar tanto la calidad y la productividad.

El objetivo principal de un sistema de instrumentacin y control, en un entorno industrial, es proporcionar lo siguiente:

El control de los procesos y alarmas

Tradicionalmente, el control de procesos tales como la temperatura y el flujo fue proporcionado por los controladores analgicos que operan en los estndares de circuitos de 4-20 mA. El estndar de 4-20 mA es utilizado por equipos de entre una amplia variedad de proveedores y es comn para los equipos de diversas fuentes para ser mezclados en un mismo sistema de control. Controladores Stand-alone e instrumentos han sido reemplazados por sistemas integrados, como los sistemas de control distribuido (DCS), que se describen a continuacin.

Secuencias de control, interlocking y alarmas

Tpicamente, esto es proporcionado a travs de rels, temporizadores y otros componentes cableados en paneles de control y centros de control de motores. Las secuencias de control, interlocking y los requisitos de alarma en gran parte han sidas sustituidas por los PLC.

Interfaz de operador para la visualizacin y control

Tradicionalmente, las plantas de proceso y fabricacin fueron operadas a partir de paneles de control locales por varios operadores, cada uno responsable de una parte del proceso general. Sistemas de control modernos tienden a utilizar una sala de control central para controlar toda la planta. La sala de control est equipado con estaciones de trabajo basados en computadoras, que recogen datos de los instrumentos de campo y lo utilizan para una visualizacin grfica del control de procesos, para controlar las alarmas, para controlar la secuencia e interlocking.

Gestin de la Informacin

Tradicionalmente, la gestin de la informacin era proporcionada por la toma de lecturas de los medidores, registradores grficos, contadores y transductores y de muestras tomadas del proceso de produccin. Estos datos son necesarios para monitorear el desempeo general de una planta o proceso y proporcionar los datos necesarios para gestionar el proceso. La adquisicin de datos actualmente est integrada en todos los sistemas de control. Esto elimina la recopilacin de informacin y reduce el tiempo necesario para correlacionar y usar la informacin para eliminar los cuellos de botella. Una buena gestin puede lograr una mejora sustancial de la productividad.

La capacidad de los equipos de control para cumplir con estos requisitos ha dependido de los grandes avances que han tenido lugar en el campo de la electrnica, los microprocesadores integrados y comunicaciones de datos. Los cuatro equipos que han hecho el impacto ms significativo sobre cmo se controlan las plantas son:

Sistemas de control distribuido (DCS)

Controladores lgicos programables (PLCs)

Sistemas SCADA (control de supervisin y adquisicin de datos)

Instrumentos inteligentes

Sistemas de control distribuido (DCS)

Un DCS es un hardware y software basado en control de procesos y sistema de adquisicin de datos. Un DCS est basada en una autopista de datos y tiene un sistema modular, distribuido, pero arquitectura integrada. Cada mdulo lleva a cabo una tarea especfica dedicada, como la interfaz del operador/analgico o el control de lazo/control digital. Normalmente existe una unidad de interfaz situado en la carretera de datos que permite una fcil conexin a otros dispositivos como PLCs y dispositivos informticos de supervisin.

Controladores lgicos programables (PLCs)

Los PLC se desarrollaron a finales de los aos sesenta para reemplazar colecciones de rels electromagnticos, en particular en la industria de fabricacin de automviles. Fueron utilizados principalmente para el control de secuencia e interlocking con bastidores de entradas y salidas on/off, llamado E/S digital. Son controlados por un procesador central usando programas de tipo 'lgica de escalera. PLCs modernos ahora incluyen mdulos E/S analgicos y digitales, as como capacidades de programacin sofisticadas similares a un DCS, por ejemplo, Programacin de bucles PID.

Enlaces de alta velocidad entre autmatas tambin estn disponibles, como por ejemplo de 10/100 Mbps Ethernet. Un diagrama de un sistema PLC tpico se da en la siguiente figura.

Supervisin, Control adquisicin de datos (SCADA)

Se refiere a un sistema que comprende una serie de unidades terminales remotas (RTU) que recogen datos de campo y se conecta de nuevo a la central a travs de un sistema de comunicaciones. Un diagrama de abajo muestra un ejemplo de esto.

Sistemas de instrumentacin inteligentes

En la dcada de 1960, la interfaz analgica de 4-20 mA se estableci como el estndar de facto para la tecnologa de la instrumentacin. Como resultado, los fabricantes de equipos de instrumentacin tuvieron una interfaz de comunicacin serie en la que basar sus productos. Los usuarios tenan una seleccin de instrumentos y sensores a partir de una amplia gama de proveedores, lo que podra ser integrado en sus sistemas de control.

Con la llegada de los microprocesadores y el desarrollo de la tecnologa digital, la situacin ha cambiado. La mayora de los usuarios aprecian las ventajas de los instrumentos digitales.

Estos incluyen ms informacin que se muestra en un solo instrumento, la pantalla local y remota, confiabilidad, economa, auto-ajuste y capacidad de diagnstico. Hay un cambio gradual de la tecnologa analgica a la digital.

Hay una serie de sensores digitales inteligentes con capacidad de comunicaciones digitales para la mayora de las aplicaciones tradicionales. Estos incluyen sensores para medir la temperatura, presin, flujo, nivel, la masa (peso), la densidad y los parmetros del sistema de alimentacin. Estos nuevos sensores digitales inteligentes son conocidos como instrumentacin "inteligente".

Las principales caractersticas que definen a un instrumento "inteligente" son los siguientes:

Los sensores inteligentes, digitales

Capacidad de comunicaciones de datos digitales

Capacidad para ser multipunto con otros dispositivos

Tambin hay una gama emergente de dispositivos inteligentes, digitales que podran ser llamados actuadores "inteligentes". Ejemplos de estos son los dispositivos tales como variadores de velocidad, arrancadores suaves y rels de proteccin y control de cuadro con los servicios de comunicacin digitales.

