19/04/2023 0-1

Planteamiento del problema

La interconexión de ordenadores es un problema técnico de complejidad elevada.

Requiere el funcionamiento correcto de equipos (hardware) y programas (software) desarrollados por diferentes equipos humanos.

El correcto funcionamiento de A con B y de B con C no garantiza el correcto funcionamiento de A con C

Estos problemas se agravan más aún cuando se interconectan equipos de distintos fabricantes.

La solución

La mejor forma de resolver un problema complejo es dividirlo en partes.

En telemática dichas ‘partes’ se llaman capas y tienen funciones bien definidas.

El modelo de capas permite describir el funcionamiento de las redes de forma modular y hacer cambios de manera sencilla.

El modelo de capas más conocido es el llamado modelo OSI de ISO (OSI = Open Systems Interconnection).

Y estandarizar su funcionamiento para que todos lo hagamos igual y nos entendamos.

Modelo de referencia en capas

Ventajas de un modelo en capas:

◦Reduce la complejidad◦Estandariza interfaces◦Ingeniería modular◦Asegura la interoperabilidad◦Acelera la evolución◦Simplifica el aprendizaje

Modelo OSI

El modelo de interconexión de sistemas abiertos, también llamado OSI (en inglés open system interconnection) es el modelo de red descriptivo creado por la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) en el año 1984. Es decir, es un marco de referencia para la definición de arquitecturas de interconexión de sistemas de comunicaciones.

Modelo de Referencia OSI

La representación perceptible de la información por parte del usuario.

Son los servicios que permiten utilizar los recursos de la red.

Tipos de Aplicaciones:◦ Terminales virtuales◦ Acceso y transferencia de archivos◦ Correo Electrónico◦ Administración de Red

OSI: Capa de Aplicación

WWW (HTTP)

Tran

sf. A

rchi

vos

(FTP

)

e-mail (

SMTP)

Vid

eoco

nfer

enci

a (H

.323

)

Organiza la información que se entregará en la capa de aplicación.

Provee conversión entre múltiples formatos de representación de la información.

Funciones:◦ Codificación◦ Compresión◦ Encripción.

OSI: Capa de Presentación

Establece, controla y termina conexiones.

Coordina peticiones y respuestas de servicio entre aplicaciones cuando se comunican entre dos nodos en la red.

Tipos de Sesiones:◦ Orientado a la conexión.◦ No orientado a la conexión.

OSI: Capa de Sesión

Capa de Sesión

CerrarConexión

De nada!GraciasMe gustaría

enviarte algoBuenaidea!

EstablecerConexión

Sincroniza el intercambio de datos entre capas inferiores y superiores

Divide la información en Segmentos que puedan ser transmitidos por servicios de extremo a extremo.

Asegura entrega de los segmentos.

Ejecuta retransmisión para segmentos “perdidos”.

Organiza los segmentos en su respectivo orden.

Proporciona mecanismos anti-congestión.

OSI: Capa de Transporte

Capa de Transporte

Conexión extremo a extremo (host a host)

Error de comprobación

de mensaje

Paquetesde datos

¿Son estosdatos buenos?

Este paquete no es bueno.

Reenviar

Verifica que los datos se transmitan

correctamente

Las PDU de esta capa se llaman segmentos o mensajes

Establece rutas: El camino que deben seguir los paquetes.

Direcciona Mensajes/segmentos.

Controla congestiones.

Convierte direcciones físicas a direcciones lógicas.

OSI: Capa de Red

Capa de Red

¿Por donde deboir a w.x.y.z?

Suministra información sobre la

ruta a seguir

Routers

La PDU de esta capa se llama paquete.

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Detecta y corrige los problemas de la transmisión física.

Maneja el control de acceso al Medio.

Crea y manipula frames (tramas).

Utiliza direcciones Físicas (MAC)

Proporciona información libre de errores entre dos nodos que utilizan el mismo medio.

Ethernet, Token Ring, FDDI, Wireless LAN, Bluetooth...

OSI: Capa de Enlace

Capa de EnlaceResuelve el

control de la capa física

Datos puros

Driver del dispositivo de comunicaciones

Detecta y/o corrigeErrores de transmisión

La PDU de esta capa se llama trama

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Son divisiones de la capa de enlace del modelo OSI

MAC (Media Access Control) Su función es permitir a múltiples dispositivos de

red compartir el mismo medio y poder identificarlos a través de la dirección MAC.

LLC (Logical Link Control) Su función principal es proporcionarle

independencia a las capas superiores sobre el medio de acceso a la LAN.

3-17

MAC y LLC

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Métodos de control de acceso al medio Hay dos métodos básicos de control de

acceso al medio para medios compartidos:

Controlado: ◦ Cada nodo tiene su propio tiempo para utilizar

el medio.◦ A este método se lo conoce como acceso

programado o determinístico. Estos métodos determinísticos pueden ser ineficientes porque un dispositivo tiene que esperar su turno antes de poder utilizar el medio.

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Métodos de control de acceso al medio Basado en la contención:

◦ Todos los nodos compiten por el uso del medio◦ También llamados no deterministas, permiten

que cualquier dispositivo intente acceder al medio siempre que haya datos para enviar.

