TI: Redes y algo mas: abril 2010

OBJETIVOS:

General: entender la comunicación por capas y la incidencia en las redes de comunicaciones.

ESPECÍFICOS

Entender el flujo de la comunicación Entender el modelo OSI
Entender el modelo TCP/IP Citar y comprender las diferencias entre los modelos de capas Conocer el proceso de encapsulamiento por capas
Entender que es el ancho de banda a través de analogías

COMUNICACIÓN POR CAPAS

Utilización de capas para analizar el flujo de la comunicación

Analogías de flujo

El método de utilización de capas se utiliza en la transmisión de datos entre nodos de red o entre las redes. Estas capas deben ser iguales tanto en el origen como en el destino. Los conjuntos de bits que viajan a través de las redes reciben el nombre de datos o paquetes.

Utilización de capas para describir la comunicación

Para que los datos o paquetes viajen a través de una red es necesario que tanto el origen o destino hablen el mismo idioma, es decir se comuniquen a través del mismo protocolo. Un protocolo es un conjunto de reglas que hacen que la comunicación en una red sea más eficiente. Un protocolo de comunicaciones de datos es un conjunto de normas, o un acuerdo, que determina el formato y la transmisión de datos La Capa 4 del computador de origen se comunica con la Capa 4 del computador de destino. Las normas y convenciones utilizadas para esta capa reciben el nombre de protocolos de la Capa 4. El protocolo en una capa realiza un conjunto determinado de operaciones sobre los datos al prepararlos para ser enviados a través de la red. Los datos luego pasan a la siguiente capa, donde otro protocolo realiza otro conjunto diferente de operaciones y así sucesivamente hasta que cada protocolo en cada capa ejecuta diferentes operaciones sobre los datos que vienen de la capa inmediatamente superior. Cuando los datos llegan a su destino el proceso es inverso y cada capa deshace los cambios hechos al paquete que hizo su capa homóloga en el origen antes de pasarlo a la capa superior.

MODELO OSI

Que es el modelo OSI

El desarrollo de la redes de datos, se inicio de manera desordenada y no estandarizada. En la década de los ochenta y con el aumento de la cantidad de redes heterogéneas que no se podían comunicar unas con otras, la ISO (Organización de estándares internacionales), desarrollo un modelo basado en los existentes, que permitiera encontrar un conjunto de reglas aplicables de forma general a todas las redes. Se desarrollo entonces el modelo de referencia OSI (Interconexión de Sistemas Abiertos) para el año de 1984. Este modelo proporcionó a los fabricantes un conjunto de estándares que aseguraron una mayor compatibilidad e interoperabilidad entre los distintos tipos de tecnología de red producidos por las empresas a nivel mundial.

Ventajas del modelo:

Reduce la complejidad
Estandariza las interfaces
Facilita el diseño modular
Asegura interoperabilidad de la tecnología.
Acelera la evolución
Simplifica la enseñanza y el aprendizaje.

Capas del modelo OSI

El modelo OSI se compone de 7 capas, cada una con unas funciones bien definidas. Cada una de estas capas, presta servicios a la capa inmediatamente superior e inferior en la comunicación. Al trabajar con capas reobtiene las siguientes ventajas:

Divide la comunicación de red en partes más pequeñas y fáciles de manejar.
Normaliza los componentes de red para permitir el desarrollo y el soporte de los productos por diferentes fabricantes.
Permite a los distintos tipos de hardware y software de red comunicarse entre sí.
Evita que los cambios en una capa afecten las otras capas.
Divide la comunicación de red en partes más pequeñas para simplificar el aprendizaje

COMUNICACIÓN PAR A PAR

Para que los datos puedan viajar desde el origen hasta su destino, cada capa del modelo OSI en el origen debe comunicarse con su capa par en el lugar destino. Esta forma de comunicación se conoce como de par-a-par.

En el proceso de comunicación par a par, los protocolos de cada capa intercambian información, denominada unidades de datos de protocolo (PDU). Cada capa de comunicación en el computador origen se comunica con un PDU específico de capa, y con su capa par en el computador destino, así como se observa en la figura siguiente: Cada capa depende de la función 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 información final que la capa necesite para ejecutar su función.

MODELO TCP/IP

El estándar histórico y técnico de la Internet es el modelo TCP/IP. El Departamento de Defensa de EE.UU. (DoD) creó el modelo de referencia TCP/IP porque necesitaba diseñar una red que pudiera sobrevivir ante cualquier circunstancia, incluso una guerra nuclear. El modelo TCP/IP tiene las siguientes cuatro capas:

Capa de aplicación
Capa de transporte
Capa de Internet
Capa de acceso a la red

Aunque algunas de las capas del modelo TCP/IP tienen el mismo nombre que las capas del modelo OSI, las capas de ambos modelos no se corresponden de manera exacta. La capa de aplicación maneja aspectos de representación, codificación y control de diálogo. La capa de transporte se encarga de los aspectos de calidad del servicio con respecto a la confiabilidad, el control de flujo y la corrección de errores. En esta capa el protocolo que funciona como orientado a conexión es TCP (Protocolo de control de tranferencia) El propósito de la capa Internet es dividir los segmentos TCP en paquetes y enviarlos desde cualquier red. Los paquetes llegan a la red de destino independientemente de la ruta que utilizaron para llegar allí. El protocolo específico de esta capa se denomina Protocolo Internet (IP). La relación entre IP y TCP es importante. Se puede pensar en el IP como el que indica el camino a los paquetes, en tanto que el TCP brinda un transporte seguro. El nombre de la capa de acceso de red también se conoce como la capa de host a red. Esta capa guarda relación con todos los componentes, tanto físicos como lógicos, necesarios para lograr un enlace físico. Incluye los detalles de tecnología de networking, y todos los detalles de las capas física y de enlace de datos del modelo OSI. Algunos de los protocolos de capa de aplicación más comúnmente usados incluyen los siguientes:

• Protocolo de Transferencia de Archivos (FTP)
• Protocolo de Transferencia de Hipertexto (HTTP)
• Protocolo simple de transferencia de correo (SMTP)
• Sistema de denominación de dominios (DNS)
• Protocolo Trivial de Transferencia de Archivos (TFTP)

Los protocolos de capa de transporte comunes incluyen:

• Protocolo para el Control del Transporte (TCP)
• Protocolo de Datagrama de Usuario (UDP)

El protocolo principal de la capa Internet es:

• Protocolo Internet (IP) La capa de acceso de red se refiere a cualquier tecnología en particular utilizada en una red específica.

COMPARACIÓN ENTRE LOS MODELOS DE CAPAS OSI Y TCP

Las similitudes incluyen:

Ambos se dividen en capas.
Ambos tienen capas de aplicación, aunque incluyen servicios muy distintos.
Ambos tienen capas de transporte y de red similares.
Ambos modelos deben ser conocidos por los profesionales de networking.
Ambos suponen que se conmutan paquetes. Esto significa que los paquetes individuales pueden usar rutas diferentes para llegar al mismo destino. Esto se contrasta con las redes conmutadas por circuito, en las que todos los paquetes toman la misma ruta.

Las diferencias incluyen:

TCP/IP combina las funciones de la capa de presentación y de sesión en la capa de aplicación.
TCP/IP combina la capa de enlace de datos y la capa física del modelo OSI en la capa de acceso de red.
TCP/IP parece ser más simple porque tiene menos capas.
Los protocolos TCP/IP son los estándares en torno a los cuales se desarrolló la Internet, de modo que la credibilidad del modelo TCP/IP se debe en gran parte a sus protocolos. En comparación, por lo general las redes no se desarrollan a partir del protocolo OSI, aunque el modelo OSI se usa como guía

PROCESO DE ENCAPSULAMIENTO

Si un computador (host A) desea enviar datos a otro (host B), en primer término los datos deben empaquetarse a través de un proceso denominado encapsulamiento A medida que los datos se desplazan a través de las capas del modelo OSI, reciben encabezados, información final y otros tipos de información de la capa inmediatamente inferior. En el destino el proceso es contrario.

Pasos para el encapsulamiento:

Crear los datos. Cuando un usuario envía un mensaje de correo electrónico, sus caracteres alfanuméricos se convierten en datos que pueden recorrer la internetwork. En esta instancia las PDU tienen el nombre de datos
Empaquetar los datos para ser transportados de extremo a extremo. Los datos se empaquetan para ser transportados por la internetwork. Al utilizar segmentos, la función de transporte asegura que los hosts de mensaje en ambos extremos del sistema de correo electrónico se puedan comunicar de forma confiable.
Agregar la dirección de red IP al encabezado. Los datos se colocan en un paquete o datagrama que contiene un encabezado de paquete con las direcciones lógicas de origen y de destino. Estas direcciones ayudan a los dispositivos de red a enviar los paquetes a través de la red por una ruta seleccionada.
Agregar el encabezado y la información final de la capa de enlace de datos. Cada dispositivo de la red debe poner el paquete dentro de una trama. La trama le permite conectarse al próximo 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.
Realizar la conversión a bits para su transmisión. La trama debe convertirse en un patrón de unos y ceros (bits) para su transmisión a través del medio.

ANCHO DE BANDA

El ancho de banda se define como la cantidad de información que puede fluir a través de una conexión de red en un período dado. Es importante entender que:

El ancho de banda es finito.
El ancho de banda no es gratuito
El ancho de banda es un factor clave a la hora de analizar el rendimiento de una red, diseñar nuevas redes y comprender la Internet.
La demanda de ancho de banda no para de crecer.

Analogía para entender el ancho de banda:

Medición del ancho de banda: La unidad básica en la medición del ancho de banda son los bits por segundo (bps), es decir la cantidad de bits que pueden ser transmitidos en un segundo. Se suelen usar múltiplos de esta medida para el ancho de banda:

Kilobits por segundo: Kbps = 1000 bits por segundo.
Megabits por segundo: Mbps = 1000000 bits por segundo.
Gigabits por segundo: Gbps = 1000000000 bits por segundo.
Terabits por segundo: Tbps = 1000000000000 bits por segundo.

Limitaciones

El ancho de banda esta limitado por la tecnología y por el tipo de medio que se utiliza.

Tasas de transferencia.

La tasa de transferencia se refiere a la medida real del ancho de banda, en un momento dado del día, usando rutas de Internet específicas, y al transmitirse un conjunto específico de datos. La tasa de transferencia a menudo es menor al ancho de banda ofrecido por el medio y la tecnología utilizada por razones como: