UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA Lecturas de Docencia fileIntroducción a las Redes de Computadores 3 / 22 Los primeros intentos por establecer comunicación remota usando las computadoras

UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA Facultad de Ciencias

Escuela de Computación Lecturas de Docencia

Introducción a las Redes de Computadores

Profesora María Elena Villapol

Febrero 2010.


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1. Revisión histórica de las Redes de Computadoras El hombre siempre ha sentido la necesidad de comunicarse remotamente.

Unos de los más grandes inventos en la historia de las telecomunicaciones es la invención del telégrafo en el año 1844 por un ciudadano americano llamado Samuel Morse. En los primeros años de su existencia, el telégrafo fue un servicio local (es decir no era posible establecer comunicación entre las fronteras de un país). No fue sino 20 años después de su creación (1864) cuando comenzaron los esfuerzos por el establecimiento de convenios que permitieran comunicarse a través de varios países. Dichos esfuerzos culminaron exitosamente en la creación del International Telegraph Union (Unión de Telégrafos). Una de las funciones de esta organización fue el estandarizar la Clave de Morse para poder ser usada en varios países. Hoy en día similares razones y objetivos aplican a los cientos de institutos y organizaciones que se encargan de estandarizar las comunicaciones en el ámbito mundial.

Aunque los primeros sistemas telegráficos fueron cableados, a finales del siglo

19 se creó el primer sistema inalámbrico basado en ondas de radio. El invento se debió al italiano Guglielmo Marconi en 1895. Estos sistemas basados en el uso de ondas de radio fueron particularmente útiles en la navegación. Cuenta la historia que la tripulación del Titanic se comunicó a tierra usando este sistema antes de sucumbir.

El siguiente gran invento en las telecomunicaciones fue el teléfono en 1876

por Alexander Graham Bell, en Boston, Massachusetts. La telefonía se expandió rápidamente y las funciones de la Unión de Telégrafos se extendieron a las redes telefónicas internacionales.

El comienzo del siglo 20 estuvo marcado por los avances en las

comunicaciones vía radio tales como comunicaciones marítimas, por difusión, experimentales, aeronáuticas y para aficionados. Durante estos años se formaron varios comités y grupos encargados de estandarizar todo lo relativo a la comunicación por radio vía teléfono y telégrafo. Sus funciones incluyeron asignar las frecuencias para las distintas estaciones que usaban ondas de radio (por ejemplo, barcos, aviones, teléfonos). Uno de los comités más importantes fue el International Telephone and Telegraph Consultative Committee (CCITT), el cual se formó en 1956 producto de una reorganización de los diferentes grupos que se encargaban de estandarizar los diversos aspectos de la radio, teléfono y telégrafo.

El comienzo de la segunda mitad del siglo, estuvo marcado por otro gran

invento en las telecomunicaciones y fue el lanzamiento del primer satélite llamado Sputnik 1; el cual fue lanzado por Rusia. Desde entonces han sido muchos los satélites lanzados por varios países alrededor del mundo para diversos fines incluyendo telefonía, televisión, etc.…

Aunque el invento de dispositivos capaces de procesar algún tipo de

información (por ejemplo, una calculadora) data de hace más de 5000 años (ábacos), no fue sino hasta los años 1950 que se crearon las primeras computadoras. Esto fue después de la creación del primer computador de propósito general (ENIAC) en 1947 y la introducción de los conceptos de programa almacenado por Von Neuman.


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Los primeros intentos por establecer comunicación remota usando las computadoras se remontan a 1956. Estas primeras redes fueron centralizadas y basadas en una arquitectura maestro-esclavo. Entre los pioneros en este tipo de redes se encuentra la compañía IBM. La primera red de computadores a larga escala, sin embargo, data de inicios de los 60, cuando se construyó una red para las compañías áreas de los Estados Unidos. A finales de 1969 el Departamento de Defensa de los Estados Unidos patrocinó un proyecto para el desarrollo de una red que pudiera conectar diferentes computadores. La red se llamó ARPANET. El proyecto fue llevado a cabo, básicamente, por investigadores de diversas Universidades en los Estados Unidos los cuales fueron financiados por DARPA. Después de varios años de trabajo y discusiones, a mediados de los 70 fue creada la Suite de Protocolos TCP/IP. Hacia 1983, ARPANET fue renombrada como La Internet, ya que que la red incluía diversas redes interconectadas.

El principio de los años 70, también estuvo caracterizado por la creación de las

primeras redes de Área Local. Entre las primeras redes se encontraron Ethernet (desarrollada en Xerox) y la red inalámbrica ALOHA (desarrollada en la Universidad de Hawai).

Dado el auge en el uso de las redes de computadores y de la construcción de

computadores de diferentes fabricantes, la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) se vio en la necesidad de crear estándares para la comunicación entre máquinas incompatibles. Es así como en 1977, ISO forma un grupo para el desarrollo del modelo para la Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, Open System Interconection). No fue sino hasta 1984 cuando este grupo publicó el documento final relacionado al modelo.

Para finales de los años 60, se reconoce la necesidad de tener una red que

integrase la voz y los datos, así se realizan los primeros intentos por crear una Red Integrada Digital (IDN, Integrated Digital Network) por parte del CCITT. Sin embargo, no fue sino hasta 1984 cuando finalmente se publicó el documento que describe la Red Digital de Servicios Integrados (ISDN, Integrated Services Digital Network). El proceso de estandarización de ISDN tomó mucho tiempo y como la tecnología en esta área avanza muy rápido, cuando el documento final fue publicado ya era obsoleto. Por ejemplo, ISDN ofrecía servicios de 64 Kbps y ya existían Redes de Área Local que ofrecían servicios a velocidades de transmisión a 10 Mbps.

Dado lo anteriormente dicho, el CCITT (hoy ITU-T, International

Telecommunication Union – Telecommunication Sector) comenzó a trabajar en B-ISDN, una ISDN de banda ancha. ISDN es todavía una red conmutada por circuitos mientras BISDN es conmutada por paquetes. BISDN ofrece servicios de hasta 155 Mbps y su objetivo de integración va más allá de ISDN. El objetivo de BISDN es integrar voz, data, imagen, video y audio. Los primeros estándares relacionados a esta tecnología fueron publicados en 1988.

A pesar de que ISDN llegó tarde, fue usada en varios países a nivel del

mundo. Esto debido a que ISDN proporcionaba mayor velocidad de transferencia de datos que la red telefónica tradicional y una serie de servicios que no son soportados por dichas redes. ISDN también se vio favorecida por el auge en el uso de la Internet.


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Aunque el CCITT (hoy ITU-T) ha trabajado duro por crear una red que

sustituya a la red telefónica actual, eso no ha sucedido. Hay muchos millones de dólares invertidos en infraestructura para que eso suceda y mal que bien los usuarios confían en este sistema de comunicación de hace más de 100 años. BISDN al igual que ISDN fueron creadas con esa intención, sin embargo, hoy en día el acceso a la Internet es provisto principalmente a través de: una tecnología que se soporta en la infraestructura de la red telefónica tradicional, denominada xDSL, de las redes por cables, o las redes inalámbricas con tecnologías tales como WiMax.

Otras redes las cuales han tenido un auge abrumador en la última década son

las redes inalámbricas y móviles. Dichas redes no sólo incluyen los teléfonos celulares sino también la posibilidad de conectar laptops, PDAs, etc.…

Otros avances en estos últimos años incluyen las redes por cable las cuales se

han extendido para proveer no sólo servicios de difusión de TV sino también datos y otros medios de información.

2. Comunicación de Datos

Stremler [6] define comunicación como la transmisión de información de un

sitio y/o momento a otro. El término comunicación de datos se refiere a la transmisión de datos.

3. Modelo de Comunicación

La parte superior de la Figura 1 presenta un modelo de comunicación simple

[1], el cual permitirá explicar los elementos que componen un sistema de comunicación:

1. Fuente: genera la data que será transmitida a través del sistema de

comunicación. Por ejemplo, un teléfono genera señales de voz, mientras que un computador genera señales de datos (ver parte inferior de la figura).

2. Transmisor: transforma las señales generadas por la fuente para que puedan ser transmitidas por el sistema de transmisión. Por el ejemplo, un MODEM (modulador / de modulador) transforma las señales digitales generadas por un computador y las transforma en señales analógicas que se puedan transmitir por una red telefónica (ver parte inferior de la figura).

3. Sistema de transmisión: la fuente y el destino están conectados por un sistema de transmisión, el cual puede ser tan simple como una línea de transmisión hasta una compleja red como la red telefónica.

4. Receptor: recibe las señales provenientes del sistema de transmisión y las transforma para que puedan ser manejadas por el destino. En el ejemplo de la figura, el receptor es el MODEM que realiza la función de transformar la señal analógica proveniente de la red telefónica en una señal digital que puede ser procesada por el computador de destino.

5. Destino: es el que recibe la señal proveniente del receptor. Por ejemplo, el computador servidor constituye el destino en el modelo de comunicación de la figura.


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Figura 1: Modelo de comunicación simplificado.

4. Redes de Comunicación de Datos

Una red de comunicación incluye una serie de dispositivos interconectados

para soportar la transmisión de información. Un ejemplo de una red de comunicación es el sistema telefónico y la Internet.

El intercambio de información entre cualquier dispositivo capaz de procesar

data (tales como computadores) con la finalidad de cooperar entre ellos es denominado comunicación de computadores [1]. Mientras que un conjunto de estos dispositivos interconectados vía una red se denomina una red de computadores [1]. Una red básicamente está compuesta de enlaces de transmisión y dispositivos de interconexión (tal como un enrutador).

Las redes de computadores1 (redes de comunicación de datos2) se pueden

clasificar de acuerdo a diversos criterios. La Figura 2 presenta una taxonomía de acuerdo a los aspectos más utilizados. Las redes de computadores se clasifican inicialmente según el área que ocupan. Una red que ocupa un área restringida y que en general pertenece a una organización (es propietaria), es una red de área local (LAN, Local Area Network), como por ejemplo la red de la Facultad de Ciencias. Una red que ocupa un área amplia, como lo es una nación, un continente, etc. y que en general utiliza facilidades de transmisión públicas se denomina una red de área amplia (WAN, Wide Area Network), como por ejemplo, la Internet. Las redes que abarcaban un área que está entre una WAN y una LAN, como por ejemplo una ciudad se denominan redes de área metropolitanas (MAN, Metropolitan Area Nteworks). Con los avances tecnológicos de las LANs y la posibilidad de extender su cobertura, el concepto de MANs se utiliza muy poco.

1 El término redes de computadores en general se refiere a redes que conectan cualquier dispositivo capaz de procesar información, tales como terminales, asistentes de datos personales (PDAs). 2 Las redes de comunicación abarcan las redes de computadores.

FuenteFuente TransmisorTransmisorSistema de TransmisiónSistema de Transmisión

ReceptorReceptor DestinoDestino

Sistema fuente Sistema destino

Red Telefónica PúblicaModem ModemComputador Servidor

FuenteFuente TransmisorTransmisorSistema de TransmisiónSistema de Transmisión

ReceptorReceptor DestinoDestino

Sistema fuente Sistema destino

Red Telefónica PúblicaModem ModemComputador Servidor


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Figura 2: Taxonomía de las Redes de Computadores.

Las LANs se dividen en redes de área local por cable (o simplemente LANs) y

redes de área local inalámbricas (WLANS, Wireless LANs). Las WLANs utilizan el aire como medio de transmisión. Las tecnología de LANs iniciales soportaban velocidades alrededor de las decenas de millones de bits por segundo (mega bits por segundo, Mbps), sin embargo estas redes han evolucionado y se han creado estándares que soportan centenas de Mbps, miles y hasta más Mbps. En la figura se han separados estas redes como LANs de baja velocidad y de alta velocidad. Por otra parte, dentro de las WLANs, se tiene una categoría de redes de área personal (WPANs, Wireless Personal Área Networks). Las WPANs son redes cuyo alcance se limita a un área muy pequeña tal como una habitación u oficina. Entre los estándares para WLANs se encuentran el IEEE 802.11 y HomeRF, mientras que para las WPANs el más conocido es el Bluetooth. Las MANs no tienen ninguna clasificación particular; un estándar MAN es el de Metro Ethernet.

Las WANs se clasifican en redes conmutadas por paquetes y por circuito. El

tipo de conmutación define la forma en que la información es transportada en la red. En las redes conmutadas por circuito se establece un circuito antes de transmitir la información y dicho circuito es dedicado a tal fin. Ejemplos de redes conmutadas por circuito son la red telefónica e ISDN (ver sección 1). Por otra parte, en las redes conmutadas por paquete la información es transmitida en piezas (paquetes) que cruzan la red desde la fuente al destino. Similarmente a las LANs existen redes de baja velocidad, que se corresponden principalmente con las primeras tecnologías de conmutación por paquetes que se utilizaban, tal como X.25. La otra categoría se corresponde con las redes de banda ancha o de alta velocidad. Estas están básicamente basadas en tecnologías de paquete rápido y los estándares más conocidos son BISDN (Broadband Integrated Service Digital Networks) y Frame Relay. Finalmente, se tienen las WANs inalámbricas (WWANs, Wireless WANs), las cuales han tenido un gran auge en los últimos años debido al creciente uso de los teléfonos celulares. Algunos de los estándares que se encuentran en esta categoría son UMTS y CDMA2000.

Redes de Computadores

LANs

LANs

Baja Velocidad

IEEE 10-BASE-TIEEE 802.5

Alta Velocidad

Fast Ethernet Gigabit Ethernet

WLANs

IEEE 802.11HOME RF

WPANS

Bluetooth

MANs

METRO ETHERNET

WANs

Conmutada porPaquetes

Baja Velocidad

X.25

Alta Velocidad

Frame RelayATM

Conmutada por Circuito

ISDNxDSL

WWANs

UMTSCDMA2000


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5. Interconexión de Redes En general las redes se interconectan entre sí para formar una internet. Por

ejemplo, se pueden tener LAN-WAN-LAN o LAN-LAN. Por ejemplo, una LAN de un determinado lugar se podría interconectar con una LAN de otro lugar usando las facilidades de la red pública de datos. Similarmente, a la red pública de teléfono del país proporciona facilidades públicas de datos que pueden ser utilizadas por compañías o individuos. Un conjunto de LANs pertenecientes a una misma organización pero que están localizadas en diferentes sitios pueden estar interconectadas usando líneas de transmisión de las portadoras públicas que han sido alquiladas para tal fin. De esta forma se tiene una red privada corporativa, tal como la de la UCV, que conectan los miles de computadores distribuidos en los diferentes campuses de la organización (tales como los Chaguaramos, Maracay) y diferentes institutos (tales como Instituto de Biología Experimental IBE e Instituto de Ciencias y Tecnología de Alimentos, localizados en Colinas de Bello Monte).

6. Conceptos Básicos del Diseño de Redes de Computadores

Las actividades (tareas) envueltas en la comunicación de dos o más

computadores conectados a través de una red pueden ser complejas y en un inicio las mismas fueron poco estructuradas y manejadas como una sola unidad (diseño monolítico). A continuación se describen algunos de los conceptos envueltos en el diseño de las redes de computadores de hoy en día caracterizadas por ser estructuradas.

6.1. Capas o Niveles

Las tareas envueltas en la comunicación entre computadores son

estructuradas en capas o niveles. Cada capa debe tener asignado un conjunto de funciones específicas. Usualmente, estas capas se estructuran jerárquicamente una en el tope de la otra.

6.2. Protocolos

La capa N en un determinado computador se comunica con la capa N en otro

computador. Las reglas y convenciones que rigen esta comunicación entre entidades remotas se denomina protocolo. El término entidad se usa para representar los elementos activos de una capa y puede referirse a funciones, programas de aplicación de usuario, manejo del control de errores de comunicación, entre otras.

6.3. Arquitectura de Red o de Comunicación

El conjunto de capas y protocolos se denomina arquitectura de red [7] o

arquitectura de comunicaciones de computadores [1].

6.4. Pila de Protocolos Un pila de protocolos consiste de una lista de protocolos distribuidos en cada

una de la capas de la arquitectura de red.


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7. Sistemas Abiertos Un sistema de comunicación abierto permite que los equipos de cualquier

fabricante que se ajusten a las normas aceptadas internacionalmente (véase el contraste con normas propietarias establecidas por un solo fabricante), puedan comunicarse con equipos de otros fabricantes que igualmente se ajusten a dichas normas.

Por ejemplo, hoy en día podemos comprar un equipo de cualquier fabricante

tal como IBM, Compaq, etc... y conectarle un MODEM (modulador / demodulador) a través de la interfaz serial, RS-232 o de un puerto USB. Igualmente, la mayoría de los computadores personales en el mercado traen incorporadas (o integradas) un tarjeta de red que cumple los estándares IEEE 802.3 10/100 BASE – T [4], para conectarse a la red de área local de nuestra organización a través de un concentrador o switch.

8. Modelo de Referencia OSI

La cantidad de redes de computadores que surgen a partir de los 70 y la

posibilidad de que los vendedores especializados desarrollaran múltiples sistemas heterogéneos incompatibles (es decir que no pudiesen comunicarse entre sí), llevó a que la Organización Internacional para la Estandarización (ISO International Standars Organization) estableciera un subcomité en el año 1977, para el desarrollo de un Modelo para la Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, Open Systems Innterconnection). La primera especificación fue publicada en 1984 en el documento ISO 7498 y el CCITT publicó un documento comparable, el X.200 [1].

El Modelo de Referencia OSI constituye un armazón para los estándares

desarrollados o a desarrollarse destinados a soportar la interconexión de sistemas. Tiene la finalidad de permitir la comunicación entre equipos de diferentes vendedores y fabricantes alrededor del mundo.

8.1. Estructura en Capas

La aproximación seguida por el grupo de la ISO en el desarrollo del modelo

OSI fue la de estructurar las funciones implicadas en la comunicación entre computadores en capas, estructuradas jerárquicamente. Cada capa contiene un conjunto de funciones del conjunto de funciones necesarias para la comunicación entre sistemas abiertos.

El Modelo OSI es desarrollado en la base de siete capas. Algunos de los

principios [4] para definir estas fue el no crear muchas capas que hicieran la tarea de ingeniería de los sistemas compleja, pero que a su vez se definieran una cantidad de capas suficientes para hacer estas tareas manejables. Otro principio importante es la creación de una capa para ejecutar un conjunto de funciones diferentes tanto en los procesos necesarios para su ejecución y la tecnología envuelta pero permitiendo el colectar funciones similares en una misma capa. Además se debe permitir el diseño modular en el sentido de que los cambios en las funciones o protocolos en una capa no afecten otras.


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En la especificación del modelo OSI [1] se utiliza la siguiente terminología, la cual se ilustra en la Figura 3:

1. Capa N: especifica cualquier capa. 2. Capa N-1: es la capa inmediatamente inferior a la capa N. 3. Capa N+1: es la capa inmediatamente superior a la capa N. 4. Entidad-N: es un elemento activo dentro de una capa N que incluye un conjunto

de las capacidades definidas para esa capa. 5. Protocolo-N: definen el conjunto de reglas y formatos (semántica y sintaxis) que

rigen la comunicación entre entidades N.

Figura 3: Terminología OSI para la estructura en capas.

8.2. Comunicación entre Capas

Se establecen dos tipos de comunicación (véase Figura 4) en la estructura que

se muestra en la figura, una entre capas adyacentes, es decir la capa N se comunica con la capa N+1 y N-1. La otra se establece entre entidades de una misma capa pero localizadas remotamente. Esta última se denomina comunicación entre entidades-N pares (o simplemente comunicación entre entidades pares).

Figura 4: Comunicación entre capas.

Dos de los elementos claves en el modelo OSI se describen a continuación:

Entidad de la Capa N+1

Entidad de la Capa N

Entidad de la Capa N-1

Sistema A Sistema B

Capa N+1

Capa N

Capa N-1







Sistema A Sistema B

Capa N+1

Capa N

Capa N-1







Sistema A Sistema B

Capa N+1

Capa N

Capa N-1




Comunicación entre capas adyacentes ( o comunicación vertical)

Comunicación entre entidades pares

( o comunicación horizontal)

Servicio a la capa N


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1. Especificación del protocolo: incluye una descripción detallada de las

características del protocolo, que permite que proporcione los servicios explícitos o implícitos. Consiste en un sistema de reglas, de formatos, y de procedimientos para que dos o más entidades se comuniquen en diversas máquinas dentro de una red. Algunos ejemplos de los mecanismos del protocolo son la iniciación y la terminación de los intercambios de datos y de la recuperación de error de los datos.

2. Especificación del servicio: describe el servicio que se proporciona al usuario.

Esto se da a menudo como una secuencia de eventos que son posibles en una interfaz abstracta entre el usuario (una aplicación u otro protocolo) y el protocolo. La especificación del servicio se define en un nivel más alto de la abstracción que la especificación del protocolo.

8.2.1. Servicio

OSI establece una diferencia muy importante entre los protocolos y los

servicios. Una capa N-1 ofrece servicios a la capa N (véase Figura 4). Un servicio es una capacidad de la capa N-1 y las capas por debajo de ellas y que se ofrece en los límites entre la capa N y N-1 (véase puntos de acceso al servicio, SAPs en la sección 8.2.3) [1]. La capa N se denomina usuario del servicio y la capa N-1 y las que están por debajo se denominan proveedor del servicio (véase Figura 5).

Figura 5: Estructura del servicio de OSI.

Para explicar este concepto se usará un ejemplo de nuestra vida cotidiana.

Cuando vamos a un local de venta de alimentos de comida rápida, tal como alguno de la cadena Mc Donalds, el servicio que se nos ofrece es un conjunto de menús en forma de combos, desplegados en el mostrador de atención al cliente del mismo (véase Figura 6). Este servicio lo recibimos a través de algún personal que se encuentra en el mostrador en su correspondiente caja registradora. Este servicio o capacidad de Mc Donalds es independiente de cómo se preparan los respectivos combos. Por ejemplo, el protocolo para la preparación de los diferentes menús puede variar de un restaurante a otro y del correspondiente personal. Por ejemplo, en un restaurante pueden colocar en la bandeja las hamburguesa, luego la papitas y finalmente la bebida. En otro a lo mejor este orden no es relevante. Este protocolo incluso puede variar de un país a otro para la misma cadena. Por ejemplo, el

Usuario del Servicio A

Proveedor del Servicio

Usuario del Servicio B




SAP SAP

Usuario del Servicio A


Usuario del Servicio B




SAP SAP


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protocolo que se sigue en Estados Unidos a lo mejor es más riguroso que el de nuestro país. Independientemente de cómo se preparen los combos, la forma de acceder el servicio es similar, pudiendo el protocolo variar independientemente que se ofrezca el mismo tipo de alimento.

Figura 6: Ilustración del Aprovisionamiento de Servicio en una Cadena de

Comida Rápida. Se puede observar que para un conjunto de servicios pueden existir más de

un conjunto de protocolos que pueden soportar los mismos. Lo que no puede suceder es que el usuario espere por un determinado servicio que ha requerido el cual no es ofrecido por el protocolo, por ejemplo, por errores en el diseño del mismo. Utilizando el ejemplo anterior, no es posible que un cliente este esperando el combo que ordenó y nunca se le avise que su requerimiento no puede ser cumplido porque no hay carne para la hamburguesa. Después de 20 minutos de larga espera el cliente pregunta y obtiene esa desagradable respuesta. En este caso el protocolo no contempló el enviar una notificación inmediata al usuario de que no se le puede proporcionar el correspondiente servicio sino hay alguno de los ingredientes requeridos para preparar el combo.

Un ejemplo de comunicación entre capas es el siguiente. Una capa común en

los modelos de comunicación es la de aplicación (llamémosla capa Y). Una de las más comunes aplicaciones es la de transferencia de archivos y consiste en la descarga de uno o más archivos desde un computador (servidor) particular bajo petición de un usuario (cliente). Esta capa puede requerir de la capa inmediatamente inferior (llamémosla capa X) el establecimiento de una conexión (servicio) entre la entidad de aplicación en el cliente y la del servidor para realizar la correspondiente transferencia. En este contexto, una conexión es una comunicación virtual entre estas entidades, donde ambas partes aceptan e indican que están preparadas para realizar el intercambio de información destinada a la descarga del (los) archivo (s). Note que los protocolos de comunicación de la capa X y aquellos en las capas por debajo de ella pueden establecer diferentes reglas y procedimientos para el establecimiento de dicha conexión. Estos son opacos a la capa Y, cuya entidad correspondiente lo que desea es que se establezca la conexión correspondiente si la entidad par así lo acepta.

El protocolo de la capa X puede tener un error de diseño y ante una situación

donde la red no pueda establecer la comunicación (porque por ejemplo algunos enlaces de comunicación están deshabilitados temporalmente), no notificarle a la

PREPARACION DE ALIMENTOS SEGÚN PROTOCOLOS

ESTABLECIDOS POR EL LOCAL

USUARIOS DEL SERVICIO (CLIENTES)

PUNTOS DE ACCESO AL

SERVCIO

PREPARACION DE ALIMENTOS SEGÚN PROTOCOLOS

ESTABLECIDOS POR EL LOCAL

USUARIOS DEL SERVICIO (CLIENTES)

PUNTOS DE ACCESO AL

SERVCIOCAJEROS


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capa Y que la conexión no se puede establecer. En este caso la capa Y puede quedarse esperando por un tiempo muy largo antes de realizar alguna acción, tal como enviar un mensaje al usuario de que trate luego de descargar el archivo.

8.2.2. Primitivas de Servicio

Las primitivas de servicio proporcionan una forma abstracta de describir la

interacción entre un usuario del servicio y el proveedor del servicio. El ISO/IEC y la ITU [3] han definido varios tipos de primitivas, las cuales se describen a continuación (véase Figura 7):

1. Requerimiento (Request): es invocada por el usuario del servicio para requerir

un servicio del proveedor. 2. Indicación (Indication): es usada por el proveedor del servicio para notificarle

al usuario del servicio que la otra entidad par ha invocado una primitiva de requerimiento o el proveedor mismo ha generado un evento.

3. Respuesta (Response): es usada por el usuario del servicio para reconocer el recibimiento de una primitiva de indicación del proveedor del servicio.

4. Confirmación (Confirmation): es usada por el proveedor del servicio para notificarle al usuario del servicio que requirió el servicio que la actividad iniciada por el requerimiento se ha completado exitosamente.

Figura 7: Tipos de Primitivas de Servicio en el Modelo OSI.

Nombres de la Primitivas de Servicio Los nombres de las primitivas de servicio se estructuran de la siguiente forma

[3]: <nombre de la primitiva de servicio> ::= <nombre del servicio> - <nombre

de la primitiva de servicio>. <tipo de la primitiva> donde <nombre del servicio> identifica la capa-(N) o el componente de la capa de

aplicación que proporciona el servicio. <nombre de la primitiva de servicio> identifica la facilidad a la cual la primitiva

de servicio pertenece (por ejemplo CONNECT). <tipo de la primitiva> ::= Request | Indication | Response | Confirm

A


Usuario Usuario

B

Requerimiento



SAP SAP

Confirmación Respuesta Indicación

A


Usuario Usuario

B

Requerimiento



SAP SAP



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Por ejemplo, uno de los servicios más comunes de la capa de transporte (véase sección 8.6.4) es el manejo de una conexión (que implica establecimiento, mantenimiento y liberación de la misma) [1]. Las primitivas de servicio para el establecimiento de una conexión descritas siguiendo la estructura de nombres dada anteriormente son (véase Figura 8):

T-CONNECT.Request T-COONECT.Indication T-CONNECT.Response T-COONECT.Confirmation La T describe la capa de Transporte y CONNECT es la palabra en inglés para

indicar el servicio de conexión.

Figura 8: La aplicación de transferencia de archivos como usuario del

servicio de la capa de transporte. Parámetros Una primitiva puede estar acompañada por un conjunto de parámetros. Por

ejemplo, los parámetros asociados a la primitiva T-CONNECT.Request son:

1. Dirección de la parte a la cual se está llamando: dirección del TSAP (SAP de la capa de transporte, véase Figura 8) requerido.

2. Dirección de la parte que llamó: dirección del TSAP que hace el requerimiento. 3. Opción de data expedita: requiera que la data se envíe en forma expedita

durante la conexión. 4. Valores de calidad de servicio: Son parámetros que definen las características

cualitativas y cuantitativas de la conexión que el usuario desea para la conexión, como por ejemplo, la prioridad da la data, probabilidad de falla de la transferencia de la data una vez establecida la conexión [1].

5. Data del usuario: datos de las capas superiores. Secuencias de Ocurrencias de las Primitivas de Servicio Las primitivas de servicio deben ocurrir en un determinado orden. Esto

generalmente está descrito en la especificación del servicio de la capa o protocolo particular. Los diagramas de conexión de tiempo constituyen una herramienta gráfica [1] para mostrar el orden temporal en que ocurre esta secuencia de eventos. Las

Aplicación:Transferencia de Archivos (cliente)


Usuario Usuario

B Aplicación:Transferencia de

Archivos (servidor)

Requerimiento



TSAP TSAP



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siguientes convenciones se usan para la representación de primitivas de servicio usando esta herramienta:

1. Una primitiva de servicio es representada por una flecha. 2. Las flechas colocadas a la izquierda de la línea vertical indican primitivas del que

requiere el servicio. 3. Las flechas colocadas a la derecha de la línea vertical indican primitivas del que

acepta el servicio. 4. Las flechas dirigidas hacia una línea vertical indican que se ha sometido una

primitiva. 5. Las flechas dirigidas desde una línea vertical indican que se ha entregado una

primitiva. 6. El nombre de la primitiva es asociado con cada flecha.

La Figura 9 muestra la secuencia de primitivas de servicio que se intercambia

durante el establecimiento de la conexión del ejemplo en la sección 8.2.1 y 8.2.2.

Figura 9: Secuencia de primitivas envueltas en el establecimiento exitoso

de una conexión.

8.2.3. Puntos de Acceso al Servicio Un Punto de Acceso al Servicio (Service Access Point, SAP) define el punto en

el cual los servicios de la entidad de la capa N-1 son provistos a una entidad de la capa N [1]. Un SAP está identificado unívocamente por una dirección.

8.3. Modos de Comunicación

Una capa puede ofrecer un servicio orientado a conexión o no orientado a

conexión. El modo orientado a conexión implica el establecimiento de una conexión previo a la transferencia de la información; donde una conexión es una asociación entre dos o más entidades pares. La habilidad de establecer, liberar y transferir data sobre una conexión es provista a las entidades N por la capa N-1. Las fases involucradas usando el modo orientado a conexión son: establecimiento de una conexión, transferencia de datos y liberación de la conexión.

El establecimiento de una conexión permite la negociación entre las parte de

los parámetros y opciones que regirán la transferencia de la data. En la comunicación en modo no orientado las unidades de data son

transferidas entre entidades de la una capa N sin necesidad de establecer una

Proveedor del ServicioUsuario del Servicio Usuario del Servicio

T-CONNECT.Request

T-CONNECT.Confirm

T-CONNECT.Indication

T-CONNECT.Response

Proveedor del ServicioUsuario del Servicio Usuario del Servicio

T-CONNECT.Request

T-CONNECT.Confirm

T-CONNECT.Indication

T-CONNECT.Response


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conexión. Siendo estas unidades enrutadas independientemente por la capa que proporciona el servicio no orientado a conexión y pudiendo ser transmitidas a múltiples destinos.

La especificación no restringe la combinación de servicios ofrecidos por una

capa N y la capa N-1, es decir las siguientes combinaciones son aceptadas [2]. Los servicios en los límites de ambas capas pueden ser ambos orientados conexión, ambos no orientados a conexión, uno orientado a conexión y el otro no.

8.4. Unidades de Datos

La información entre entidades pares es transferida en varios tipos de

unidades de data (véase Figura 10). Ellas se diferencian de acuerdo a su función [2]:

1. Información de Control de Protocolo – N (PCI-N): información intercambiada entre las entidades N pares para coordinar su operación conjunta.

2. Data de Usuario – N: se transfiere entre entidades N a nombre de las entidades N+1 a la cual se les está otorgando el servicio.

3. Unidad de data de Protocolo – N (PDU-N): es la unidad especificada por el protocolo y que contiene PCI-N y posiblemente data del usuario–N.

4. Unidad de Data de Servicio – N (SDU-N): consiste de data del usuario e información de control y es transferida entre las entidades N+1 pares y la cual no es interpretada por las entidades N.

Figura 10: Unidades de Datos.

8.5. Elementos de la Operación de una Capa

El modelo OSI [2] define varios elementos involucrados en la operación de las

capas. Las capas del modelo pueden tener uno o más de estos elementos.

8.5.1. Identificación del Protocolo Un identificador del protocolo – N identifica un protocolo de la capa N.

8.5.2. Conexión multi punto Una conexión multi punto es la facilidad de poder enviar data de una a

muchas y/o de muchas a un punto final de una conexión.

8.5.3. Multiplexación / De multiplexacion

Capa N+1

Capa N

PDU-(N+1)

SDU-(N)

PDU-(N)

PCI-(N)

Capa N+1

Capa N

PDU-(N+1)

SDU-(N)

PDU-(N)

PCI-(N)


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Cuando una función de la capa N usa una conexión N-1 para soportar más de

una conexión N, se dice que se han multiplexado dichas conexiones. La de multiplexación es la función reversa a la multiplexación y ocurre en la entidad N par, para identificar los diferentes PDUs N para más de una conexión N.

8.5.4. División / Recombinación

Cuando una función de la capa N usa más de una conexión N-1 para soportar

una conexión N, se dice que se han dividido dicha conexión. La recombinación es la función inversa a la división y ocurre en la entidad N par, para identificar los diferentes PDUs N recibidos sobre diferentes conexiones N-1 para una conexión N.

8.5.5. Control de flujo

El control de flujo regula el flujo entre capas adyacentes o dentro de una

capa. [2] identifica dos tipos de control de flujo:

1. Control de flujo entre pares: regula la tasa a la cual los PDUs se intercambian entre entidades N.

2. Control de flujo en el límite del servicio: que regula la tasa a la cual las SDUs se transfieran entre una entidad N y otra entidad N-1.

8.5.6. Segmentación / Re ensamblado

La función de segmentación ejecutada por una entidad N cuando divide una

SDU N en múltiples SDUs N. Reensamblado es la función inversa a la segmentación que se lleva a cabo en la entidad N par.

8.5.7. Bloqueo / Desbloqueo

La función de bloqueo ejecutada por una entidad N une múltiples SDUs N en

una PDU N. El desbloqueo realiza la función reversa.

8.5.8. Concatenación / Separación La concatenación es ejecutada por una entidad N para unir varios PDUs N en

una SDU N-1. Mientras que la separación es la función inversa.

8.5.9. Secuenciamiento El secuenciamiento realizado por una entidad N se refiere al hecho de

mantener el orden en que las SDUs N son enviadas a la capa N-1.

8.5.10. Reconocimiento El reconocimiento es una función usada por una entidad N para informar a la

entidad que envió un PDU N que este fue recibido.

8.5.11. Reajuste (reset)


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La función de reset es requerida para la recuperación de pérdidas entre las

correspondientes entidades N. La misma consiste en llevar a las correspondientes entidades N a un estado determinado, pudiendo ocurrir perdidas o duplicaciones de data.

8.5.12. Control de errores

Son funciones ejecutadas por un entidad N para detectar y / o corregir errores

de PDUs N ocasionados por los servicios provistos por la capa N-1.

8.6. Las Siete Capas del Modelo El modelo OSI resultante tiene siete capas e ilustradas en la Figura 11. Los

principios para la elección de estas capas se describen en [1][4]. A continuación las funciones de y los servicios provistos por estas capas se describen brevemente.

Figura 11: Las siete capas que forman el modelo OSI.

8.6.1. Capa de Aplicación

Propósito Es la única capa que permite a un proceso de aplicación acceder el sistema de

comunicación abierto y por ende las facilidades de información distribuida. Servicios Esta capa proporciona los siguientes servicios al proceso de aplicación o

usuario final. Funciones Las funciones de estas capas van a depender del proceso de aplicación.

Ejemplos de aplicaciones son la transferencia de archivos, acceso remoto de terminales y el intercambio de mensajes.

Física

Enlace de Datos

Red

Transporte

Sesión

Presentación

Aplicación

Física

Enlace de Datos

Red

Transporte

Sesión

Presentación

Aplicación

Física

Enlace de Datos

Red

Transporte

Sesión

Presentación

Aplicación

Física

Enlace de Datos

Red

Transporte

Sesión

Presentación

Aplicación

Medio Físico (Transmisión de la Información)

Capas fin- a –fin o capas

orientadas a la aplicación

Capas punto –a punto o capas orientadas a la

red


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8.6.2. Capa de Presentación Propósito Esta capa se ocupa de la representación de los datos (sintaxis de los datos)

durante la transferencia de la información. Servicios Provistos a la Capa de Aplicación La capa de presentación proporciona las siguientes facilidades [2]:

a) identificación de un conjunto de sintaxis de transferencia; b) selección del sintaxis de transferencia; y c) acceso a los servicios de sesión.

Funciones La capa de presentación realiza las funciones siguientes para ayudar a lograr

los servicios de presentación:

a) negociación y renegociación del sintaxis de transferencia; b) representación del sintaxis abstracta elegida por las entidades de aplicación en

la negociación o re negociación de la sintaxis de transferencia, incluyendo el formato y las transformaciones de propósito especial (por ejemplo, compresión de datos);

c) restauración de la sintaxis previamente negociada ante la ocurrencia de ciertos acontecimientos.

d) uso de los servicios de sesión.

8.6.3. Capa de Sesión Propósito Provee los mecanismos para sincronizar y organizar el diálogo entre dos

entidades de aplicación y maneja el intercambio de la data. Servicios Provistos a la Capa de Presentación

a) establecimiento y liberación de una conexión entre entidades de la capa de presentación en el ámbito de sesión con la finalidad de establecer un dialogo o terminar el mismo, respectivamente;

b) transferencia de la data en modo normal o expedito (implica un manejo expedito de las SDUs de la capa de sesión);

c) gestión de las interacciones; el intercambio de datos asociado a un dialogo puede ser duplex en cuyo caso la información se transfiere en forma simultánea, o half duplex, cuando el intercambio es alternado. En este último caso la capa de sesión debe proveer los mecanismos para soportar el intercambio de datos de forma sincronizada.


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d) sincronismo de la conexión: permite definir puntos de sincronismo. Si la conexión se rompe en algún punto, el dialogo puede re iniciarse en un punto de sincronismo acordado.

e) reporte de excepciones: consiste en la notificación de excepciones a la capa superior las cuales no son recuperables. Estos servicios pueden variar dependiendo del modo en que trabaja la capa

(es decir, orientado a conexión o no orientado a conexión). Funciones Las funciones de la capa de sesión están implicadas en los servicios descritos.

Adicionalmente, la capa realiza un mapping entre una conexión de sesión y una de transporte (en la capa inferior), sin embargo, cabe destacar que una conexión de transporte podría soportar varias conexiones consecutivas de la capa de sesión.

8.6.4. Capa de Transporte

Propósito Soporta la transferencia de datos entre entidades de sesión, ocultándole a las

capas superiores los detalles de la red sub adyacente. Esta capa trata en lo posible de usar de forma óptima los recursos de la red dentro de la restricciones de capacidad y calidad de servicio de la misma. Adicionalmente, esta capa tiene significado end-to-end (fin-a-fin o extremo-a-extremo), donde los puntos finales son las entidades de transporte. Es decir, esta capa no se encuentra en los puntos intermedios de la red. Las funciones de transporte invocadas en la capa de transporte para proporcionar una calidad de servicio determinada dependen de la calidad de servicio que puede ser provista por los servicios de red.

Servicios Provistos a la Capa de Sesión a) establecimiento de la conexión de transporte; b) liberación de la conexión de transporte c) transferencia de datos; d) transferencia de datos apresurada. En el modo no orientado a conexión estos servicios pueden variar, por

ejemplo, no tiene sentido establecer una conexión en este modo. Funciones a) mapping de direcciones de transporte en direcciones de red; b) multiplexación de conexiones de transporte (end-to-end) en conexiones de

red; c) establecimiento y liberación de conexiones de transporte; d) control de las secuencias end-to-end en conexiones individuales; e) detección de error end-to-end y supervisión necesaria de la calidad del

servicio; f) recuperación de error end-to-end;


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g) segmentación, bloqueo, y concatenación end-to-end; h) control de flujo end-to-end en conexiones individuales; j) funciones de supervisión; k) transferencia apresurada de las SDUs; y l) suspensión / reasumir. Note que al igual que los servicios estas funciones pueden variar dependiendo

del modo de operación de la capa de transporte. Por ejemplo, en este modo se debe hacer un mapping de las transmisiones no orientadas a conexión end-to-end en transmisiones de red.

8.6.5. Capa de Red

Propósito Proporciona procedimientos y funciones para la transmisión en modo

orientado a conexión o no orientado a conexión entre entidades de transporte, proporcionándole independencia de la funciones de enrutamiento y relevo de los datos.

Servicios a la Capa de Transporte a) direcciones de red; b) conexiones de red; c) identificadores de conexiones de red finales; d) transferencia de SDUs de red; e) parámetros de calidad de servicio; f) notificación de error; g) transferencia de SDUs de red apresurada; h) reset de la conexión; i) liberación de la conexión; y j) recepción de confirmación. Similarmente a los casos anteriores, estos servicios pueden variar cuando la

capa de red proporciona servicios no orientados a conexión, por ejemplo, un establecimiento y liberación de conexión no tendrían sentido.

Funciones a) encaminamiento y tareas de relevo; b) conexiones de red; c) multiplexación de las conexiones de red; d) segmentación y bloqueo; e) detección de errores; f) recuperación de errores; g) secuenciamiento; h) control de flujo; i) transferencia de datos apresurada; j) reset; k) selección del servicio;


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l) mapping entre direcciones de red y direcciones de la capa de enlace de datos;

m) gerencia de capa de red.

8.6.6. Capa de Enlace de Datos Propósito Proporciona transferencia de datos sobre conexiones físicas bien sea a través

de un servicio orientado a conexión o no orientado a conexión entre entidades de red. Esta capa detecta y posiblemente corrige posibles errores que pueden ocurrir a la capa física.

Servicios a la Capa de Red

a) direcciones de enlace de datos; b) conexiones de enlace de datos; c) SDUs de la capa de enlace de datos; d) identificadores de los puntos finales de la conexión de enlace de datos; e) notificación de errores; f) parámetros de calidad de servicio; y f) reset.

Similarmente a los casos anteriores, estos servicios pueden variar cuando la

capa de red proporciona servicios no orientados a conexión. Funciones

a) mapping de SDUs de la capa de enlace de datos en PDUs de esta misma capa; b) identificación e intercambio del parámetro; c) detección de error; d) encaminamiento y relevo; y e) gerencia de capa de la trasmisión de datos. f) establecimiento y liberación de la conexión de enlace de datos; g) transmisión de data en modo orientado a conexión / modo no orientado a

conexión; h) división de la conexión de enlace de datos; i) control de la secuencia; j) delimitación y sincronización.

8.6.7. Capa física

Propósito Proporciona los medios procedimentales, funcionales, eléctricos y mecanismos

para activar, mantener y liberar conexiones físicas para la transmisión de los bits entre entidades de la capa de enlace de datos.

Servicios Provistos a la Capa de Enlace de Datos


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a) conexiones físicas; b) SDUs físicas; c) puntos finales de la conexión física; d) identificación de un circuito de datos; e) secuenciamiento; f) notificación de la condición de avería; y g) parámetros de calidad de servicio.

Funciones

a) activación y desactivación de la conexión física; b) transmisión de la SDU física; c) multiplexacion; y d) gestión de la capa física.

Referencias

[1] Black U. “A Model for Computer Communications Standards”. Prentice Hall. 1991. [2] ITU-T Recommendation X.200. “Information Technology – Open Systems Interconnection – Basic Reference Model: The Basic Model”. 07/94. [3] ITU-T Recommendation X.210. “Information Technology – Open Systems Interconnection – Conventions for Definitions of OSI Services”. 11/93. [4] Stallings William, "Data & Computer Communications", 6th Ed., Prentice-Hall, 2000. [5] Stallings William, "Local and Metropolitan Area Networks", 4th Ed., Prentice-Hall, 1993. [6] Stremler Ferrel. “Introduction to Communication Systems”. Third Edition. Addison Wesley, 1990. [7] Tanenbaum Andrew S., "Computer Networks", 3rd Ed., Prentice-Hall, 1996.

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