Modelos de RED REDES DE DATOS Jesse Padilla A. Manizales 2011

Modelos de RED

REDES DE DATOS

Jesse Padilla A.

Manizales 2011

Jesse Padilla Agudelo Ingeniero Electrónico Especialista en Gestión de Redes de Datos

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Qué es un Modelo de RED?

• Los modelos de red son estructuras de operación diseñadas para reducir la complejidad a la hora de diseñar una funcionalidad de red.

• Buscando así construir una arquitectura de red basada en el uso de protocolos y servicios cooperando entre si para brindar un servicio de transporte de información estándar independiente de la tecnología usada o un fabricante en particular.


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• Para reducir la complejidad de su diseño, la mayoría de las redes está organizada como una pila de capas o niveles, cada una construida a partir de la que está debajo de ella. El número de capas, así como el nombre, contenido y función de cada una de ellas difieren de red a red.

• El propósito de cada capa es ofrecer ciertos servicios a las capas superiores, a las cuales no se les muestran los detalles reales de implementación de los servicios ofrecidos.


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Modelo de RED

• Varios tipos de dispositivos pueden comunicarse mediante el mismo conjunto de protocolos. Esto se debe a que los protocolos especifican la funcionalidad de red y no la tecnología subyacente que soporta dicha funcionalidad.


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Porqué usar un Modelo de RED?

• Asiste en el diseño del protocolo, porque los protocolos que operan en una capa específica poseen información definida que van a poner en práctica y una interfaz definida según las capas por encima y por debajo.

• Fomenta la competencia, ya que los productos de distintos proveedores pueden trabajar en conjunto.

• Evita que los cambios en la tecnología o en las capacidades de una capa afecten otras capas superiores e inferiores.

• Proporciona un lenguaje común para describir las funciones y capacidades de red.


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Modelo de Referencia – Modelo de Protocolo

• Un modelo de referencia, proporciona una referencia común para mantener la coherencia dentro de todos los tipos de servicios y protocolos de red.

• Un modelo de protocolo, proporciona un modelo que coincide estrechamente con la estructura de una suite de protocolos específica, es implementarle.


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Modelos de RED

• Disponemos de dos modelos de red altamente difundidos:• Modelo OSI – Modelo de Interconexión de Sistemas

Abiertos, este es un modelo de referencia usado por la industria para capacitarse en el área de redes de datos.

• Modelo TCP/IP – Protocolo de Control de Transferencia/Protocolo de Internet, este es un modelo de protocolo, estándar de facto de la industria de las redes e Internet.


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Modelo OSI - Open Systems Interconnection

• Este modelo conceptual, creado por la Organización Internacional de Normalización (ISO) en 1978 y revisado en 1984, describe una arquitectura de red que permite que los datos se pasan entre los sistemas informáticos.

• A pesar de que el modelo OSI es conceptual, la apreciación de su propósito y función puede ayudar a entender mejor cómo los conjuntos de protocolos y arquitecturas de red trabajan en aplicaciones prácticas.


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Modelo OSI

• En términos simples, el modelo OSI proporciona una estructura que nos ayuda a trabajar con redes. Al relacionar los servicios y dispositivos para una determinada capa del modelo, puede tener una mejor idea de su función y propósito.

• Este es un modelo de 7 capas.


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Modelo OSI

• El modelo se utiliza para relacionar el transporte de datos de un host a otro.


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Modelo OSI - PDU

• Cuando hablamos de las PDU – Unidades de Datos de Protocolo nos referimos a la encapsulación propia de cada capa del modelo.

• Como se pasan los datos arriba o hacia abajo a través de la estructura del modelo OSI, se agregan encabezados (hacia abajo) o eliminado (hacia arriba) en cada nivel, un proceso llamado encapsulación (suma) o des-encapsulación (extirpación).


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Modelo OSI – PDU de Cada Capa


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Modelo OSI – PDU de Cada CAPA


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Modelo OSI Capa 7 – Capa de Aplicación

• Cada capa del modelo OSI define una funcionalidad específica.

• En las secciones siguientes analizaremos cada una de las capas por separado y analizar la función de cada una.

• La capa de Aplicación, es la capa superior de los modelos OSI y TCP/IP.

