Redes de computadoras Modelos de comunicación de datos Omar Salvador Gómez Gómez, MSE Maestría en computación aplicada 15.10.05

Agenda • • • • •

Introducción Arquitectura en capas Modelo OSI Modelo TCP/IP Estándares IEEE

Introducción • Las redes y las internetworks necesitan conectar sistemas finales (computadoras) y sistemas intermedios (routers) • Es necesario una armonía: – Los programas deben comunicarse unos a otros – Los sistemas finales deben coordinarse – Los sistemas intermedios deben facilitar el envío de información – Los medios de transmisión deben de transmitir la información a una velocidad y exactitud apropiadas

Arquitectura en capas • En una arquitectura en capas la complejidad de la comunicación entre dos programas es dividida en tareas pequeñas que son asignadas a capas. Layer N+1 Layer N Layer N-1

Comunicación Peer-to-peer • Cada capa de un sistema, lógicamente se comunica con su correspondiente capa del otro sistema

Protocol Data Unit (PDU) • La comunicación entre dos capas correspondientes requiere de una unidad de dato llamada unidad de dato de protocolo. • Lógicamente la comunicación ocurre entre dos capas correspondientes • Físicamente la comunicación fluye a través de las capas.

Encapsulación/Desencapsulación • Conforme la información fluye entre las capas un encabezado es agregado o removido de la PDU

Ejemplo de encapsulación de datos

Puntos de acceso de servicio • La comunicación entre capas se realiza a través de interfases. Cada interfaz define que información y servicios proporciona a la capa superior

Modelo OSI (Open Systems Interconnection) • A principios de la década de los 80 se produjo un enorme crecimiento en la cantidad y el tamaño de las redes. • A mediados de los 80, gran expansión de redes. • Incompatibilidad de las redes y su imposibilidad de comunicarse entre sí

Modelo OSI (Open Systems Interconnection) • La Organización Internacional para la Normalización (ISO) estudió esquemas de red como DECNET, SNA y TCP/IP a fin de encontrar un conjunto de reglas. • Como resultado de esta investigación, en 1984 la ISO desarrolló un modelo de red llamado OSI que ayudaría a los fabricantes a crear redes que fueran compatibles y que pudieran operar con otras redes.

Modelo OSI • ¿Por qué un modelo de red dividido en capas? – – – – –

Reduce la complejidad Estandariza la técnica modular Asegura la interoperabilidad de la tecnología Acelera la evolución Simplifica la enseñanza y el aprendizaje

Flujo de datos en el modelo OSI

Elimina Encabezados

Agrega encabezados

Capa 1 Física • •

Coordinar las funciones necesarias para crear conexiones físicas entre el emisor y receptor Se encarga de: – – – – – –

Representación de bits Velocidad de datos Sincronización de bits Características de la interfaz Medio de transmisión Modo de transmisión

Capa 2 Enlace de datos • Es responsable de la entrega de un brinco a otro (un brinco puede ser una PC o un dispositivo de conexión) • Combina los bits en unidades manejables llamadas tramas (frames) • Se encarga de: – – – – – –

Direccionamiento físico La topología de red Acceso a la red Notificación de errores Entrega ordenada de tramas Control de flujo.

Capa 2 Enlace de datos

Direcciones Físicas

Capa 3 Red • Proporciona conectividad y selección de ruta entre dos sistemas finales (origen y destino) que pueden estar ubicados en redes geográficamente distintas • Responsabilidades de la capa de red – Crear una conexión lógica entre un sistema origen y un sistema final – Ocultar los detalles de las capas inferiores – Direccionamiento – Selección de rutas

Capa 3 Red

Direcciones lógicas

Capa 4 Transporte • Define la conectividad de extremo a extremo entre aplicaciones del sistema final • Responsable de entregar los mensajes libres de error de un extremo a otro • Responsabilidades de esta capa: – – – – –

Direccionamiento Servicio-punto Segmentación y reensamble Control de la conexión Control del flujo Control de error

Capa 5 Sesión • Es el controlador de diálogos de red • Establece, administra, sincroniza y finaliza las sesiones entre dos sistemas finales que se están comunicando. • Sus responsabilidades: – Brindar servicios half and full-duplex – Sincronización – Atomización

Capa 6 Presentación • Garantiza que la información que envía la capa de aplicación de un sistema pueda ser leída por la capa de aplicación de otro. • De ser necesario, la capa de presentación traduce entre varios formatos de datos utilizando un formato común. • Sus responsabilidades: – Traducción – Encriptación – Compresión

Capa 7 Aplicación • Habilita al usuario o al programa de aplicación para acceder a la red. • Proporciona interfases al usuario para acceder a servicios tales como: – Correo electrónico – Transferencia de archivos – Acceder a bases de datos

Resumen de las funciones de las capas

Modelo TCP/IP • El Departamento de Defensa de EE.UU. (DoD) creó el modelo TCP/IP porque necesitaba una red que pudiera sobrevivir ante cualquier circunstancia, incluso una guerra nuclear. • El DoD desea que sus paquetes lleguen a destino siempre, bajo cualquier condición, desde un punto determinado hasta cualquier otro.

Modelo TCP/IP • Tiene tres capas: – Aplicación – Transporte • Transmision Control Protocol (TCP) • User Datagram Protocol (UDP)

– Red • Internetworking Protocol (IP)

Modelo TCP/IP y OSI

Estándares del IEEE • En 1985 la Computer Society del IEEE inicia un proyecto llamado 802 para definir estándares que habiliten la intercomunicación entre dispositivos de diferentes compañías de manufactura. • Se relaciona con las capas física y enlace de datos • 1987 La ISO lo adopta como estándar

LAN comparado con el modelo OSI

Estándares del IEEE para LANs

Puntos clave • • • • • • •

En una arquitectura en capas, cada capa del origen lógicamente se comunica con su correspondiente capa destino En una arquitectura en capas. La comunicación entre dos capas correspondientes requiere de una unidad de dato de protocolo (PDU) Conforme cada PDU viaja de manera descendente por las capas, este es encapsulado Un punto de acceso de servicio (SAP) identifica las entidades de una capa especifica La interfaz define la información y servicios que una capa debe proporcionar a su capa inmediata superior La ISO creo un modelo llamado Open Systems Interconnection (OSI), el cual permite a varios sistemas comunicarse Las siete capas del modelo OSI proporcionan guías para el desarrollo de una arquitectura, hardware y software compatible

Puntos clave • • • • • • • •

La capa física coordina las funciones requeridas para transmitir un flujo de bits sobre un medio físico La capa de enlace de datos es responsable de entregar unidades de datos (tramas) de una estación a la siguiente sin errores La capa de red es responsable de la entrega origen-destino de un paquete a través de múltiples redes La capa de transporte es responsable de la entrega origen-destino de mensajes completos La capa de sesión establece, administra y sincroniza la interacción entre dispositivos de comunicación La capa de presentación asegura que la información que envía la capa de aplicación de un sistema pueda ser leída por la capa de aplicación de otro La capa de aplicación habilita al usuario para acceder a la red El protocolo TCP/IP es un protocolo jerárquico desarrollado antes del modelo OSI y es el usado en la Internet