Modos de transmisin

Una transmisin dada en un canal de comunicaciones entre dos equipos puede ocurrir de diferentes maneras. La transmisin est caracterizada por:

la direccin de los intercambios

el modo de transmisin: el nmero de bits enviados simultneamente

la sincronizacin entre el transmisor y el receptor

Conexiones simples, semidplex y dplex totales

Existen 3 modos de transmisin diferentes caracterizados de acuerdo a la direccin de los intercambios:

Una conexin simple, es una conexin en la que los datos fluyen en una sola direccin, desde el transmisor hacia el receptor. Este tipo de conexin es til si los datos no necesitan fluir en ambas direcciones (por ejemplo: desde el equipo hacia la impresora o desde el ratn hacia el equipo...).

Una conexin semidplex (a veces denominada una conexin alternativa o semi-dplex) es una conexin en la que los datos fluyen en una u otra direccin, pero no las dos al mismo tiempo. Con este tipo de conexin, cada extremo de la conexin transmite uno despus del otro. Este tipo de conexin hace posible tener una comunicacin bidireccional utilizando toda la capacidad de la lnea.

Una conexin dplex total es una conexin en la que los datos fluyen simultneamente en ambas direcciones. As, cada extremo de la conexin puede transmitir y recibir al mismo tiempo; esto significa que el ancho de banda se divide en dos para cada direccin de la transmisin de datos si es que se est utilizando el mismo medio de transmisin para ambas direcciones de la transmisin.

Transmisin en serie y paralela

El modo de transmisin se refiere al nmero de unidades de informacin (bits) elementales que se pueden traducir simultneamente a travs de los canales de comunicacin. De hecho, los procesadores (y por lo tanto, los equipos en general) nunca procesan (en el caso de los procesadores actuales) un solo bit al mismo tiempo. Generalmente son capaces de procesar varios (la mayora de las veces 8 bits: un byte) y por este motivo, las conexiones bsicas en un equipo son conexiones paralelas.

Conexin paralela

Las conexiones paralelas consisten en transmisiones simultneas de N cantidad de bits. Estos bits se envan simultneamente a travs de diferentes canales N (un canal puede ser, por ejemplo, un alambre, un cable o cualquier otro medio fsico). La conexin paralela en equipos del tipo PC generalmente requiere 10 alambres.

Estos canales pueden ser:

N lneas fsicas: en cuyo caso cada bit se enva en una lnea fsica (motivo por el cual un cable paralelo est compuesto por varios alambres dentro de un cable cinta)

una lnea fsica dividida en varios subcanales, resultante de la divisin del ancho de banda. En este caso, cada bit se enva en una frecuencia diferente...

Debido a que los alambres conductores estn uno muy cerca del otro en el cable cinta, puede haber interferencias (particularmente en altas velocidades) y degradacin de la calidad en la seal...

Conexin en serie

En una conexin en serie, los datos se transmiten de a un bit por vez a travs del canal de transmisin. Sin embargo, ya que muchos procesadores procesan los datos en paralelo, el transmisor necesita transformar los datos paralelos entrantes en datos seriales y el receptor necesita hacer lo contrario.

Estas operaciones son realizadas por un controlador de comunicaciones (normalmente un chip UART, Universal Asynchronous Receiver Transmitter (Transmisor Receptor Asincrnico Universal)). El controlador de comunicaciones trabaja de la siguiente manera:

La transformacin paralela-en serie se realiza utilizando un registro de desplazamiento. El registro de desplazamiento, que trabaja conjuntamente con un reloj, desplazar el registro (que contiene todos los datos presentados en paralelo) hacia la izquierda y luego, transmitir el bit ms significativo (el que se encuentra ms a la izquierda) y as sucesivamente:

La transformacin en serie-paralela se realiza casi de la misma manera utilizando un registro de desplazamiento. El registro de desplazamiento desplaza el registro hacia la izquierda cada vez que recibe un bit, y luego, transmite el registro entero en paralelo cuando est completo:

Transmisin sincrnica y asincrnica

Debido a los problemas que surgen con una conexin de tipo paralela, es muy comn que se utilicen conexiones en serie. Sin embargo, ya que es un solo cable el que transporta la informacin, el problema es cmo sincronizar al transmisor y al receptor. En otras palabras, el receptor no necesariamente distingue los caracteres (o ms generalmente, las secuencias de bits) ya que los bits se envan uno despus del otro. Existen dos tipos de transmisiones que tratan este problema:

La conexin asincrnica, en la que cada carcter se enva en intervalos de tiempo irregulares (por ejemplo, un usuario enviando caracteres que se introducen en el teclado en tiempo real). As, por ejemplo, imagine que se transmite un solo bit durante un largo perodo de silencio... el receptor no ser capaz de darse cuenta si esto es 00010000, 10000000 00000100...

Para remediar este problema, cada carcter es precedido por informacin que indica el inicio de la transmisin del carcter (el inicio de la transmisin de informacin se denomina bit de INICIO) y finaliza enviando informacin acerca de la finalizacin de la transmisin (denominada bit de FINALIZACIN, en la que incluso puede haber varios bits de FINALIZACIN).

En una conexin sincrnica, el transmisor y el receptor estn sincronizados con el mismo reloj. El receptor recibe continuamente (incluso hasta cuando no hay transmisin de bits) la informacin a la misma velocidad que el transmisor la enva. Es por este motivo que el receptor y el transmisor estn sincronizados a la misma velocidad. Adems, se inserta informacin suplementaria para garantizar que no se produzcan errores durante la transmisin.

En el transcurso de la transmisin sincrnica, los bits se envan sucesivamente sin que exista una separacin entre cada carcter, por eso es necesario insertar elementos de sincronizacin; esto se denomina sincronizacin al nivel de los caracteres.

La principal desventaja de la transmisin sincrnica es el reconocimiento de los datos en el receptor, ya que puede haber diferencias entre el reloj del transmisor y el del receptor. Es por este motivo que la transmisin de datos debe mantenerse por bastante tiempo para que el receptor pueda distinguirla. Como resultado de esto, sucede que en una conexin sincrnica, la velocidad de la transmisin no puede ser demasiado alta.