• Es la capa que proporciona la interfaz entre las aplicaciones que utilizamos para comunicarnos y la red subyacente en la cual se transmiten los mensajes.


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• Los protocolos de capa de aplicación se utilizan para intercambiar los datos entre los programas que se ejecutan en los hosts de origen y destino.

• Existen muchos protocolos de capa de aplicación y siempre se desarrollan protocolos nuevos.


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Modelo OSI Capa 7 – Protocolos Capa de Aplicación

• Los protocolos de la capa de aplicación son utilizados tanto por los dispositivos de origen como de destino durante una sesión de comunicación.

• Para que las comunicaciones sean exitosas, deben coincidir los protocolos de capa de aplicación implementados en el host de origen y destino.


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• Definen los procesos en cada uno de los extremos de la comunicación.

• Define los tipos de mensajes.• Define la sintaxis de los mensajes.• Define el significado de los campos de información.• Define la forma en que se envían los mensajes y la respuesta

esperada.• Define la interacción con la próxima cada inferior del modelo.


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Algunos protocolos de la Capa de Aplicación bien conocidos son:• HTTP - Protocolo de Transferencia de Hipertexto• FTP – Protocolo de Transferencia de Archivos• DNS – Servicio de Nombres de Dominio• SMTP - Protocolo de Transferencia Simple de Mensajes• POP - Protocolo de Oficina de Correo• SMB – Protocolo de Bloques de Mensajes de Servidor• Telnet• SSH


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Modelo OSI Capa 6 – Capa de Presentación

• La Capa de Presentación se ocupa del formato y la representación de los datos y, si es necesario, esta capa puede traducir entre distintos formatos de datos.

• Es una capa intermedia, diseñada para la manipulación de los datos.


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• La Capa de presentación está a cargo de la presentación de los datos en una forma que el dispositivo receptor pueda comprender.

• Esta capa cumple tres funciones principales y son las siguientes:– Formateo de datos (presentación)– Cifrado de datos– Compresión de datos


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Ejemplos funciones de la Capa de Presentación:• Codificación de Texto: – Código ASCCII

• Compresión y Codificación de Imágenes– JPG– PNG– TIFF– GIFF

• Compresión y Codificación de Audio– MP3– WAV– WMA


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Ejemplos funciones de la Capa de Presentación:• Compresión y Codificación de Video– AVI– MPEG– MOV

• Cifrado– Protocolos (TLS, SSL, SET, DSS)– Algoritmos (RSA, MD5)


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• La capa de presentación es la capa más baja en la que los desarrolladores de aplicaciones cuentan con la estructura y presentación de datos, en lugar de simplemente enviar datos en forma de datagramas o paquetes entre los hosts.

• Ejemplo: Los Strings de Java, los cadenas de C/C++.


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Modelo OSI Capa 5 – Capa de Sesión

• Permite a los usuarios de diferentes host de una red establecer sesiones entre ellos.

• A través de una sesión se puede llevar a cabo un transporte de datos ordinario, aunque esta capa se diferencia de la de transporte en los servicios que proporciona.


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Funciones de la capa de sesión:• Intercambio de datos• Administración del dialogo.– Iniciar– Mantener– Reiniciar– Cerrar

• Sincronización• Administración de actividades.• Notificación de excepciones.


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Algunos protocolos conocidos de la capa de sesión son:• Sistema de archivos de red (NFS).• Lenguaje de consulta estructurado (SQL).• Llamada de procedimiento remoto (RPC)• Sistema X Windows• Protocolo de control de session DNA (SCP).


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Tarea

• Implementar en C, C++, Java o en algun otro lenguaje de programación una calculadora distribuida usando RPC.


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Modelo OSI Capa 4 – Capa de Transporte

• Los procesos descritos en la capa de Transporte del modelo OSI aceptan los datos de la capa de Aplicación y los preparan para el direccionamiento en la capa de Red.

• La capa de Transporte es responsable de la transferencia de extremo a extremo general de los datos de aplicación.


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• La capa de Transporte permite la segmentación de datos y brinda el control necesario para reensamblar las partes dentro de los distintos flujos de comunicación.


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• Las responsabilidades principales que debe cumplir son:– Seguimiento de la comunicación individual entre

aplicaciones en los hosts origen y destino.– Segmentación de datos y gestión de cada porción.– Reensamble de segmentos en flujos de datos de

aplicación,.– identificación de las diferentes aplicaciones.




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Modelo OSI Capa 4 – Soporte a comunicaciones confiables


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Modelo OSI Capa 4 – TCP y UDP


• Los dos protocolos más comunes de la capa de Transporte del conjunto de protocolos TCP/IP son el Protocolo de control de transmisión (TCP) y el Protocolos de datagramas de usuario (UDP). Ambos protocolos gestionan la comunicación de múltiples aplicaciones.

• Las diferencias entre ellos son las funciones específicas que cada uno implementa.

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Modelo OSI Capa 4 – TCP


• TCP es un protocolo orientado a la conexión. TCP incurre en el uso adicional de recursos para agregar funciones. Las funciones adicionales especificadas por TCP están en el mismo orden de entrega, son de entrega confiable y de control de flujo.

• Las aplicaciones que utilizan TCP son:– Exploradores Web– Mail– Transferencia de archivos

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Modelo OSI Capa 4 – UDP


• UDP es un protocolo simple, sin conexión. Cuenta con la ventaja de proveer la entrega de datos sin utilizar muchos recursos.

• Las porciones de comunicación en UDP se llaman datagramas. Este protocolo de la capa de Transporte envía estos datagramas como "maximo esfuerzo".

• Entre las aplicaciones que utilizan UDP se incluyen:– Sistema de nombres de dominios (DNS).– Streaming de vídeo.– Voz sobre IP (VoIP).

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Modelo OSI Capa 4 – Los Números de Puerto


• Los servicios basados en TCP y UDP mantienen un seguimiento de las varias aplicaciones que se comunican.

• Para diferenciar los segmentos y datagramas para cada aplicación, tanto TCP como UDP cuentan con campos de encabezado que pueden identificar de manera exclusiva estas aplicaciones.

• Estos identificadores únicos son los números de los puertos.

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• La Autoridad de números asignados de Internet (IANA) asigna números de puerto. IANA es un organismo de estándares responsable de la asignación de varias normas de direccionamiento.

• Estos son números de 16 bits representados en decimal.

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Lectura


• Consultar sobre el protocolo SPX • Consultar sobre la socialización y su importancia en la capa de

presentación.

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Modelo OSI Capa 3 – Capa de Red

• La capa de red del modelo OSI se ocupa principalmente de establecer un mecanismo por el cual los datos pueden moverse entre dos redes o sistemas.

• La capa de red no define cómo los datos se mueven, sino que se ocupa de proporcionar los mecanismos que se pueden utilizar para ese fin.

• Los mecanismos que pueden ser utilizados incluyen la definición de red de abordar y llevar a cabo el descubrimiento de rutas y mantenimiento.


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• Los protocolos de la capa de Red del modelo OSI especifican el direccionamiento y los procesos que permiten que los datos de la capa de Transporte sean empaquetados y transportados.

• La encapsulación de la capa de Red permite que su contenido pase al destino dentro de una red o sobre otra red con una carga mínima.


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• La Capa de red o Capa 3 de OSI provee servicios para intercambiar secciones de datos individuales a través de la red entre dispositivos finales identificados. Para realizar este transporte de extremo a extremo la Capa 3 utiliza cuatro procesos básicos:

• direccionamiento• encapsulamiento• enrutamiento • desencapsulamiento.







• Los protocolos mas comunes que operan en la capa de red son:

• IPv4 - versión 4 del Protocolo de Internet (Parte de la Suite TCP/IP)

• IPv6 - versión 6 del Protocolo de Internet (Parte de la Suite TCP/IP)

• IPX - intetercambio Novell de paquetes de internetwork (Parte de la suite Novell IPX/SPX )

• AppleTalk Internet (Parte de la Suite Apple Inc) • ICMP – Protocolo de Control de Mensajes de Internet


Modelo OSI Capa 3 – La MTU


• Una característica principal de los medios que la capa de Red considera: el tamaño máximo de la PDU que cada medio puede transportar.

• A esta característica se la denomina Unidad máxima de transmisión (MTU).

