Modelos y Protocolos de Comunicacion

7/30/2019 Modelos y Protocolos de Comunicacion

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MATERIAL SEMANA DOS

MODELOS Y PROTOCOLOS DE COMUNICACION

OBJETIVOS

Identificar y analizar el modelo de referencia OSI

Identificar algunos de los protocolos TCP/IP y direccionamiento IP

MODELO OSI

El modelo OSI es un Modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos,

fue creado por ISO (Organización Internacional para la Estandarización) en 1984.

Proporciona a los fabricantes un conjunto de estándares que aseguran una mayor

compatibilidad e interoperatividad entre los distintos tipos de tecnología de red

producidos por las empresas a nivel mundial.

El Modelo OSI es un lineamiento funcional para tareas de comunicaciones y, porconsiguiente, no especifica un estándar de comunicación para dichas tareas. Sin

embargo, muchos estándares y protocolos cumplen con los lineamientos del

Modelo OSI.

Dividiendo el problema general de la comunicación, en problemas específicos, se

facilita la obtención de una solución a dicho problema.

Esta estrategia establece dos importantes beneficios:

• Mayor comprensión del problema.

• La solución de cada problema específico puede ser optimizada

individualmente.

Este modelo persigue un objetivo claro y bien definido:

Formalizar los diferentes niveles de interacción para la conexión de computadorashabilitando así la comunicación del sistema de cómputo independientemente delfabricante, arquitectura, localización o sistema operativo lo cual permite:

• Obtener un modelo de referencia estructurado en varios niveles en los que



se contemple desde el concepto BIT hasta el concepto APLICACION.

• Desarrollar un modelo en el cual cada nivel define un protocolo que realiza

funciones específicas diseñadas para atender el protocolo de la capa

superior.

• No especificar detalles de cada protocolo.

• Especificar la forma de diseñar familias de protocolos, esto es, definir las

funciones que debe realizar cada capa.

Estructura del Modelo OSI de ISO

El objetivo perseguido por OSI establece una estructura que presenta las

siguientes particularidades:

Estructura multinivel: Se diseñó una estructura multinivel con la idea de que

cada nivel se dedique a resolver una parte del problema de comunicación. Esto

es, cada nivel ejecuta funciones específicas.

El nivel superior utiliza los servicios de los niveles inferiores: Cada nivel se

comunica con su similar en otras computadoras, pero debe hacerlo enviando un

mensaje a través de los niveles inferiores en la misma computadora. La

comunicación internivel está bien definida. El nivel N utiliza los servicios del nivel

N-1 y proporciona servicios al nivel N+1.

Puntos de acceso: Entre los diferentes niveles existen interfaces llamadas

"puntos de acceso" a los servicios.

Dependencias de Niveles: Cada nivel es dependiente del nivel inferior y también

del superior. Encabezados: En cada nivel, se incorpora al mensaje un formato de control. Este

elemento de control permite que un nivel en la computadora receptora se entere

de que su similar en la computadora emisora esta enviándole información.

Cualquier nivel dado, puede incorporar un encabezado al mensaje. Por esta razón,

se considera que un mensaje está constituido de dos partes: Encabezado e

Información.

Entonces, la incorporación de encabezados es necesaria aunque representa un



lote extra de información, lo que implica que un mensaje corto pueda ser

voluminoso. Sin embargo, como la computadora destino retira los encabezados en

orden inverso a como fueron incorporados en la computadora origen, finalmente el

usuario sólo recibe el mensaje original.

Unidades de información: En cada nivel, la unidad de información tiene diferente

nombre y estructura:

Niveles del Modelo OSI.

La descripción de los 7 niveles es la siguiente:

Nivel Físico: Su función es gestionar las características físicas de la conexión de

red.

• Definir conexiones físicas entre computadoras.

• Describir el aspecto mecánico de la interface física.

• Describir el aspecto eléctrico de la interface física.

• Describir el aspecto funcional de la interface física.

• Definir la Técnica de Transmisión.

• Definir el Tipo de Transmisión.



• Definir la Codificación de Línea.

• Definir la Velocidad de Transmisión.

• Definir el Modo de Operación de la Línea de Datos.

Nivel Enlace de Datos: Se refiere al direccionamiento físico, arbitraje, detección

de errores y estructura de trama.

• Detectar errores en el nivel físico.

• Establecer esquema de detección de errores para las retransmisiones o

reconfiguraciones de la red.

• Establecer el método de acceso que la computadora debe seguir para

transmitir y recibir mensajes. Realizar la transferencia de datos a través del

enlace físico.

• Enviar bloques de datos con el control necesario para la sincronía.

• En general controla el nivel y es la interfaces con el nivel de red, al

comunicarle a este una transmisión libre de errores.

Nivel de Red: Tiene como objetivo el direccionamiento lógico, enrutamiento y el

control de congestión.

• Es responsabilidad de este nivel establecer, mantener y terminar las

conexiones.

• Proporciona el enrutamiento de mensajes, determinando si un mensaje en

particular deberá enviarse al nivel 4 (Nivel de Transporte) o bien al nivel 2(Enlace de datos).

• Conmuta, enruta y controla la congestión de los paquetes de información en

una sub-red.

• Define el estado de los mensajes que se envían a nodos de la red.

Nivel de Transporte: Encargado del flujo de datos, control de flujo, detección y

recuperación de errores.



• Asegura que la llegada de datos del nivel de red encuentra las

características de transmisión y calidad de servicio requerido por el nivel 5

(Sesión).

• Define como direccionar la localidad física de los dispositivos de la red.

• Asigna una dirección única de transporte a cada usuario.

• Define una posible multicanalización. Esto es, puede soportar múltiples

conexiones.• Define la manera de habilitar y deshabilitar las conexiones entre los nodos.

• Determina el protocolo que garantiza el envío del mensaje.

• Establece la transparencia de datos así como la confiabilidad en la

transferencia de información entre dos sistemas.

Nivel Sesión: Es el encargado de establecer, mantener y terminar sesiones.

• Establece el inicio y termino de la sesión.

• Recuperación de la sesión.

• Control del diálogo; establece el orden en que los mensajes deben fluir

entre usuarios finales.

• Referencia a los dispositivos por nombre y no por dirección.

• Permite escribir programas que correrán en cualquier instalación de red.

Nivel Presentación: Se realiza el formateo de paquetes

• Determina la forma de presentación de los datos sin preocuparse de susignificado o semántica.

• Establece independencia a los procesos de aplicación considerando las

diferencias en la representación de datos.

• Proporciona servicios para el nivel de aplicaciones al interpretar el

significado de los datos intercambiados.

• Opera el intercambio.



• Opera la visualización.

Nivel Aplicación: Su función es la comunicación directa con la propia aplicación

• Proporciona comunicación entre dos procesos de aplicación, tales como:

programas de aplicación, aplicaciones de red, etc.

• Proporciona aspectos de comunicaciones para aplicaciones especificas

entre usuarios de redes: manejo de la red, protocolos de transferencias de

archivos (ftp), etc.

PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN EN REDES

Los protocolos son los estándares que permiten que las computadoraspuedan comunicarse en la red. Se pueden asimilar como los lenguajes: si sehabla español, se necesita de un receptor que hable español para queentienda el mensaje. Así pasa en las redes, se necesita de protocolos para poder

comunicar las maquinas.

Los protocolos definen básicamente:

• Cómo las computadoras se identificarán unas con las otras en una redespecífica.

• La forma que deben tomar los datos para ser transmitidos• Cómo la información debe ser procesada cuando llegue a su destino.

Protocolo TCP/IP

Son las siglas de "Transfer Control Protocol / Internet Protocol" (protocolo decontrol de trasferencia de internet), éste es el conjunto establecido de normasde transporte y lenguaje definido para la Red Internet e incorporado por otrasredes. Es también el protocolo más utilizado en comunicación en redes.

TCP/IP es un protocolo de transmisión de paquetes. Cuando un ordenador quieremandar a otro un archivo, lo primero que hace es partirlo en trozos pequeños(alrededor de unos 4 Kb) y posteriormente enviar cada trozo por separado. Cadapaquete de información contiene la dirección en la Red donde ha de llegar, ytambién la dirección de remite, por si hay que recibir respuesta. Los paquetesviajan por la Red de forma independiente.



Como entre dos puntos de la Red suele haber muchos caminos posibles, cadapaquete escoge el que en ese momento es óptimo, dependiendo de factorescomo saturación de las rutas o atascos. Así, puede pasar que parte de unfichero que se envía desde Colombia hasta España pase por cable submarinohasta el Norte de Europa y de allí hasta España, y otra parte venga por satélitedirectamente. Esto permite que Internet sea una red estable ya que, por supropia dimensión y complejidad, existen cientos de vías alternativas para undestino concreto, por lo que, aunque fallen ordenadores intermediarios o nofuncionen correctamente algunos canales de información, prácticamente, siempre

existe comunicación entre dos puntos de la Red.

Modelo TCP/IP

El TCP/IP es protocolo de comunicación de internet y también tiene un modelo consolo 4 capas.

Figura. Modelo TCP/IP

Capa de aplicación: El modelo TCP/IP combina todos los aspectosrelacionados con las aplicaciones en una sola capa y garantiza que estosdatos estén correctamente empaquetados para la siguiente capa.

Capa de transporte: Esta capa se refiere a los aspectos de calidad del serviciocon respecto a la confiabilidad, el control de flujo y la corrección de errores.



Uno de sus protocolos, el protocolo para el control de la transmisión (TCP),ofrece maneras flexibles y de alta calidad para crear comunicaciones de redconfiables, sin problemas de flujo y con un nivel de error bajo. TCP es unprotocolo orientado a la conexión que mantiene un diálogo entre el origen y eldestino mientras empaqueta la información de la capa de aplicación enunidades denominadas segmentos. “Orientado a la conexión” significa quelos segmentos de Capa 4 viajan de un lado a otro entre dos hosts paracomprobar que la conexión exista lógicamente para un determinado período.Esto se conoce como conmutación de paquetes.

Capa de Internet: El objetivo de la capa de Internet es enviar paquetes origendesde cualquier red en la Internet y que estos paquetes lleguen a sudestino independientemente de la ruta y de las redes que hayan recorridopara llegar hasta allí. El protocolo específico que rige esta capa sedenomina Protocolo Internet (IP). En esta capa se produce la determinaciónde la mejor ruta y la conmutación de paquetes. Se podría decir que eficacia(llegar a destino) y eficiencia (del mejor modo posible) son el propósito quepersigue.

Capa de acceso de red: También denominada “capa de host a red”. Es la capaque se ocupa de todos los aspectos que requiere un paquete IP para

realizar los enlaces físicos. Esta capa incluye los detalles de tecnología LANy WAN y todos los de la capa física y de enlace de datos del modelo OSIpresentado anteriormente.

Figura Paralelo entre Modelos TCP/IP y OSI



Algunas de las capas del modelo TCP/IP reciben el mismo nombre que en elmodelo OSI. Como el modelo TCP/IP sólo tiene 4 capas, la de aplicacióncontiene 3 capas del modelo OSI, así como la capa de acceso a la red contiene 2del modelo OSI.

Protocolo IP V4

El protocolo IPV4 tiene 32 bits los cuales están divididos en 4 partes de ocho cadauna (4 octetos).

La dirección IP es número basado en el protocolo IPV4 el cual identifica a un

equipo de la red.

Protocolo IP V6

¿Por qué IP V6?

Nadie se imaginó el crecimiento que iba a tener Internet en algún momento.

Debido a eso, las direcciones IP se están acabando ya que este protocolotiene una limitante de direcciones (232), más exactamente

4.294.967.296.

El protocolo IP V6 tiene (2128) direcciones, es decir exactamente340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456.

Esto permite:

• Mayor espacio de direcciones, el tamaño de las direcciones IP cambia de32 bits a 128 bits.

• Paquetes IP eficientes y extensibles, sin que haya fragmentación en losrouters, alineados a 64 bits y con una cabecera de longitud fija, más



simple, que agiliza su procesado por parte del router.• Posibilidad de paquetes con carga útil (datos) de más de 65.355 bytes.• Seguridad en el núcleo del protocolo (IPsec). El soporte de IPsec es

un requerimiento del protocolo IPv6.• Capacidad de etiquetas de flujo. Puede ser usada por un nodo origen

para etiquetar paquetes pertenecientes a un flujo (flow) de tráficoparticular, que requieren manejo especial por los routers IPv6, tal comocalidad de servicio no por defecto o servicios de tiempo real. Por ejemplovideo conferencia.

• Características de movilidad, la posibilidad de que un nodo mantenga lamisma dirección IP, a pesar de su movilidad.

CLASES DE DIRECCIONES

Las direcciones IPv4 se caracterizan por tener una parte para la dirección de red(Network ID) y para los dispositivos (HOST). La máscara de red aporta lacaracterística de diferenciación de las partes en las direcciones IP.Por ejemplo la máscara de red 255.255.0.0(11111111.11111111.00000000.00000000) indica que los 2 primeros octetos de la

dirección IP pertenece a la dirección de red y el resto para la identificación de loshost.La versión 4 de IP (IPv4) utiliza 32 bits ó 4 bytes para representar sus direccionesIP.

La fórmula para calcular el número de direcciones, según los bits de la parte dedirección de red es:

y la del número de host es:

Direcciones Especiales

Dirección de arranque: 0.0.0.0



Dirección de loopback : 127.0.0.0

Clase A

La clase A se caracteriza por tener un número amplio de opciones para albergardirecciones de host. La máscara de esta red es 255.0.0.0. Las direcciones IP para

esta clase comienzan desde 1.0.0.0 hasta 126.0.0.0, ya que la red 0.0.0.0 no esusada y la red 127.0.0.0 se reserva para las pruebas de loopback. Los Routers olas máquinas locales pueden utilizar esta dirección para enviar paquetesnuevamente hacia ellos mismos. Por lo tanto, no se puede asignar este número auna red.

Clase B



La máscara de red de la clase B es 255.255.0.0, las direcciones de red van desde128.0.0.0 hasta 191.255.0.0.

Clase C

La máscara de red de esta clase es 255.255.255.0, las direcciones de red vandesde 192.0.0.0 hasta 223.255.255.0.

Clase D

La dirección Clase D se creó para permitir multicast en una dirección IP. Una



dirección multicast es una dirección exclusiva de red que dirige los paquetes conesa dirección destino hacia grupos predefinidos de direcciones IP.

Por lo tanto, una sola estación puede transmitir de forma simultánea una solacorriente de datos a múltiples receptores. Los primeros bits de estas direccionespara esta clase son “1110” y van desde 224 hasta 239 (en el primer octeto).

Clase E

Se ha definido una dirección Clase E. Sin embargo, la Fuerza de tareas deIngeniería de Internet (IETF) ha reservado estas direcciones para su propiainvestigación. Por lo tanto, no se han emitido direcciones Clase E para serutilizadas en Internet.

Los primeros cuatro bits de una dirección Clase E siempre son 1s. Por lo tanto, elrango del primer octeto para las direcciones Clase E es 11110000 a 11111111, ó240 a 255.

Direcciones Pública y privadas

Las direcciones públicas son direcciones expuestas ante la Internet y sonprovistas por un ISP (proveedor de servicios de Internet) ó un registro a un costo.

Las direcciones privadas, como si mismo nombre lo indican, es para uso interno,



no son expuestas a Internet y son gratuitas.

El siguiente gráfico muestra la tabla con las direcciones privadas para cada clase:

La dirección IP está acompañada de la máscara de subred que indicará quérango de dirección IP identifica la red y qué rango está destinado paraequipos, cabe anotar que los equipos en redes se denominan frecuentementehost. Hay una máscara por defecto según la clase de dirección de la IP.

Hay direcciones públicas y privadas en cada clase de las direcciones IP. Laspúblicas son las direcciones IP que se utilizan en Internet y las privadas sonlas direcciones IP que se deben utilizar en las redes locales o LANs.





¿Qué son las Subredes?

Son redes más pequeñas contenidas en una red. Estas se forman tomándolecampos a los espacios de host para formar nuevas subredes.

Para entender este tema primero se debe conocer el concepto de cómopasar de un número decimal a un número binario. Teniendo en cuenta que enel protocolo IP V4 tiene 4 octetos de 8 bits cada uno.

El número máximo admitido en una red con protocolo IP V4 es el 255,pero en realidad el máximo número de redes disponibles es de 256 contandola red 0.

Si se quiere hallar el número binario de 198 se debe buscar en los resultadosla suma de estos que den este número.

Para hallar el numero binario simplemente los bits que se utilizan s ecolocan como 1 y los que no se utilizan se colocan como 0.

La solución es el numero binario para 192 es 11000000.

Como una dirección IP se compone de 4 octetos se hará lo mismo con losdemás números de la dirección IP para hallar el número binario de la dirección.



Para complementar y aclarar los procedimientos de cálculo de lasdirecciones y máscaras de subredes revise el archivo PDF “Cálculo manualde subredes”

Referencias bibliográficas:

-Feibel, Werner. The encyclopedia of networking, Network Press 1995

-Tanenbaum, Andrew. Redes de computadoras, Prentice Hall

-http://www.frm.utn.edu.ar/comunicaciones/modelo_osi.html

-http://www.ciscoredes.com/tutoriales/60-modelo-osi-y-tpc-ip.html

-http://wospina.obolog.com/internet-actualidad-1210863

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