Clasificacin y Arquitectura de redesTipos de tecnologas

Bsicamente hablando, hay dos tipos de tecnologas de transmisin: redes broadcast o de difusin y redes punto a punto

En las redes broadcast hay un nico canal de comunicacin compartido por todas las mquinas de la red. Las mquinas envan mensajes cortos, denominados generalmente tramas, y que son recibidos por todas las dems estaciones. Dentro de la trama suele haber un campo que indica el origen y otro con la especificacin del destino, que identifican a la estacin que origin la trama y la que lo debe recibir

Cuando una maquina recibe una trama, comprueba si la direccin de destino coincide con la suya propia, en cuyo caso la trama ser procesada. Si la trama no iba dirigida a la estacin ser ignorada. Este tipo de canales tambin permiten la posibilidad de dirigir una trama a todas las estaciones de la red mediante la utilizacin de un cdigo de direccin de especial. Esta operacin de denomina mensaje broadcast. Tambin es posible enviar tramas a grupos de estaciones, lo que se conoce como mensaje multicast. Cada mquina puede pertenecer a uno o varios grupos.

La otra alternativa son las redes punto a punto. En este caso la red se forma mediante mltiples conexiones punto a punto entre pares de mquinas. Para que un mensaje llegue a su destino, puede tener a pasar por uno o varios nodos intermedios. Habitualmente, existe ms de un camino, cada uno con su longitud, precio, etc... Por ello, los algoritmos de encaminamiento (o routing) resultan vitales.

Como norma general (por supuesto con sus excepciones), las redes pequeas que se extienden en un rea geogrfica limitada suelen ser redes broadcast, frente a las redes ms extensas que suelen ser redes punto a punto.

Broadcast

Punto a Punto

Fundamentalmente empleada en redes locales

Fundamentalmente empleadas en redes de largo alcance

El software es ms simple puesto que no necesita emplear algoritmos de routing y el control de errores es extremo a extremo

Los algoritmos de routing pueden llegar a ser muy complejos. Se necesitan dos niveles de control de errores: entre nodos intermedios y entre extremos

Para que la estacin reciba el mensaje, debe reconocer su direccin en el campo de destino

La informacin se recibe. Una vez ledo el mensaje se procesa si va dirigido a la estacin, o se reenvas si tiene un destino diferente.

Un nico medio de transmisin debe soportar todos los mensajes de la red, por lo que son necesarias lneas de alta velocidad (>1 Mbps)

Varias lneas de comunicacin pueden funcionar en paralelo, por lo que pueden usarse de baja velocidad (desde 50 kbps)

Los principales retrasos son debido a las esperas para ganar el acceso al medio.

Los principales retardos son debido a la retransmisin del mensaje entre varios nodos intermedios.

E medio de transmisin puede ser totalmente pasivo por ello ms fiable

El medio de transmisin incluye nodos intermedios por lo que es menos fiable

Se necesita duplicar las lneas en caso de que se quiera asegurar la funcionalidad ante fallos

La redundancia es inherente siempre que el nmero de conexiones de cada nodo sea mayor que dos

Los costes de cableado de la red son menores. Slo es necesario una tarjeta de interface por estacin

Los costes de cableado son superiores, y la estacin requiere al menos dos tarjetas de interfaces

Tipos de red por su extensin

Redes de rea local (LAN)

En general, una LAN es una red privada cuya extensin est limitada en el espacio: un edificio, un campus o en general una extensin inferior a unos cuantos kilmetros. Su aplicacin ms extendida es la interconexin de ordenadores personales y estaciones de trabajo en oficinas y fbricas para compartir recursos e intercambiar datos y aplicaciones. Una LAN suele distinguirse por tres caractersticas:

Tamao

Tecnologa de transmisin

Topologa

Las LAN estn limitadas en el espacio, eso implica que para un determinado medio de transmisin es posible saber el tiempo mximo de transmisin. Ese dato permite el uso de ciertos diseos y simplifica la administracin.

En cuanto al medio de transmisin, suelen emplear enlaces que consisten en un nico cable al que se conectan todas las mquinas que componen la red. Se alcanzan velocidades de entre 10, 100 Mbps, 1 Gbps y superiores, con retardos muy bajos

Las topologas ms tpicas son las conexiones en bus, anillo o estrella

Redes de rea Extendida (WAN)

Una Wan se caracteriza por ocupar una gran rea geogrfica (hasta un continente entero) Contiene una serie de ordenadores en los qe corren las aplicaciones de los usuarios (tambin conocidos como estaciones o hosts), que se conectan mediante una subred

El trabajo de la subred consiste en llevar los mensajes de un host a otro. En general, la subred est formada por lneas de transmisin y nodos de conmutacin de paquetes. Las lneas de transmisin, tambin llamadas circuitos o canales, se encargan de mover la informacin de una mquina a otra. Los nodos de conmutacin de paquetes son ordenadores especializados que se emplean para conectar dos o ms lneas de transmisin. Cuando llegan datos por una lnea de entrada, el nodo selecciona el canal de salida ms adecuado para enviar el mensaje hacia su destino. Por eso en algunos casos los nodos reciben la denominacin de encaminadores (routers). En muchos casos los hosts que une la subred son en realidad redes LAN con un router que conecta la subred.

En las redes WAN, la subred contiene numerosas lneas de transmisin de datos que interconectan pares de nodos. Si dos elementos no conectados directamente desean intercambiar informacin deben hacerlo a travs de nodos intermedios.

Redes de rea local (LAN)

Redes de largo alcance (WAN)

Distancias inferiores a unos pocos kilmetros

Distancias de hasta kilmetros

Velocidades tpicas superiores a 10 Mbps

Velocidades tpicas de acceso inferiores a 10 Mbps

Protocolos simples

Protocolos complejos

Interconecta ordenadores que cooperan, habitualmente formando un sistema distribuido.

Interconecta sistema de ordenadores independientes

Suelen ser privadas y administradas por sus propietarios.

Habitualmente usa circuitos de una red de datos para sus conexiones

Tasas de error bajas (1 bit errneo entre cada 109 bits transmitidos)

Tasas de error altas (1 bit errneo entre cada 105 bits transmitidos)

Suele emplear redes broadcast.

Suele emplear enlaces punto a punto

Las topologas habituales son bus, anillo o estrella.

Suele emplear estructura de interconexin parcial o de estrella

Topologas de red

La topologa de la red define la estructura de las conexiones entre estaciones. El tipo de topologa incluye en:

El coste de ampliacin de la red.

