Unidad 3. Modelos y Protocolos de Red

Fundamentos de redes

Unidad 3. Modelos y protocolos de Red

Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología | Telemática 1

Área de Ciencias Exactas, Ingenierías y Tecnológicas

Cuatrimestre CUATRO

Programa de la asignatura:

Fundamentos de Redes

Clave

220920415/210920415

Octubre de 2011




Unidad 3. Modelos y protocoles de Red

Presentación de la unidad

El objetivo del estudio de esta unidad es que el estudiante comprenda, conozca e

identifique los estándares que existen en el entorno de modelos y protocolos de rede

para intercambio de información, se mencionan y se explican los principales estándares

que actualmente rigen en el mundo. También se introduce al tema de los protocolos, las

funciones que desempeña porque son importantes, Así mismo, se explica la arquitectura

del modelo de referencia OSI y TCP por el impacto que han tenido en el desarrollo de las

TIC en referencia a los dispositivos físicos y características de transmisión, capacidad de

canales y frecuencia de medios que has estudiado en las unidades anteriores.

La presente unidad se complementa con actividades teóricas, así como un caso que

permite al estudiante una mejor comprensión de cada tema. Las actividades ayudan a

complementar los logros de aprendizaje.

Propósitos

Al finalizar la unidad

1. Se identificaran los modelos de referencia de transmisión de datos.

2. Se asociaran la arquitectura del modelo OSI con algún modelo de transmisión de

datos.

3. Identificar las características y funciones de un protocolo de red.

Competencia específica

Discriminar estándares de comunicación para determinar condiciones de envío de

información mediante protocolos de comunicación con modelos y estándares ya

preestablecidos.

3.1. Normas de Red

No todos los dispositivos de red son del mismo fabricantes, ni usan el mismo voltaje, ni

pertenece al mismo país, por lo que, para comunicarse entre ellos, se necesitan reglas de

comunicación llamadas protocolos.

Es decir un protocolo es el conjunto de normas que regulan la comunicación

(establecimiento, mantenimiento y cancelación) entre los distintos componentes de una




red de computadoras. Existen dos tipos de protocolos: protocolos de bajo nivel y

protocolos de red:

Los protocolos de bajo nivel controlan la forma en que las señales se transmiten

por el cable o medio físico.

Los protocolos de red organizan la información (controles y datos) para su

transmisión por el medio físico a través de los protocolos de bajo nivel.

A manera de ejemplo y como una manera gráfica se representa el nivel de jerarquía en la

relación: estándar – protocolo – norma.

En ocasiones la relación podrá ser estándar –norma. Lo que quiere decir que no siempre

en la relación entre norma y estándar habrá un protocolo.

Estándar

Protocolo

Norma

Estándar

Norma




En las redes existen protocolos para cualquier tipo de comunicación, por ejemplo: correo

electrónico, transferencia de archivos, mensajería instantánea, ver una página web, etc.

A estos tipos de comunicación se les llama servicios. Un servicio son acciones que

puede llevar a cabo un componente dentro de la red. Para proporcionar un servicio se

requieren servidores específicos para cada uno de ellos, entre los más conocidos están

los de Web (http, htpps), de correo electrónico (smtp, pop, imap, smtps, pops), de

videoconferencias, de mensajería instantánea, de telefonía de Intenet (VoIP), de Chat

(IRC), etc.

A manera de ejemplo se muestra un diagrama de relación estándar – protocolo – norma

utilizando el modelo OSI que se estudiará más adelante;

Las normas que dictan la comunicación e interacción entre computadoras se les llama

protocolos o estándares. Los estándares de comunicación han sido establecidos por

organismos, asociaciones y/o instituciones, a continuación mencionaremos algunas de las

más importantes.




Estándares

ANSI (American National Standards Institute, Instituto Nacional Americano

de Estándares). Es una organización privada sin fines de lucro, que permiten la

estandarización de productos, servicios, procesos, sistemas y personal. Es el

representante de ISO e IEC. Entre sus estándares más conocidos se encuentra el

código ASCII y los subconjuntos de lenguajes de programación como ANSII C.

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers, Instituto de Ingenieros

Electricistas y Electrónicos). Asociación mundial técnico-profesional sin fines de

lucro, que aporta criterios de estandarización de dispositivos eléctricos y

electrónicos. Estándares conocidos son el WI-FI n (IEEE 802.1 ln).

ISO (International Organization for Standardization, Organización para la

Estandarización). Es una organización internacional (163 países), que regula una

serie de normas para fabricación, comercio y comunicación, en todas las ramas

industriales excepto la electrónica y eléctrica. Entre las normas ISO más usadas

son: las medidas de papel (ISO 216; DIN-A4, etc), nombre de lenguas (ISO 639),

sistemas de calidad (ISO 9000, 9001 Y 9004), de gestión medioambiental (ISO

14,000).

Se conoce por ISO tanto a la Organización como a las normas establecidas por la

misma para estandarizar los procesos de producción y control en empresas y

organizaciones internacionales.




IETF (Internet Engineering Task Force, Grupo de Trabajo de Ingeniería de

Internet). Organización internacional sin fines de lucro abierta (todo el mundo

puede participar), que tiene como como objetivos el contribuir a la ingeniería de

Internet, actuando en diversas áreas, como transporte, encaminamiento,

seguridad. Para conocer algún tipo de protocolo o servicio de internet se debemos

consultar a la RFC (Request For Comments). Los RFC son utilizados para los

protocolos de SMTP, MIME, HTTP, HTTPS, POP3, etc.

ITU (Internacional Telecommunication Union, Unión Internacional de

Telecomunicaciones). Organismo de las Naciones Unidas encargado de regular

las telecomunicaciones entre las distintas administraciones y empresas

operadoras. Regula las telecomunicaciones, radiocomunicaciones y sus

desarrollos.