◦ Usan un proceso de Acceso múltiple por detección de portadora (CSMA) para detectar primero si los medios están transportando una señal.

◦ CSMA/CD CSMA/Detección de colisión ◦ CSMA/CA CSMA/Prevención de colisiones

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Colisiones

Confiabilidad (Colisiones)

B C DA

BB CC DDAAEvento 1

Evento 2

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Los dispositivos conectados que tienen acceso a medios comunes a través de un hub o una serie de hubs conectados directamente conforman lo que se denomina dominio de colisiones. Un dominio de colisiones también se denomina segmento de red. Por lo tanto, los hubs y repetidores tienen el efecto de aumentar el tamaño del dominio de colisiones.

Dominio de Colisiones

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Control de flujo Necesario para no 'agobiar' al receptor.

Se realiza normalmente a nivel de transporte, también a veces a nivel de enlace.

Suele ir unido a la corrección de errores

No debe limitar la eficiencia del canal.

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Control de flujo

Los mecanismos de retroalimentación para mandar señales de control de flujo mas utilizados son:

Activación de líneas hardware (RTS, CTS)

Caracteres especiales (Xon, Xoff)

Tramas especiales(tramas que se llaman de reconocimiento o acknowledgment (ack)), para notificar la recepción correcta.

◦ El envio de acks permite controlar al transmisor, de forma que si no se le reconocen las tramas enviadas, éste espera hasta que se le reconozcan.

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Control de flujo Procedimiento de repetición automática

◦ Control de flujo con PARADA Y ESPERA (Stop&Wait)

◦ Control de flujo por VENTANA DESLIZANTE

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Tasa de errores (BER) La tasa de errores de un medio de transmisión se

mide por la BER (Bit Error Rate) que se define como:

BER = bits erróneos / bits transmitidos.

Un BER de 10-6 significa que hay un bit erróneo por cada millón de bits transmitidos.

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Valores de BER habituales

Medio físico BER típico

Fibras ópticas < 10-12

LANs de cobre, Radioenlaces fijos (microondas)

< 10-8

Enlaces telefónicos, satélite, ADSL, CATV

<10-5

GSM >10-5

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Control de ErroresChecksum

La idea es sumar todas las palabras que se transmiten, añadiendo al final de la trama el resultado de esta suma --> o checksum.

Esta suma se realiza en complemento a uno.

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Estándares para la capa 2

Transmite la señal por un medio físico (bits).

Describe la interfaz eléctrica, mecánica y funcional hacia el medio: Voltajes, codificación de bits, asignación de pines.

Especifica el tipo de conectores a utilizar: RS232(Serial), V.35, RJ11(Telefónico), RJ45(Red)...

Aspecto Crítico: Calidad de la señal.

OSI: Capa Física

Capa Física

Repetidor

Conectoren ‘T’

Envía bits por el medio físico asociado. PDU = bit

PDU’s por capa

PDU’s por capa

Modelo de referencia TCP/IP

FTP: file transfer protocol, HTTP: HyperText Transfer Protocol, SMTP: Simple Mail Transfer Protocol, TFTP: Trivial FTP , TCP: Transmission Control Protocol, UDP: User Datagram Protocol, IP: Intenet Protocol

Modelos TCP/IP e híbrido

Los protocolos TCP/IP nacieron por la necesidad de interoperar redes diversas (internetworking).

El modelo TCP/IP se diseñó después de los protocolos.

Por eso a diferencia del OSI en el modelo TCP/IP hay unos protocolos ‘predefinidos’.

A menudo se sigue un modelo híbrido, siguiendo el OSI en las capas bajas y el TCP/IP en las altas. Además en LANs el nivel de enlace se divide en dos subcapas. Esto da lugar a lo que denominamos el modelo híbrido.

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Física

Aplicación

Transporte

Internet

Host-red ó (Acceso a la

red)

Comparación de modelos OSI, TCP/IP e híbrido

OSI TCP/IP

Aplicación

Transporte

Red

Enlace

LLC

MAC

Física

HíbridoWAN LAN

Har

dw

are

Fir

mw

are S

oft

war

e

Sis

t. O

per

ativ

oP

rog

r. d

e u

suar

io

Comparación OSI-TCP/IP

El modelo híbrido que utilizaremos es el siguiente:

◦ 7: Capa de aplicación (incluye sesión y presentación)

◦ 4: Capa de transporte◦ 3: Capa de red◦ 2: Capa de enlace

2.2: Subcapa LLC (Logical Link Control) 2.1: Subcapa MAC (Media Acess Control)

◦ 1: Capa física

Cab. de enlace

Datagrama IP Cola de

enlace

Cab. IP

Segmento TCP

Cab. TCP

Datos aplicación

Elementos de datos en el modelo TCP/IP

SegmentoTCP

DatagramaIP

Trama

20bytes

20bytes

14bytes

4bytes

Los valores que aparecen para el nivel de enlace se aplican al caso de Ethernet.Según el tipo de red puede haber pequeñas variaciones