La facilidad de reconfigurar la red.

La fiabilidad, es decir, el grado de dependencia de un nico componente de la red.

La complejidad del software.

Adems de la diferenciacin entre redes broadcast y punto a punto comentada anteriormente, las redes pueden adoptar distintas configuraciones fsicas, que se mezclan a medida que aumentamos la extensin geogrfica

Conexin total o malla completa

Entre cada par de estaciones de la red existe un canal punto a punto dedicado. Los diferentes canales pueden funcionar simultneamente de forma que la cantidad de informacin que puede distribuir es alta, y los retrasos son pequeos. El software es sencillo puesto que no son necesarios algoritmos de routing.

El nivel de fiabilidad es muy alto dado que pueden fijarse varios caminos alternativos si un enlace falla. El principal inconveniente es el coste. Una red de este tipo con n estaciones tiene (n-1)n/2 enlaces bidireccionales y cada estacin necesita (n-1) tarjetas de interface con la red, una por enlace. El coste y la dificultad de aadir un nuevo nodo son evidente. El envo de un mensaje boadcast exige que se enve a travs de cada enlace. Su uso suele estar restringido a redes pequeas en la que la redundancia es vital.

Conexin parcial o malla parcial

Es una red en la que existen enlaces punto a punto entre pares de estaciones, pero no todos los posibles pares estn conectados. Para algunas comunicaciones ser obligatorio el uso de nodos intermedios. Si cada estacin tiene por lo menos un par de canales disponibles, la fiabilidad del conjunto resulta alta y con un coste relativamente bajo. La seleccin y dimensionado de los enlaces puede hacerse de acuerdo al trfico previsible entre nodos.

Los retardos pueden ser relativamente altos en funcin del nmero de enlaces y del trfico existente, as como del origen y del destino. Es necesario incluir algoritmos de routing. El envo de mensajes broadcast no es fcil de implementar.

Conexin en estrella

Todas las estaciones se conectan mediante un nico enlace a un nodo central. Esto facilita la expansin de la red al ser barato y resulta fcil de configurar. Por el contrario, el funcionamiento del nodo central, que puede ser activo o pasivo, resulta crtico y los retrasos aumentan al tener que circular todos los mensajes a travs de dicho nodo. El riesgo de fallo es pues elevado.

Conexin en rbol o jerrquica o estrella extendida

Es una extensin de la red en estrella y puede considerarse como un conjunto de estrellas cuyos nodos centrales se conectan a otro, de ah que sus propiedades sean semejantes a las de la conexin en estrella. Suele usarse en sistemas de control, puesto que refleja de forma natural la jerarquizacin de diferentes niveles de control: desde la planificacin general hasta el regulador de cada mquina individual. Sin embargo un fallo puede aislar una rama de la red.

Bus Serie

Bsicamente, en un bus se enva un mensaje broadcast a todas las estaciones dado que el medio de transmisin es compartido por todas las estaciones. Para evitar que varias estaciones accedan a la vez al canal es necesario incorporar un mecanismo de acceso y deteccin de colisiones.

El coste de instalacin es bajo, y resulta muy fcil aadir estaciones nuevas. El software de comunicaciones no necesita incluir algoritmos de routing. El medio de transmisin puede ser totalmente pasivo y por lo tanto, bsicamente fiable. Todo esto hace que la conexin en bus resulte muy atractiva para su uso en redes de rea local.

Para aumentar la fiabilidad, puede duplicarse el bus, mientras que la longitud puede aumentarse mediante el uso de repetidores para evitar la atenuacin de la seal. Tambin hay que tener en cuenta que el bus debe ofrecer una gran capacidad para absorber el flujo de datos generados por todas las estaciones.

Conexin en anillo

Cada estacin est unida a su vecina por un enlace unidireccional y la comunicacin sigue ese camino hasta completar el lazo. Tambin es necesario disponer de un mecanismo de acceso al medio.

Es sencillo incorporar nuevas estaciones al anillo aunque el tamao de ste no puede crecer indefinidamente. El software es sencillo al no necesitar algoritmos de encaminamiento. Los retrasos suelen ser pequeos. El fallo de un enlace provoca el fallo de todo el anillo.

Tcnicas de conmutacin en redes

Dada las distintas topologas en red se deduce que no siempre va existir un enlace fsico directo entre dos estaciones. En este caso la red debe establecer las conexiones necesarias para proporcionar un camino fsico o lgico entre las estaciones. Existen dos modelos bsicos: las redes de conmutacin de circuitos y las redes de conmutacin de paquetes, tambin conocidas como redes de almacenamiento y reenvo (store and fordward). En las redes de conmutacin de circuitos, el establecer la comunicacin, los canales fsicos que unen ambos extremos quedan reservados para uso exclusivo hasta que la conexin se libera. En el caso de redes de conmutacin de paquetes, cada nodo intermedio recibe mensajes en forma de paquetes de datos y los almacena hasta que reenva hacia su destino final a otro nodo intermedio.

El modelo de conmutacin de circuitos se basa en las lneas telefnicas, de forma que las estaciones intermedias que intervienen en la conmutacin conectan circuitos de entrada y salida hasta establecer un canal fsico entre ambos extremos. Los nodos intermedios solo intervienen en la creacin y eliminacin del circuito. La subred no necesita proporcionar ningn procesamiento o almacenamiento de los datos que transmite.

La conmutacin de paquetes sigue una filosofa completamente distinta. Es habitual que un mensaje largo se subdivida en otros ms pequeos para su transmisin a travs de la red. En el caso de una red de conmutacin de paquetes, estos paquetes se multiplexan por los distintos canales de comunicacin de un nodo para su envo hacia el destino final. Si el destino no est disponible el mensaje se descarta. La diferencia fundamental, es que en este caso, no existe camino fsico nico y constante durante toda la comunicacin, sino que en funcin de la ocupacin de la red en cada momento los distintos paquetes irn por caminos fsicos distintos haca su destino.

Arquitectura de Red

Para la interconexin de sistemas abiertos se construyen arquitecturas de red. Se define sistema abierto como: Un sistema capaz de interconectarse con otro de acuerdo con normas establecidas. La interconexin de sistemas abiertos: se ocupar del intercambio de informacin entre sistemas abiertos y su objetivo ser la definicin de un conjunto de normas que permitan a dichos sistemas cooperar entre s.

El diseo de una red de ordenadores es un problema suficientemente complejo como para que deba estructurarse si quiere ser resuelto con xito. Como en otros aspectos de la computacin, la tcnica empleada es la divisin en capas o niveles. Estas capas estn jerarquizadas y dividen el problema en partes ms sencillas. Cada capa aade nuevas caractersticas a partir de los servicios que proporciona la capa inmediatamente inferior.

Una capa se implementa mediante un cierto nmero de entidades que llevan a cabo las funciones asignadas a la capa y equivalen a procesos (software) o dispositivos (hardware inteligente). Entidades pertenecientes a capas equivalentes en dos equipos diferentes se llaman entidades homlogas (peers).

Un protocolo es un conjunto de reglas (semnticas y sintcticas) que gobiernan la comunicacin entre entidades de una misma capa. Es decir el protocolo N intercambia informacin con su homloga en la mquina destino, de cara a proporcionar los servicios asignados a esa capa. Para ello, har uso de los servicios que proporciona la capa anterior

El sistema de interconexin est formado por un conjunto de entidades situadas en diferentes capas

Las entidades de una determinada capa N cooperan entre s de acuerdo con un determinado protocolo N

Las entidades de una capa N utilizan los servicios N-1 proporcionados por las entidades de una capa inferior, mediante un acceso a ellos. La estructura de estas capas es desconocida para la capa N, la cual, slo tiene en cuenta los servicios proporcionados, por lo que se ha denominado bloque N-1.

Las entidades de una capa N realizan unas determinadas funciones N, utilizando los servicios.

Una capa, la N, proporcionar a la capa inmediatamente superior, la N+1, una serie de servicios. Para ello puede usar los servicios ofrecidos por la capa N-1. Por ejemplo, a partir de un enlace fsico que puede provocar errores en la transmisin de los datos en la capa N-1, se podra construir un enlace lgico en la capa N con funciones de deteccin y recuperacin de errores, para ofrecer a la capa N+1 un servicio de transmisin de datos libre de errores. Una capa puede ofrecer ms de una clase de servicio. Conviene dejar claro que:

No todas las funciones que realiza una capa deben ser vistas como servicios por la capa siguiente

La especificacin del servicio no detalla la forma en que ste est implementado. De esta forma, un servicio puede ofrecerse con distintas calidades en funcin de la implementacin

Se entiende por arquitectura de red al conjunto de capas y protocolos de capas que constituyen el sistema de comunicaciones.

Segn ISO, el modelo que se ha definido es vlido para configuraciones simples como sera el caso de una lnea punto a punto dedicada. Pero para cubrir configuraciones ms complejas como es el caso de interconexiones a travs de una red pblica de transmisin de datos con nodos intermedios, se elabor otro modelo en el que se ha permitido el encadenamiento entre bloques o capas.

Clasificacin de los servicios de comunicacin

Los servicios ofrecidos por las distintas capas de una arquitectura de red pueden clasificarse en dos categoras: servicios sin conexin o servicios orientados a conexin.

Servicios sin conexin

Un servicio sin conexin es ms fcil de implementar ya que la capa tiene poco que hacer para mejorar el servicio ofrecido por la capa inferior. La capa no tiene que preocuparse de resolver problemas ocasionados por la prdida de mensajes, su duplicacin, o de la llegada de mensajes fuera de secuencia.

El manejo de un mensaje es totalmente independiente de mensajes anteriores y/o posteriores. Cada mensaje puede tener un destino diferente, y por tanto cada uno debe llevar la indicacin completa de su destino.

El tipo de servicio sin conexin ms simple es el datagrama. El receptor no responde al mensaje. Este servicio es denominado en ocasiones enva y reza (sends and reads), ya que el usuario depende de la fiabilidad de la red y no recibe confirmacin de si el mensaje ha sido o no recibido. Un servicio de datagramas suele ofrecer la posibilidad de transmisiones broadcast y multicast.

Una mejora evidente sobre el servicio de datagramas es el datagrama con acuse de recibo. En este caso, la capa que ofrece el servicio proporciona una respuesta para cada mensaje enviado a travs de la misma. La confirmacin del mensaje no contiene datos del receptor puesto que el acuse de recibo es generado por la propia capa. Aunque el usuario que enva la informacin sabe si el mensaje lleg o no a la estacin, el servicio no evita la prdida, duplicacin o salida de secuencia del mensaje ya que no confirma que la capa homloga haya aceptado finalmente el mensaje.

Un servicio sin conexin alternativo es el servicio de pregunta/respuesta (request/reply), en el que el usuario que enva la informacin emplea un datagrama simple y espera a que el receptor le enve la confirmacin de que lo ha aceptado

Servicios orientados a conexin

El servicio se model basndose en el sistema telefnico. En este caso, el usuario del servicio establece una conexin con el destinatario, la usa y despus la libera. El aspecto fundamental es que una vez establecida la conexin, sta es similar a un tubo: el que enva introduce objetos por un extremo y el receptor los recoge, en el mismo orden, por el otro extremo.

La direccin completa del destinatario debe ser conocida para el establecimiento de comunicacin. Despus, un identificador de la conexin sirve para identificar al usuario remoto durante la transferencia de datos. Las fases de establecimiento pueden usarse para negociar la calidad del servicio o cualquier otra opcin disponible.

La forma ms comn de los servicios orientados a conexin son las conexiones libres de errores. Tras el establecimiento de la conexin, cada usuario puede enviar diferentes mensajes que llevan al otro en la misma secuencia. Cualquier error que no pueda recuperar la capa automticamente se transmite a ambos extremos como una prdida de conexin. Debido a la similitud del funcionamiento con el caso de la conmutacin de circuitos, este servicio se denomina en ocasiones servicio de circuito virtual. Este tipo de conexin es adecuado para aplicaciones como la transferencia de ficheros o sesiones de terminal remoto. Debido a lo costoso del establecimiento del circuito, suele ser habitual que se limite el nmero mximo de conexiones simultneas que se puedan establecer.

El modelo OSI

Durante las ltimas dos dcadas ha habido un enorme crecimiento en la cantidad y tamao de las redes. Muchas de ellas sin embargo, se desarrollaron utilizando implementaciones de hardware y software diferentes. Como resultado, muchas de las redes eran incompatibles y se volvi muy difcil para las redes que utilizaban especificaciones distintas poder comunicarse entre s. Para solucionar este problema, la Organizacin Internacional para la Normalizacin (ISO) realiz varias investigaciones acerca de los esquemas de red. La ISO reconoci que era necesario crear un modelo de red que pudiera ayudar a los diseadores de red a implementar redes que pudieran comunicarse y trabajar en conjunto (interoperabilidad) y por lo tanto, elaboraron el modelo de referencia OSI en 1984.

El modelo de referencia OSI es el modelo principal para las comunicaciones por red. Aunque existen otros modelos, en la actualidad la mayora de los fabricantes de redes relacionan sus productos con el modelo de referencia OSI, especialmente cuando desean ensear a los usuarios cmo utilizar sus productos. Los fabricantes consideran que es la mejor herramienta disponible para ensear cmo enviar y recibir datos a travs de una red.

El modelo de referencia OSI permite que los usuarios vean las funciones de red que se producen en cada capa.

Ms importante an, el modelo de referencia OSI es un marco que se puede utilizar para comprender cmo viaja la informacin a travs de una red. Adems, puede usar el modelo de referencia OSI para visualizar cmo la informacin o los paquetes de datos viajan desde los programas de aplicacin (por ej., hojas de clculo, documentos, etc.), a travs de un medio de red (por ej., cables, etc.), hasta otro programa de aplicacin ubicado en otra computadora de la red, aun cuando el transmisor y el receptor tengan distintos tipos de medios de red.

En el modelo de referencia OSI, hay siete capas numeradas, cada una de las cuales ilustra una funcin de red especfica. Esta divisin de las funciones de networking se denomina divisin en capas. Si la red se divide en estas siete capas, se obtienen las siguientes ventajas:

Divide la comunicacin de red en partes ms pequeas y sencillas.

Normaliza los componentes de red para permitir el desarrollo y el soporte de los productos de diferentes fabricantes.

Permite a los distintos tipos de hardware y software de red comunicarse entre s.

Impide que los cambios en una capa puedan afectar las dems capas, para que se puedan desarrollar con ms rapidez.

Divide la comunicacin de red en partes ms pequeas para simplificar el aprendizaje.

Las siete capas del modelo de referencia OSI

El problema de trasladar informacin entre computadores se divide en siete problemas ms pequeos y de tratamiento ms simple en el modelo de referencia OSI. Cada uno de los siete problemas ms pequeos est representado por su propia capa en el modelo. Las siete capas del modelo de referencia OSI son:

Capa 7: La capa de aplicacin

Capa 6: La capa de presentacin

Capa 5: La capa de sesin

Capa 4: La capa de transporte

Capa 3: La capa de red

Capa 2: La capa de enlace de datos

Capa 1: La capa fsica

Cada capa individual del modelo OSI tiene un conjunto de funciones que debe realizar para que los paquetes de datos puedan viajar en la red desde el origen hasta el destino. A continuacin, presentamos una breve descripcin de cada capa del modelo de referencia OSI.

Capa 7: La capa de aplicacin

La capa de aplicacin es la capa del modelo OSI ms cercana al usuario; suministra servicios de red a las aplicaciones del usuario. Difiere de las dems capas debido a que no proporciona servicios a ninguna otra capa OSI, sino solamente a aplicaciones que se encuentran fuera del modelo OSI. Algunos ejemplos de aplicaciones son los programas de hojas de clculo, de procesamiento de texto y los de las terminales bancarias. La capa de aplicacin establece la disponibilidad de los potenciales socios de comunicacin, sincroniza y establece acuerdos sobre los procedimientos de recuperacin de errores y control de la integridad de los datos.

Capa 6: La capa de presentacin

La capa de presentacin garantiza que la informacin que enva la capa de aplicacin de un sistema pueda ser leda por la capa de aplicacin de otro. De ser necesario, la capa de presentacin traduce entre varios formatos de datos utilizando un formato comn

Capa 5: La capa de sesin

Como su nombre lo implica, la capa de sesin establece, administra y finaliza las sesiones entre dos hosts que se estn comunicando. La capa de sesin proporciona sus servicios a la capa de presentacin. Tambin sincroniza el dilogo entre las capas de presentacin de los dos hosts y administra su intercambio de datos. Adems de regular la sesin, la capa de sesin ofrece disposiciones para una eficiente transferencia de datos, clase de servicio y un registro de excepciones acerca de los problemas de la capa de sesin, presentacin y aplicacin.

Capa 4: La capa de transporte

La capa de transporte segmenta los datos originados en el host emisor y los reensambla en un flujo de datos dentro del sistema del host receptor. El lmite entre la capa de transporte y la capa de sesin puede imaginarse como el lmite entre los protocolos de aplicacin y los protocolos de flujo de datos. Mientras que las capas de aplicacin, presentacin y sesin estn relacionadas con asuntos de aplicaciones, las cuatro capas inferiores se encargan del transporte de datos.

La capa de transporte intenta suministrar un servicio de transporte de datos que asla las capas superiores de los detalles de implementacin del transporte. Especficamente, temas como la confiabilidad del transporte entre dos hosts es responsabilidad de la capa de transporte. Al proporcionar un servicio de comunicaciones, la capa de transporte establece, mantiene y termina adecuadamente los circuitos virtuales. Al proporcionar un servicio confiable, se utilizan dispositivos de deteccin y recuperacin de errores de transporte.

Capa 3: La capa de red

La capa de red es una capa compleja que proporciona conectividad y seleccin de ruta entre dos sistemas de hosts que pueden estar ubicados en redes geogrficamente distintas.

Capa 2: La capa de enlace de datos

La capa de enlace de datos proporciona trnsito de datos confiable a travs de un enlace fsico. Al hacerlo, la capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento fsico (comparado con el lgico), la topologa de red, el acceso a la red, la notificacin de errores, entrega ordenada de tramas y control de flujo.