Ejemplos de protocolos asociados a estándares

Organización Protocolo Descripción breve del protocolo

ANSI ASCII Código Americano Estandarizado para el Intercambio de Información

IEEE WI-FI n (IEEE 802.11 n) Estándar que mejora significativamente el rendimiento de la red con un incremento significativo en la velocidad máxima de transmisión de 54 Mbps a un máximo de 600 Mbps

ISO ISO 216 Especifica los formatos de papel

ISO 639 Da códigos para lenguas y grupos o familias de

http://es.wikipedia.org/wiki/Formato_de_papel




lenguas

ISO 9000 Conjunto de normas sobre calidad y gestión continua de calidad

IETF RFC SMTP Protocolo Simple de Transferencia de Correo

MIME Es un estándar que clasifica los recursos y provee información (a los programas) acerca de cómo manejarlos

HTTP El protocolo de transferencia es el sistema mediante el cual se transfiere información entre los servidores y los clientes

HTTPS Versión de http para la transferencia segura de información

POP3 Estándar para recibir mensajes de e-mail.

ITU ITU-T H.323 Estándar para el despliegue de servicios multimedia (Voz, video, Datos)

3.1.1. Necesidad de reglas

Como se mencionó en el tema anterior, para que exista una comunicación es necesario

que exista un conjunto de reglas, denominadas protocolos. A su vez los protocolos

pertenecen a un estándar, por lo tanto, para cada medio existe un protocolo diferente, los

protocolos determinan el formato, la sincronización, la secuencia y el control de errores en

la comunicación.

Para que exista una comunicación de un host a través de la red, hacia otro host, se

requiere de la interacción de una gran cantidad de protocolos diferentes. Las suites de

protocolos son conjuntos de reglas que funcionan conjuntamente para realizar una función

de comunicación. Estos protocolos se implementan en el software y hardware que utiliza

cada host y dispositivo de red.

Los protocolos controlan todo lo relacionado con la comunicación, que incluye lo

siguiente:

Cómo se construye la red física

Cómo los host se conectan a la red

Formato o estructura del mensaje para su transmisión

Cuáles son los métodos por el cual los dispositivos envían y/o reciben datos

Cómo y cuándo se manejan los errores

http://www.masadelante.com/faq-servidor.htm




Capas

El concepto de capas o niveles se utiliza para describir la comunicación entre dos

dispositivos. Muchas redes están organizadas como una serie de capas o niveles, cada

una construida sobre la inferior. Sin embargo, en todas las redes el propósito de cada

capa es ofrecer ciertos servicios a las capas superiores de modo que no tengan que

preocuparse en cómo se implementan en la capa correspondiente.

Entonces las capas inferiores reciben datos, para procesar y ofrecer un resultado a la

capa superior. En este proceso se pueden modificar, corregir, encapsular, ampliar, etc.,

esos datos o paquetes; pero en la mayoría de los casos ese proceso se simplifica a añadir

cabeceras o información de control de datos que reciben, sin preocuparse de su

contenido.

Los protocolos pueden ser específicos de un fabricante por ejemplo el protocolo Appletalk

y Appleshare exclusivos de APPLE o pueden ser utilizados por distintas organizaciones

por ejemplo SMBs (Bloques de mensajes del servidor) de Microsoft y clientes o

redirectores con permiso del propietario, Otros, sólo se pueden implementar en equipos

fabricados por el proveedor propietario.

En la capa 1 está definido el medio físico a través del cual ocurre la comunicación. En

cada par de capas adyacentes hay una interfaz. La interfaz define cuáles operaciones y

servicios ofrece la capa inferior a la superior.

Modelo OSI

El conjunto de capas y protocolos recibe el nombre de arquitectura de red. Las

especificaciones de una arquitectura deben contener la información necesaria para que

cada capa obedezca en forma correcta al protocolo apropiado. La lista de protocolos se

llama pila de protocolos.

Transmisión binaria (cables, conectores velocidades de transmisión)

Control directo de enlaces, acceso a medios

Dirección de red y determinación de mejor ruta

Conexiones de extremo a extremo

Comunicación entre hosts

Representación de datos

Procesos de red a aplicación

Procesos de red a aplicacion






Una analogía que nos ayudará a comprender la comunicación multicapas:

Imagina a dos filósofos (capa 3), uno de los cuales habla flamenco e inglés y el

otro habla chino y francés. Ya que no tienen un idioma en común, cada uno

contrata a un traductor (capa2), cada uno de los cuales, establecen contacto con

una secretaria (capa 1). El filósofo 1 desea comunicar que le gustan los conejos.

Para hacerlo, necesita a su traductor para que traduzca el mensaje, “I like rabbits”.

Los traductores acuerdan el uso del idioma, holandés, así que el mensaje se

convierte en “ik hou van konijnen”.

A continuación, el traductor entrega el mensaje a su secretaria para que lo

transmita, por ejemplo por fax (el protocolo de la capa 1). Cuando el mensaje llega,

se traduce al francés y se pasa al traductor para que le enviara el mensaje al

filósofo 2. Observe que cada protocolo es independiente por completo a los otros.

Los traductores pueden cambiar de idioma, siempre que ambos estén de acuerdo.

De igual manera las secretarias pueden cambiar el medio de comunicación físico,

ya sea por fax, correo electrónico, o teléfono sin necesidad de informar a las capas

superiores.

Actividad 1. Reglas y Normas

Esta es la primer actividad de la tercera unidad. El punto a destacar es que argumentes

el uso de reglas y normas para la transmisión de información.

Para esto con el software de tu preferencia:

1. Realiza un diagrama de red en el que mediante una situación que tu plantees,

hagas evidente el uso de reglas y normas en relación a la transmisión de

información en una red.

1. Guarda tu archivo y envíalo para su revisión a tu Facilitador(a).

FRE_U3_A1_XXYZ, espera las retroalimentaciones.