Capa 1: La capa fsica

La capa fsica define las especificaciones elctricas, mecnicas, de procedimiento y funcionales para activar, mantener y desactivar el enlace fsico entre sistemas finales. Las caractersticas tales como niveles de voltaje, temporizacin de cambios de voltaje, velocidad de datos fsicos, distancias de transmisin mximas, conectores fsicos y otros atributos similares son definidas por las especificaciones de la capa fsica.

Encapsulamiento

Todas las comunicaciones de una red parten de un origen y se envan a un destino, y que la informacin que se enva a travs de una red se denomina datos o paquete de datos. Si un computador (host A) desea enviar datos a otro (host B), en primer trmino los datos deben empaquetarse a travs de un proceso denominado encapsulamiento.

El encapsulamiento rodea los datos con la informacin de protocolo necesaria antes de que se una al trnsito de la red. Por lo tanto, a medida que los datos se desplazan a travs de las capas del modelo OSI, reciben encabezados, informacin final y otros tipos de informacin

Para ver cmo se produce el encapsulamiento, examine la forma en que los datos viajan a travs de las capas como lo ilustra la siguiente figura. Una vez que se envan los datos desde el origen, como se describe en la siguiente figura, viajan a travs de la capa de aplicacin y recorren todas las dems capas en sentido descendiente. Como puede ver, el empaquetamiento y el flujo de los datos que se intercambian experimentan cambios a medida que las redes ofrecen sus servicios a los usuarios finales. Como lo muestran las figuras, las redes deben realizar los siguientes cinco pasos de conversin a fin de encapsular los datos:

1. Crear los datos. Cuando un usuario enva un mensaje de correo electrnico, sus caracteres alfanumricos se convierten en datos que pueden recorrer la internetwork.

2. Empaquetar los datos para ser transportados de extremo a extremo. Los datos se empaquetan para ser transportados por la internetwork. Al utilizar segmentos, la funcin de transporte asegura que los hosts del mensaje en ambos extremos del sistema de correo electrnico se puedan comunicar de forma confiable.

3. Anexar (agregar) la direccin de red al encabezado. Los datos se colocan en un paquete o datagrama que contiene el encabezado de red con las direcciones lgicas de origen y de destino. Estas direcciones ayudan a los dispositivos de red a enviar los paquetes a travs de la red por una ruta seleccionada.

4. Anexar (agregar) la direccin local al encabezado de enlace de datos. Cada dispositivo de la red debe poner el paquete dentro de una trama. La trama le permite conectarse al prximo dispositivo de red conectado directamente en el enlace. Cada dispositivo en la ruta de red seleccionada requiere el entramado para poder conectarse al siguiente dispositivo.

5. Realizar la conversin a bits para su transmisin. La trama debe convertirse en un patrn de unos y ceros (bits) para su transmisin a travs del medio (por lo general un cable). Una funcin de temporizacin permite que los dispositivos distingan estos bits a medida que se trasladan por el medio. El medio en la internetwork fsica puede variar a lo largo de la ruta utilizada. Por ejemplo, el mensaje de correo electrnico puede originarse en una LAN, cruzar el backbone de un campus y salir por un enlace WAN hasta llegar a su destino en otra LAN remota. Los encabezados y la informacin final se agregan a medida que los datos se desplazan a travs de las capas del modelo OSI.

Nombres de los datos en cada capa del modelo OSI

Para que los paquetes de datos puedan viajar desde el origen hasta su destino, cada capa del modelo OSI en el origen debe comunicarse con su capa igual en el lugar destino. Esta forma de comunicacin se conoce como comunicaciones de par-a-par. Durante este proceso, cada protocolo de capa intercambia informacin, que se conoce como unidades de datos de protocolo (PDU), entre capas iguales. Cada capa de comunicacin, en el computador origen, se comunica con un PDU especfico de capa y con su capa igual en el computador destino como lo ilustra la siguiente figura.

Los paquetes de datos de una red parten de un origen y se envan a un destino. Cada capa depende de la funcin de servicio de la capa OSI que se encuentra debajo de ella. Para brindar este servicio, la capa inferior utiliza el encapsulamiento para colocar la PDU de la capa superior en su campo de datos, luego le puede agregar cualquier encabezado e informacin final que la capa necesite para ejecutar su funcin. Posteriormente, a medida que los datos se desplazan hacia abajo a travs de las capas del modelo OSI, se agregan encabezados e informacin final adicionales. Despus de que las Capas 7, 6 y 5 han agregado la informacin, la Capa 4 agrega ms informacin. Este agrupamiento de datos, la PDU de Capa 4, se denomina segmento.

Por ejemplo, la capa de red presta un servicio a la capa de transporte y la capa de transporte presenta datos al subsistema de internetwork. La tarea de la capa de red consiste en trasladar esos datos a travs de la internetwork. Ejecuta esta tarea encapsulando los datos y agregando un encabezado, con lo que crea un paquete (PDU de Capa 3). Este encabezado contiene la informacin necesaria para completar la transferencia, como por ejemplo, las direcciones lgicas origen y destino.

La capa de enlace de datos suministra un servicio a la capa de red. Encapsula la informacin de la capa de red en una trama (la PDU de Capa 2); el encabezado de la trama contiene informacin (por ej., direcciones fsicas) que es necesaria para completar las funciones de enlace de datos. La capa de enlace de datos suministra un servicio a la capa de red encapsulando la informacin de la capa de red en una trama.

La capa fsica tambin suministra un servicio a la capa de enlace de datos. La capa fsica codifica los datos de la trama de enlace de datos en un patrn de unos y ceros (bits) para su transmisin a travs del medio (generalmente un cable) en la Capa 1.

Comparacin del modelo OSI y el modelo TCP/IPEl modelo de referencia TCP/IP

Aunque el modelo de referencia OSI sea universalmente reconocido, el estndar abierto de Internet desde el punto de vista histrico y tcnico es el Protocolo de control de transmisin/Protocolo Internet (TCP/IP). El modelo de referencia TCP/IP y la pila de protocolo TCP/IP hacen que sea posible la comunicacin entre dos computadores, desde cualquier parte del mundo, a casi la velocidad de la luz. El modelo TCP/IP tiene importancia histrica, al igual que las normas que permitieron el desarrollo de la industria telefnica, de energa elctrica, el ferrocarril, la televisin y las industrias de vdeos.

Las capas del modelo de referencia TCP/IP

El Departamento de Defensa de EE.UU. (DoD) cre el modelo TCP/IP porque necesitaba una red que pudiera sobrevivir ante cualquier circunstancia, incluso una guerra nuclear. Para brindar un ejemplo ms amplio, supongamos que el mundo est en estado de guerra, atravesado en todas direcciones por distintos tipos de conexiones: cables, microondas, fibras pticas y enlaces satelitales. Imaginemos entonces que se necesita que fluya la informacin o los datos (organizados en forma de paquetes), independientemente de la condicin de cualquier nodo o red en particular de la internetwork (que en este caso podran haber sido destruidos por la guerra). El DoD desea que sus paquetes lleguen a destino siempre, bajo cualquier condicin, desde un punto determinado hasta cualquier otro. Este problema de diseo de difcil solucin fue lo que llev a la creacin del modelo TCP/IP, que desde entonces se transform en el estndar a partir del cual se desarroll Internet.

A medida que obtenga ms informacin acerca de las capas, tenga en cuenta el propsito original de Internet; esto le ayudar a entender por qu motivo ciertas cosas son como son. El modelo TCP/IP tiene cuatro capas: la capa de aplicacin, la capa de transporte, la capa de Internet y la capa de acceso de red. Es importante observar que algunas de las capas del modelo TCP/IP poseen el mismo nombre que las capas del modelo OSI. No confunda las capas de los dos modelos, porque la capa de aplicacin tiene diferentes funciones en cada modelo.

Capa de aplicacin

Los diseadores de TCP/IP sintieron que los protocolos de nivel superior deberan incluir los detalles de las capas de sesin y presentacin. Simplemente crearon una capa de aplicacin que maneja protocolos de alto nivel, aspectos de representacin, codificacin y control de dilogo. El modelo TCP/IP combina todos los aspectos relacionados con las aplicaciones en una sola capa y garantiza que estos datos estn correctamente empaquetados para la siguiente capa.

Capa de transporte

La capa de transporte se refiere a los aspectos de calidad del servicio con respecto a la confiabilidad, el control de flujo y la correccin de errores. Uno de sus protocolos, el protocolo para el control de la transmisin (TCP), ofrece maneras flexibles y de alta calidad para crear comunicaciones de red confiables, sin problemas de flujo y con un nivel de error bajo. TCP es un protocolo orientado a la conexin. Mantiene un dilogo entre el origen y el destino mientras empaqueta la informacin de la capa de aplicacin en unidades denominadas segmentos. Orientado a la conexin no significa que el circuito exista entre los computadores que se estn comunicando (esto sera una conmutacin de circuito). Significa que los segmentos de Capa 4 viajan de un lado a otro entre dos hosts para comprobar que la conexin exista lgicamente para un determinado perodo. Esto se conoce como conmutacin de paquetes.

Capa de Internet

El propsito de la capa de Internet es enviar paquetes origen desde cualquier red en la internetwork y que estos paquetes lleguen a su destino independientemente de la ruta y de las redes que recorrieron para llegar hasta all. El protocolo especfico que rige esta capa se denomina Protocolo Internet (IP).

En esta capa se produce la determinacin de la mejor ruta y la conmutacin de paquetes. Esto se puede comparar con el sistema postal. Cuando enva una carta por correo, usted no sabe cmo llega a destino (existen varias rutas posibles); lo que le interesa es que la carta llegue.

Capa de acceso de red

El nombre de esta capa es muy amplio y se presta a confusin. Tambin se denomina capa de host a red. Es la capa que se ocupa de todos los aspectos que requiere un paquete IP para realizar realmente un enlace fsico y luego realizar otro enlace fsico. Esta capa incluye los detalles de tecnologa LAN y WAN y todos los detalles de la capa fsica y de enlace de datos del modelo OSI.

Comparacin entre el modelo OSI y el modelo TCP/IP

Similitudes

Ambos se dividen en capas

Ambos tienen capas de aplicacin, aunque incluyen servicios muy distintos

Ambos tienen capas de transporte y de red similares

Se supone que la tecnologa es de conmutacin por paquetes (no de conmutacin por circuito)

Los profesionales de networking deben conocer ambos

Diferencias

TCP/IP combina las funciones de la capa de presentacin y de sesin en la capa de aplicacin

TCP/IP combina las capas de enlace de datos y la capa fsica del modelo OSI en una sola capa

TCP/IP parece ser ms simple porque tiene menos capas

Los protocolos TCP/IP son los estndares en torno a los cuales se desarroll la Internet, de modo que la credibilidad del modelo TCP/IP se debe en gran parte a sus protocolos. En comparacin, las redes tpicas no se desarrollan normalmente a partir del protocolo OSI, aunque el modelo OSI se usa como gua.

Uso de los modelos OSI y TCP/IP

Aunque los protocolos TCP/IP representan los estndares en base a los cuales se ha desarrollado la Internet, este currculum utiliza el modelo OSI por los siguientes motivos:

Es un estndar mundial, genrico, independiente de los protocolos.

Es ms detallado, lo que hace que sea ms til para la enseanza y el aprendizaje.

Al ser ms detallado, resulta de mayor utilidad para el diagnstico de fallas. Muchos profesionales de networking tienen distintas opiniones con respecto al modelo que se debe usar. Usted debe familiarizarse con ambos modelos. Utilizar el modelo OSI como si fuera un microscopio a travs del cual se analizan las redes, pero tambin utilizar los protocolos de TCP/IP a lo largo del currculum.

Recuerde que existe una diferencia entre un modelo (es decir, capas, interfaces y especificaciones de protocolo) y el protocolo real que se usa en networking. Usted usar el modelo OSI y los protocolos TCP/IP.

Se concentrar en TCP como un protocolo de Capa 4 de OSI, IP como un protocolo de Capa 3 de OSI y Ethernet como una tecnologa de las Capas 2 y 1.