Filósofos

Traductores

Secretaria




3.1.2. Estándares

Un estándar, según la ISO "son acuerdos documentados que contienen especificaciones

técnicas u otros criterios precisos para ser usados consistentemente como reglas, guías o

definiciones de características para asegurar que los materiales, productos, procesos y

servicios cumplan con su propósito". Por lo tanto un estándar de telecomunicaciones "es

un conjunto de normas y recomendaciones técnicas que regulan la transmisión en los

sistemas de comunicaciones" (Martínez, 1999).

Tipos de Estándares

Existen tres tipos de estándares: de facto, de jure y los propietarios. Los estándares de

facto son aquellos que tienen una alta penetración y aceptación en el mercado, pero aún

no son oficiales. Un estándar de jure u oficial, en cambio, es definido por grupos u

organizaciones oficiales tales como la ITU, ISO, ANSI, entre otras. Los estándares

propietarios que son propiedad absoluta de una corporación o entidad y su uso todavía no

logra una alta penetración en el mercado (Martínez, 1999).

Tipos de organizaciones de estándares

Básicamente, existen dos tipos de organizaciones que definen estándares: Las

organizaciones oficiales y los consorcios de fabricantes.

El primer tipo de organismo está integrado por consultores independientes, integrantes de

departamentos o secretarías de estado de diferentes países u otros individuos. Ejemplos

de este tipo de organizaciones son la ITU, ISO, ANSI, IEEE, IETF, IEC, entre otras.

Los consorcios de fabricantes están integrados por compañías fabricantes de equipo de

comunicaciones o desarrolladores de software que conjuntamente definen estándares

para que sus productos entren al mercado de las telecomunicaciones y redes (ATM

Forum, Frame Relay Forum, Gigabit Ethernet Alliance, ADSL Forum, etc.). Una ventaja de

los consorcios es que pueden llevar más rápidamente los beneficios de los estándares

promulgados al usuario final, mientras que las organizaciones oficiales tardan más tiempo

en liberarlos (Martínez, 1999).

Estándares de Red (IEEE)

5

En 1980 el IEEE comenzó un proyecto llamado estándar 802 basado en conseguir un

modelo para permitir la intercomunicación de computadoras para la mayoría de los

fabricantes. Para ello se enunciaron una serie de normalizaciones que con el tiempo han

sido adaptadas como normas internacionales por la ISO. El protocolo 802 está dividido

según las funciones necesarias para el desempeño de las LAN. Cada división se




identifica por un número: 802.x:

802.1 Definición Internacional de Redes. Define la relación entre los estándares 802 del

IEEE y el Modelo de Referencia para Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI) de la ISO

(Organización Internacional de Estándares).

802.2 Control de Enlaces Lógicos. Estándar que describe la parte superior de la capa de

enlace de datos que usa el protocolo LLC (Logical Link Control).

802.3 Redes CSMA/CD. Estándar que incluye el formato del paquete de datos para

Ethernet, el cableado a usar y el máximo de distancia alcanzable para este tipo de redes.

Describe una LAN usando una topología de bus, con un método de acceso al medio

llamado CSMA/CD y un cableado coaxial de banda base de 50 ohms capaz de manejar

datos a una velocidad de 10 Mbps (López, s.f.).

802.4 Redes Token Bus. Hace referencia al método de acceso de Token pero para una

red con topología de anillo, o también conocida como Token Bus. Token Bus consiste en

un cable principal denominado bus, generalmente coaxial, al cual todos los equipos se

conectan mediante un adaptador que tiene forma de “T”; existe otra técnica que permite

conectarse mediante un “cable de bajada” al cable principal. En los extremos del bus hay

una resistencia llamada terminador. En esta topología todos los mensajes pasan por el

bus y llegan a todos los equipos conectados (López, s.f.).

802.5 Redes Token Ring. Este estándar define una red con topología de anillo la cual usa

token (paquete de datos) para transmitir información. En una estación de trabajo la cual

envía un mensaje lo sitúa dentro de un token y lo direcciona específicamente a un

destino, la estación destino copia el mensaje y lo envía a un token de regreso a la

estación origen la cual borra el mensaje y pasa el token a la siguiente estación (López,

s.f.).

802.6 Redes de Área Metropolitana (MAN). Basado en la topología propuesta por la

University of Western Australia, conocida como DQDB (Distributed Queue Dual Bus)

utiliza un bus dual de fibra óptica como medio de transmisión. Ambos buses son

unidireccionales, y en contra sentido. Con esta tecnología el ancho de banda es

distribuido entre los usuarios, de acuerdo con la demanda que existe, en proceso

conocido como inserción de ranuras temporales. Puesto que puede llevar transmisión de

datos síncronos y asíncronos, soporta aplicaciones de video, voz y datos.

802.7 Grupo Asesor Técnico de Anchos de Banda. Este comité provee consejos técnicos

a otros subcomités en técnicas sobre anchos de banda de redes (López, s.f.).

802.8 Grupo Asesor Técnico de Fibra Óptica. Provee consejo a otros subcomités en




redes por fibra óptica como una alternativa a las redes basadas en cable de cobre. Los

estándares propuestos están todavía bajo desarrollo (López, s.f.).

802.9 Redes Integradas de Datos y Voz. Comité para la integración de voz y datos IVD

(Integrated Voice and Data) en la red ISDN. También para ISLAN (Integrated Service

LAN) para voz conmutada o en paquetes sobre LAN 802.3.

802.10 Grupo Asesor Técnico de Seguridad en Redes. Grupo que trabaja en la definición

de un modelo normalizado de seguridad que opera sobre distintas redes e incorpora

métodos de autenticación y cifrado.

802.11 Redes Inalámbricas. Este estándar define y gobierna las redes de área local

inalámbricas (WLAN) que operan en el espectro de 2.4 GHz y fue definida en 1997. El

estándar original especificaba la operación a 1 y 2 Mbps usando tres tecnologías

diferentes:

Frecuency Hopping Spread Spectrum (FHSS)

Direct Secuence Spread Spectrum (DSSS)

Infrarojos (IR)

El estándar original aseguraba la interoperabilidad entre equipos de comunicación dentro

de cada una de estas tecnologías inalámbricas, pero no entre las tres tecnologías. Desde

entonces, muchos estándares han sido definidos dentro de la especificación IEEE 802.11

que permiten diferentes velocidades de operación. El estándar IEEE 802.11b permite

operar hasta 11 Mbps y el 802.11ª, que opera a una frecuencia mucho mayor (5GHz),

permite hasta 54 Mbps.

802.12 Prioridad de Demanda (100VG-ANYLAN). Comité para formar el estándar de 100

base VG que sustituye CSMA/CD por asignación de prioridades.

802.15. Grupo de trabajo especializado en redes inalámbricas de área personal (wireless

personal area networks, WPAN). Se divide en cinco subgrupos, del 1 al 5. Los

estándares que desarrolla definen redes tipo PAN o HAN, centradas en distancias cortas.

Al igual que Bluetooth o ZigBee, el grupo de estándares 802.15 permite que dispositivos

portátiles como PC, PDAs, teléfonos, pagers, sensores y actuadores utilizados en

robótica, entre otros, puedan comunicarse e interoperar. Debido a que Bluetooth no

puede coexistir con una red inalámbrica 802.11.x, se definió este estándar para permitir

la interoperabilidad de las redes inalámbricas LAN con las redes tipo PAN o HAN.

802.22. Estándar de conexión Wi-Fi de alta velocidad o WRAN (Wireless Regional Área

Network), que utiliza bandas de frecuencia de televisión para trasmitir la señal. La

novedad en este sistema está en el uso del “ruido blanco”, un espacio en el espectro




electromagnético que usa la TV analógica, pero que será liberado cuando se empiecen a

usar señales digitales. Este estándar aprovecha las bandas de frecuencia de televisión

VHF y UHF para transmitir la señal de internet de hasta 22 Mbps y en áreas de conexión

a 100 km alrededor del transmisor. Gracias a esto podrá llevarse internet de alta

velocidad a zonas rurales donde hasta ahora había dificultades para el envío y recepción

de la señal de forma más eficiente y como alternativa a la tecnología por satélite.

Modelo OSI

A finales de la década de los setenta, la Organización Internacional para la

Estandarización (ISO International Organization for Standardization) empezó desarrollar

un modelo conceptual para la conexión en red al que llamo Open Systems Interconnection

Reference Model o Modelo de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos. En los

entornos de trabajo con redes se le conoce comúnmente como el modelo OSI. En 1984,

este modelo comenzó a ser el estándar internacional para las comunicaciones en red al

ofrecer un marco de trabajo conceptual que permitía explicar el modo en que los datos se

desplazaban dentro de una red.

Las capas del modelo OSI son las siguientes:

Protocolo de Control de Transmisión/Protocolo de Internet (TCP/IP)

TCP/IP es un sistema de protocolos de comunicaciones que hacen posibles servicios

Telnet, FTP y SMTP, HTTP, IP entre computadoras que no pertenecen a la misma red. Es

utilizado por muchos fabricantes de hardware, desde las computadoras personales hasta

las macrocomputadoras.




Telnet

Protocolo de Internet estándar que permite a una computadora con conexión a Internet

establecer una sesión como terminal remoto de otro sistema de la Red. El protocolo

proporciona reglas básicas para vincular a un cliente (computadora) con un intérprete de

comandos (del lado del servidor). Utiliza una conexión TCP para enviar datos en formato

ASCII.

Protocolo de Transferencia de Archivos (FTP)

Protocolo usado para la transferencia de archivos entre sistemas, que forma parte del

conjunto de protocolos TCP/IP, permitiendo la comunicación en Internet entre distintos

tipos de computadoras y redes. El protocolo asegura que el archivo se transmita sin

errores. El sistema que almacena archivos que se pueden solicitar por FTP se denomina

servidor de FTP.

Protocolo simple de transferencia de correo (SMTP)

Protocolo estándar usado para transmitir correo electrónico de un servidor a otro mediante

una conexión punto a punto.

Kerberos

Protocolo de seguridad soportado en entornos UNIX, así como otros sistemas operativos.

Utiliza una aplicación llamada servidor de autenticidad para validar contraseñas y

esquemas de encriptado. Este protocolo es uno de los más seguros ya que impide que las

claves de los usuarios sean enviadas a través de la red y sean divulgadas, además

centraliza la autenticación manteniendo una única base de datos de usuarios para toda la

red.

Sistema de nombres de dominio (DNS)

Permite traducir nombres inteligibles en identificadores binarios asociados a dispositivos

conectados a la red, con el propósito de localizar y direccionar dichos dispositivos

mundialmente.




Protocolo simple de administración de red (SNMP)

Protocolo de la capa de aplicación que les permite a los administradores de red

administrar dispositivos y diagnosticar problemas en la red. Es parte de los protocolos

TCP/IP.

Llamada a Procedimiento Remoto (RPC)

Protocolo que permite a un programa ejecutar código en una computadora remota sin

tomar en cuenta el tipo de comunicación que hay entre las computadoras utilizadas.

Sistema de archivos de red (NFS)

Conjunto de protocolos desarrollados por Sun MicroSystems que permite a computadoras

remotas usar sistemas de archivos sobre la red e interactuar con esos sistemas de

archivos como si estuvieran montados localmente.

Protocolo de transferencia de archivos trivial (Trivial FTP)

Protocolo de transferencia de archivos sencillo que carece de seguridad, similar al FTP,

definido por primera vez en 1980 Se utiliza para transferir archivos pequeños entre redes

de computadoras.

Protocolo de Control de Transmisión (TCP)

Protocolo de comunicación que proporciona transferencia confiable de datos, creado entre

en 1973 por Vint Cerf y Robert Kahn. Es responsable de ensamblar los datos pasados de

aplicaciones de capas superiores hacia paquetes estándar y asegurar que los datos se

transfieran en forma segura, sin errores y en el mismo orden en que se transmitieron.

Protocolo de Transferencia de Hipertexto (HTTP)

Es el protocolo usado en cada transacción de la World Wide Web. Define la sintaxis y la

semántica que utilizan los elementos de software de la arquitectura web (clientes,

servidores) para comunicarse, es orientado a transacciones y sigue el esquema petición-

respuesta entre un cliente y un servidor.

http://es.wikipedia.org/wiki/Protocolo_de_comunicaciones

http://es.wikipedia.org/wiki/World_Wide_Web




Protocolo Internet (IP)

Proporciona los medios necesarios para la transmisión de bloques de datos llamados

datagramas desde el origen al destino y si es necesario de la fragmentación y el

reensamblaje de grandes datagramas para su transmisión a través de redes de trama

pequeña.

3.2. Referencias

Por mucho tiempo se consideró al diseño de redes un proceso muy complicado de llevar a

cabo, esto es debido a que los fabricantes de computadoras tenían su propia arquitectura

de red, y ésta era muy distinta al resto, y en ningún caso existía compatibilidad entre

marcas. Más tarde los fabricantes consideraron acordar una serie de normas

internacionales para describir las arquitecturas de redes. Así la ISO (Organización

Internacional de Normalización) desarrolla una estructura de normas comunes dentro de

las redes. Estas normas se conocen como el Modelo de Referencia OSI (el cual se

conocerá a detalle más adelante), modelo bajo el cual empezaron a fabricar

computadoras con capacidad de comunicarse con otras marcas.

Este modelo se basa en el principio de Julio Cesar: "divide y vencerás", y está pensado

para las redes del tipo WAN. La idea es diseñar redes como una secuencia de capas,

cada una construida sobre la anterior.

El modelo OSI no es un estándar de comunicaciones ya que es un lineamiento funcional

para las tareas de comunicaciones, sin embargo muchos estándares y protocolos

cumplen con los lineamientos del modelo. Como se menciona anteriormente, OSI nace

como una necesidad de uniformar los elementos que participan en la solución de los

problemas de comunicación entre equipos de diferentes fabricantes.

Problemas de compatibilidad:

El problema de compatibilidad se presenta entre los equipos que van a comunicarse

debido a diferencias en:

Procesador Central.

Velocidad.

Memoria.

Dispositivos de Almacenamiento.

Interface para las Comunicaciones.

Códigos de caracteres.

• Sistemas Operativos.




Lo que hace necesario atacar el problema de compatibilidad a través de distintos niveles o

capas.

Beneficios:

Mayor comprensión del problema.

La solución de cada problema específico puede ser optimizada individualmente.

3.2.1. Modelo de Referencia OSI

Este modelo se basa en una propuesta desarrollada por la Organización Internacional de

Normas (ISO, por sus siglas en inglés) como primer paso hacia la estandarización

internacional de los protocolos que se usan en diversas capas (Day y Zimmermann,

1983).

El modelo de referencia OSI (Open Systems Interconection), interconexión de sistemas

abiertos) considera siete capas para la comunicación entre computadoras las cuales se

muestran en la siguiente figura.

Indicar la aplicación en paquetes y el encapsulamiento por cada capa desde el origen

hasta el fin de la transmisión, es decir, análisis por capa del emisor y análisis por capa del

receptor.

La capa física

Se encarga de la transmisión de cadenas de bits no estructurados sobre el medio físico;

está relacionada con las características mecánicas, eléctricas, funcionales y de

procedimiento para acceder al medio físico.




La capa de enlace de datos

Proporciona un servicio de transferencia de datos seguro a través del enlace físico; envía

bloques de datos (tramas) llevando a cabo la sincronización, el control de errores y el flujo

necesarios.

La capa de red

Proporciona independencia a los niveles superiores respecto a las técnicas de

conmutación y de transmisión utilizadas para conectar los sistemas. Una consideración

clave de diseño es determinar cómo se encaminan los paquetes desde su origen al

destino, es decir del funcionamiento de la subred.

La capa de transporte

Su función básica es aceptar datos de la capa de sesión, dividirlos en unidades más

pequeñas si es necesario, pasarlos a la capa de red y asegurar que todos lleguen

correctamente al otro extremo. Proporciona seguridad, procedimientos de recuperación de

errores y control de flujo origen-destino. Determina el tipo de servicio que proporcionará a

la capa se sesión y finalmente, a los usuarios de la red.

La capa de presentación

Proporciona a los procesos de aplicación independencia respecto a las diferencias en la

representación de los datos (sintaxis). Gestiona las estructuras de datos abstractas y las

convierte de la representación que se usa dentro de la computadora a la representación

estándar de la red y viceversa.

La capa de sesión

Permite a los usuarios de la red establecer sesiones entre ellos. Una sesión permite el

transporte ordinario de datos, como lo hace la capa de transporte, pero también

proporciona servicios mejorados que son útiles en algunas aplicaciones. Proporciona el

control de la comunicación entre las aplicaciones.




La capa de aplicación

Proporciona el acceso al entorno OSI para los usuarios y los servicios de información

distribuida. Ofrece a las aplicaciones la posibilidad de acceder a los servicios de las

demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones.

Cabe señalar que el modelo OSI es un estándar utilizado para garantizar la comunicación

en la red entre diferentes dispositivos y el Modelo TCP es un protocolo que fue

desarrollado para UNIX que adoptó internet como un estándar.

Modelo de Referencia TCP/IP

La arquitectura de la suite de protocolos TCP/IP sigue la estructura de este modelo. Por

esto, es común que al modelo de Internet se lo conozca como modelo TCP/IP.

Capa de Acceso a la red

Controla los dispositivos de hardware y los medios que forman la red.

Capa de Internet

Determina la mejor ruta a través de la red.

Capa de Transporte

Admite la comunicación entre distintos dispositivos de distintas redes.




Capa de Aplicación

Representa datos para el usuario más el control de codificación y de dialogo.

Comparación entre el modelo OSI y el modelo TCP/IP

La relación entre los dos modelos de red se produce en las Capas 3 y 4 del modelo OSI.

La Capa 3 del modelo OSI, la capa Red, se utiliza casi universalmente para analizar y

documentar el rango de los procesos que se producen en todas las redes de datos para

direccionar y enrutar mensajes a través de una internetwork. El Protocolo de Internet (IP)

es el protocolo de la suite TCP/IP que incluye la funcionalidad descrita en la Capa 3.

La Capa 4, la capa Transporte del modelo OSI, con frecuencia se utiliza para describir

servicios o funciones generales que administran conversaciones individuales entre los

hosts de origen y de destino. Estas funciones incluyen acuse de recibo, recuperación de

errores y secuenciamiento. En esta capa, los protocolos TCP/IP, Protocolo de control de

transmisión (TCP) y Protocolo de datagramas de usuario (UDP) proporcionan la

funcionalidad necesaria.

Actividad 2. Elección de estándares

En esta actividad deberás contestar al planteamiento que te hace tu Facilitador(a) y

entrar al foro para compartir tu punto de vista.




Antes de ingresar al foro busca información más detallada de los protocolos para

entender más sobre su funcionamiento y así dar la respuesta más adecuada a la

pregunta planteada.

3.2.2. Protocolos

Una arquitectura de protocolos es una estructura de capas hardware y software que

facilita el intercambio de datos entre sistemas, y proporciona aplicaciones distribuidas

como el correo electrónico. En cada capa de la arquitectura se implementan uno o varios

protocolos. Cada protocolo proporciona un conjunto de reglas que regulan el intercambio

de datos entre los sistemas.

Las tareas típicas que realiza un protocolo son entre otras: encapsulamiento,

segmentación, ensamblado, control de la conexión, transmisión ordenada, control de flujo,

control del flujo, control de errores, direccionamiento y mutiplexación.

La capa de red presta un servicio a la capa de transporte y la capa de transporte presenta

datos al subsistema de internet. La tarea de la capa de red consiste en trasladar esos

datos a través del internet. Ejecuta esta tarea encapsulando los datos y agregando un

encabezado, con lo que crea un paquete (la PDU de la Capa 3). Este encabezado

contiene la información necesaria para completar la transferencia, como, por ejemplo, las

direcciones lógicas origen y destino.

La capa de enlace de datos suministra un servicio a la capa de red. Encapsula la

información de la capa de red en una trama (la PDU de la Capa 2). El encabezado de

trama contiene la información (por ejemplo, las direcciones físicas) que se requiere para

completar las funciones de enlace de datos. La capa de enlace de datos suministra un

servicio a la capa de red encapsulando la información de la capa de red en una trama.

Transmisión binaria (cables, conectores velocidades de transmisión)

Control directo de enlaces, acceso a medios

Dirección de red y determinación de mejor ruta

Conexiones de extremo a extremo

Comunicación entre hosts

Representación de datos

Procesos de red a aplicación







La capa física también suministra un servicio a la capa de enlace de datos. La capa física

codifica los datos de la trama de enlace de datos en un patrón de unos y ceros (bits) para

su transmisión a través del medio (generalmente un cable) en la Capa 1.

Características

Directos/indirectos: Si dos de los sistemas que se van a comunicar comparten una línea

punto a punto, las entidades de estos sistemas se podrán comunicar directamente entre

las entidades sin la intervención de un agente activo. Un intercambio de datos entre dos

entidades dependerá a su vez del buen funcionamiento de otras entidades. Un caso

complejo es cuando las dos entidades no comparten la misma red conmutada, aunque si

deberán de estar conectadas a través de dos o más redes, a este conjunto de redes

interconectadas se les llama Internet.

Monolíticos/estructurados: El carácter monolítico es aquel en que el emisor tiene el

control en una sola capa de todo el proceso de transferencia. En el carácter estructurado,

hay varias capas que se coordinan y que dividen la tarea de comunicación.

Simétricos/ asimétricos: Un carácter simétrico involucra entidades pares. En ciertas

situaciones la simetría impuesta por la naturaleza del intercambio (por ejemplo, un

proceso <<cliente>> y un <<servidor>>), o por la necesidad expresa de reducir la

complejidad de las entidades o de los sistemas.




Estándares/ no estándares: Un carácter no estándar es aquel que se diseña y se

implementa para una comunicación particular, es decir no está diseñada para

comunicarse con otros protocolos.

Funciones

Encapsulamiento

Se denomina encapsulamiento al hecho de añadir a los datos información de control. Los

datos se aceptan o generan por una entidad, y se encapsulan en la PDU junto con la

información. Cada PDU no sólo contiene datos, sino que además debe incluir información

de control. La información de control se puede clasificar en las siguientes categorías:

Dirección: en la PDU se debe indicar la dirección de emisor y/o receptor.

Código para la detección de errores: para la detección de errores en la trama se

debe incluir alguna secuencia de comprobación.

Control de protocolo: en la PDU se incluye información adicional para llevar a

cabo las funciones del protocolo.

Segmentación y ensamblado

El protocolo es el encargado del intercambio de cadenas de datos entre dos entidades.

Normalmente, la transferencia se realiza mediante una secuencia de bloques de datos de




tamaño limitado. En el nivel de aplicación la unidad lógica de datos a transmitir se

denomina mensaje. Tanto si la entidad de aplicación envía los datos agrupados en

mensajes o si los envía como cadena continúa, los protocolos de los niveles inferiores

pueden necesitar partir los datos en bloques más pequeños. Este procedimiento se

denomina segmentación. Se denomina PDU (Unidad de Datos del Protocolo) al bloque de

datos a intercambiar entre dos entidades.

El procedimiento contrario a la segmentación se le conoce como ensamblado. Los datos

segmentados tendrán que ensamblarse recuperando el formato de los mensajes

originales para ser entregados a la entidad de aplicación destino.

Control de la conexión

Cuando se prevé un intercambio voluminoso de datos y/o hay ciertos detalles del

protocolo que se deben controlar dinámicamente, será preferible la transferencia

orientada a la conexión, en este tipo de transferencia se dan tres fases:

Establecimiento de la conexión: Las dos entidades acordarán un intercambio de

datos. Se enviará una solicitud de conexión a la otra. En los protocolos, la entidad

de recepción aceptará o bien denegará la solicitud recibida, y consecuentemente

la conexión se establecerá o no.

Transferencia de datos: Una vez establecida la conexión se entra a esta fase y

durante esta fase se intercambia tanto los datos como la información de control. La

situación más típica es cuando los datos y confirmaciones de recibido se

transmiten en ambos sentidos.

Cierre de la conexión: Y cuando cualquiera de las dos entidades desee terminar

la conexión enviará una solicitud de cierre de la conexión. La principal

característica de esta fase es que cada extremo numera secuencialmente las PDU

que envía al otro extremo.

Entrega en orden

Si dos entidades de comunicación residen en estaciones diferentes conectadas a través

de una red, habrá un cierto riesgo de que las PDU lleguen con un orden diferente al de

partida, ya que pueden seguir rutas distintas para llegar al destino. En los protocolos

orientados a conexión, suele exigir que se mantenga el orden en las PDUs. De lo

contrario habrá conflictos al ordenar el paquete.




Control de flujo

El control de flujo es una operación realizada por la entidad receptora para limitar la

velocidad o cantidad de datos que envía la entidad emisora. La aproximación más

esencial para el control de flujo es el procedimiento de parada y espera, en el que cada

PDU se debe confirmar antes de que se pueda enviar el siguiente.

Control de errores

Son necesarias para recuperar pérdidas o deterioros de los datos y de información de

control. Generalmente, el control de errores se implementa mediante dos funciones

separadas: detección de errores y la retransmisión. Para llevar a cabo la detección, el

emisor inserta en cada PDU transmitida un código que sea capaz de detectar errores,

este código será función de los bits que constituyan la PDU. El receptor comprueba el

valor del código en la PDU recibida, si se detecta un error el PDU se descarta.

Direccionamiento

El concepto direccionamiento dentro de una arquitectura es complejo y abarca una serie

de cuestiones como las siguientes:

Nivel del direccionamiento: Hace referencia al nivel de la arquitectura de

comunicaciones en el que se identifica a la entidad. Normalmente, cada sistema

está asociado a una única dirección y esta dirección es una dirección de nivel de

red. Una vez que los datos, deberán cederse a algún proceso o aplicación dentro

del sistema. Normalmente, el sistema destino podrá procesar varias aplicaciones y

cada aplicación podrá servir a varios usuarios.

Alcance del direccionamiento: Las características fundamentales de las

direcciones globales son:

No ambigüedad: una dirección global identifica a un solo sistema. Los sinónimos

están permitidos.

Aplicabilidad global: desde cualquier sistema se podrá identificar a cualquier

otro, utilizando su dirección global. Dado el carácter único y de aplicabilidad global

de las direcciones, con ellas se hace posible que se encaminen datos a cualquier

red.




Identificadores de la conexión: es usado exclusivamente cuando se trata de

transferencias orientadas a la conexión, al momento de que una entidad acepta la

conexión se proporciona un identificador de la conexión y este se utilizará por

parte de las entidades en futuras transmisiones.

Modo de direccionamiento: hay tres tipos de direccionamiento, el primero es

unidestino (unicast)que es una dirección que alude a un único sistema o puerto, el

segundo es de tipo difusión (broadcast) es cuando alude a todas las entidades

dentro de un dominio y la última es multidestino (multicast) y es cuando se refiere

a un subconjunto específico de entidades.

Multiplexación

Es un concepto relacionado con el direccionamiento. Un posible esquema de

multiplexación es aquel en el que se establecen varias conexiones dentro de un único

sistema. La multiplexación se utiliza en particular en la asignación de conexiones de un

nivel a otro. Para cada conexión que se establezca en el nivel superior, se debe

establecer una conexión de circuito virtual en el nivel de acceso a la red.

Existen dos tipos de multiplexación:

Ascendente: Consiste en que varias conexiones del nivel superior comparten, o

se multiplexan sobre una única conexión de nivel inferior.

Descendente: Consiste en establecer una única conexión de nivel superior

utilizando varias conexiones del nivel inferior, así el trafico de la conexión del nivel

superior se divide entre las conexiones inferiores.

Servicios de transmisión

Un protocolo puede proporcionar una serie de servicios adicionales a las entidades que lo

utilicen por ejemplo:

Prioridad: ciertos mensajes pueden necesitar llegar más rápido que otros

otorgándoles el menor retardo posible.

Calidad de servicio: Ciertos tipos de datos requieren una velocidad de

transmisión mínima o un retardo máximo.

Seguridad: Implementar ciertos mecanismos de seguridad como: accesos

restringidos etc.




Todos estos sistemas dependerán del sistema de transmisión subyacente y de cualquiera

de las entidades que intervengan en los niveles inferiores.

Actividad 3. OSI/TCP

Los dos modelos OSI y TCP son los más reconocidos. Es el momento de llevar a la

práctica lo que acabas de aprender, para hacerlo:

1. Realiza un mapa mental con ayuda del software de tu preferencia, en el que

muestres las características principales de los modelos OSI y TCP/IP así como

una comparación de ambos.

2. Para realizar la comparación puedes hacerlo mediante un diagrama de Venn, el

cual deberás incluir en tu documento.

3. Guarda tu archivo con el nombre FRE_U3_A3_XXYZ, súbelo y espera las

retroalimentaciones de tu Facilitador(a).

Autoevaluación

Contesta a los requerimientos que se te presentan. Al finalizar y de acuerdo a los

resultados obtenidos, determina que temas que es necesario que repases.

Evidencia de aprendizaje. Modelos y protocolos de red

La entrega de tus evidencias es muy importante para tu evaluación final de cada unidad.

De acuerdo a las condiciones dadas por tu Facilitador(a) en un archivo de presentación o

para realizar presentaciones. Complementa y resuelve de acuerdo a los modelos,

protocoles y estándares que correspondan

Cuando hayas terminado tu evidencia, guarda tu documento con el nombre

FRE_U3_EA_XXYZ y espera la retroalimentación de tu Facilitador.




Autorreflexión

No olvides ingresar al Foro de Preguntas de autorreflexión, dónde tu Facilitador(a) te

proporcionará las líneas de reflexión del aprendizaje correspondiente a la unidad 1.

Una vez que reflexionaste sobre tu aprendizaje, debes entregar tu reporte en la

herramienta de Autorreflexiones, recuerda subir tu archivo después de asegurarte de que

éste sea la versión final.

Es importante que entregues solo un archivo por unidad, para que sea considerada la

entrega y obtener el 10% correspondiente.

Cierre de la unidad

Ahora que conoces los modelos divididos en capas como son OSI Y TCP que son los más

importantes dentro de la comunicación de redes entiendes a fondo como el enfoque de

capas resulta efectivo para el análisis de problemas.

Las 7 capas del modelo OSI son: aplicación, presentación, sesión, transporte, red, enlace

de datos y física y es importante que tengas siempre presente su funcionamiento ya que

te servirá para identificar los medios de transmisión de información, para distinguir su uso

a través de sus características y capacidades, poder describir los tipos de redes de

cómputo utilizados para la transmisión de información, mediante la revisión de las

topologías existentes

No debes olvidar que los protocolos son los encargados de que dos computadoras de

distintos lugares geográficos y de diferentes fabricantes puedan comunicarse entre sí. Ten

en cuenta que los protocolos no solo aplican para la redes de computo sino en diversos

ámbitos de las Telecomunicaciones, un punto importante es detectar los dispositivos y

medios involucrados para determinar el estándar a seguir.

En esta asignatura revisaste la arquitectura, estructura, funciones, componentes y

modelos de Internet y de otras redes básicas de computadoras. Asimismo, utilizaste los

modelos OSI y TCP en capas para examinar la naturaleza y las funciones de los

protocolos y servicios en las capas de aplicación, red, enlace de datos y la capa física.

A lo largo de la asignatura también se presentaron los principios y la estructura del

direccionamiento IP y los aspectos fundamentales de los conceptos, los medios y las

operaciones de Ethernet.




La materia de Fundamentos de redes tiene importantes aplicaciones en diversas áreas

del conocimiento de la Telemática, pues indica desde como es el funcionamiento interno

de las capas del modelo OSI dentro de la computadora, hasta su interacción para tener

una comunicación de manera remota. Por lo anterior, analizaste la configuración de los

sistemas computacionales entendiendo así su relación con las TIC.

Ahora puedes determinar el tipo de comunicación con sus diferentes estándares y reglas,

partiendo de los protocolos de comunicación para su respectiva interacción

Para saber más…

Para conocer el proceso de ponchado de un cable UTP, en la sección de descargables

puedes el ver video que se ha realizado para brindarte elementos y que tú lo puedas

hacer.

Para profundizar más sobre los protocolos de comunicación y las redes de computadoras,

puedes consultar: Salavert, C.A.(2003). Los protocolos en las redes de ordenadores.

Madrid. Edicions UPC.

En relación a los protocolos de comunicación en internet puedes consultar: Barcelo, O. J.

M. (2008). Protocolos y aplicaciones Internet. Catalunya. Editorial UOC

Si deseas ver la información que está publicando el IEEE (The Institute of Electrical and

Electronics Engineers). Puedes referirte al sitio IEEE Sección México con la siguiente

referencia electrónica: http://www.ieee.org.mx

Fuentes de consulta

Andreu, J. (2011). Redes Locales. España. Editex.

Cisco Systems, Inc. (2007). Aspectos Básicos de Networking. Estados Unidos.

CNNA Exploration v4.0.

Cisco Systems, Inc. (s.f.). Conceptos Básicos de Networking. Estados Unidos

CNNA 1 v3.1.

Day, & Zimmermann. (1983). El modelo de referencia OSI. En El modelo de

referencia OSI (págs. 1334-1340). Cambridge, Massachusetts. Proc. of the IEE

vol.71.

Stallings, W. (2004). Comunicaciones y Redes de Computadores. Madrid. Pearson

Education.

Tanenbaum, A. S. (1997). Redes de Computadoras. Estados Unidos. Prentice

Hall.




Fuentes de internet

Carlos Varela, Luis Domínguez (2002) Redes Inalámbricas. Escuela Técnica

Superior de Ingeniería Informática. Universidad de Valladolid. Disponible en:

http://blyx.com/public/wireless/redesInalambricas.pdf

Evelio Martínez (1999) Estándares de Telecomunicación. Disponible en:

http://www.eveliux.com/mx/estandares-de-telecomunicaciones.php

Espectro IEEE (2011). El super wifi ya tiene estándar. IEEE 802.22. Disponible en:

http://www.lavidawifi.com/2011/07/el-super-wifi-ya-tiene-estandar

Federico Reina, Juan Antonio Ruiz (2011). Redes de área Local. Disponible en:

www.forpas.us.es/aula/hardware/dia4_redes.pdf

Unidad 3. Modelos y Protocolos de Red

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Transcript of Unidad 3. Modelos y Protocolos de Red