• Parte de la comunicación de control entre la capa de Enlace de datos y la capa de Red es establecer un tamaño máximo para el paquete.

• La capa de Enlace de datos pasa la MTU hacia arriba hasta la capa de Red. La capa de Red entonces determina de qué tamaño crear sus paquetes.

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Modelo OSI Capa 2 – Capa de Enlace de Datos

• La capa de enlace de datos es responsable de enviar los datos a la capa física para que pueda transmitirse a través de la red.

• La capa de enlace de datos puede realizar sumas de comprobación y detección de errores en los datos para asegurarse de que los datos enviados son los mismos que los datos recibidos.


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• La capa de enlace de datos es diferente de las otras capas del modelo OSI, dado que esta esa conformada por dos subcapas con tareas bien diferenciadas.

• Subcapa LLC, o la subcapa de control de enlace lógico.• Subcapa MAC, o la subcapa de control de acceso al medio.


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Modelo OSI Capa 2 – Subcapa LLC

• La subcapa LLC, esta definida por el estándar IEEE 802.2, controla el acceso delos medios de comunicación, lo que permite múltiples protocolos de alto nivel para utilizar una conexión de red.


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Modelo OSI Capa 2 – Subcapa MAC

• La subcapa MAC administra y controla el acceso a los medios de comunicación de red para los protocolos de intentar usarlo. La dirección MAC se define en esta subcapa.


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Modelo OSI Capa 1 – Capa de Física

• La capa física define la conexión física a la red, también define la topología física de la red.


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• La capa física es la capa del modelo OSI que define las características físicas de la red.

• Las características físicas pueden incluir el tipo de cable y el conector. También se define cómo los datos en realidad viajan a través de la red.

• La capa física define también el voltaje que se utiliza en el cable y la frecuencia con la que las señales portadoras llevan los datos. Estas características afectan directamente a la velocidad de un medio determinado y la distancia máxima en que puede ser un cierto tipo de material utilizado.


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Tarea

• Realizar un documento que describa las codificaciones de Línea, como funcionan y para que se usan estas.


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Modelo de TCP/IP

• A diferencia del Modelo OSI que es un modelo de referencia el Modelo TCP/IP es un modelo de protocolo, es decir, es el estándar de facto de la industria, es el protocolo mas usado en redes de datos.

• A finales de 1970 y principios de 1980, el Departamento de Defensa de EE.UU y la Agencia de Proyectos Avanzados de Investigación (ARPA), necesitaba un sistema que le permita compartir los recursos de sus costosos sistemas de computación central. A partir de este, la red ARPANET, precursora de la actual Internet fue desarrollado.


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Modelo de TCP/IP

• El original de la red ARPANET utiliza un protocolo de comunicación conocido como NCP,pero las limitaciones de este se presentaron muy pronto, y un nuevo protocolo se necesitaba para satisfacer las demandas de redes nuevas.

• El nuevo protocolo fue TCP / IP, que pronto se convirtió en el líder indiscutible en el ámbito de las redes de datos.


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Modelo de TCP/IP

• TCP/IP siempre ha estado en la suite de protocolos de Internet y todos los principales sistemas operativos de red incluyen soporte para TCP / IP.


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Modelo de TCP/IPProceso de Comunicación


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Modelo de TCP/IP

• Aunque TCP/IP se refiere a menudo como un protocolo único, el conjunto de protocolos TCP/IP está compuesto por muchos protocolos.

• Cada uno de los protocolos en el conjunto de protocolos TCP/IP proporciona una función diferente, y juntos proporcionan la funcionalidad que se conoce como TCP/IP.


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Modelo de TCP/IP

• TCP/IP debe su nombre a los dos principales protocolos de la suite: TCP y el IP.

• TCP es responsable de proporcionar transmisiones confiables de un sistema a otro, y el protocolo IP es responsable de dirigir y seleccionar rutas.


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Modelo de TCP/IP


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Modelo de TCP/IP – Las PDU


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Equivalencia entre Modelo OSI y Modelo TCP/IP


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Ejemplo del Suite TCP/IP aplicado a la Transferencia HTTP


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Los RFC

• Los RFC o los Request for Comments, son las normas publicadas por la Internet Engineering Task Force (IETF) que describen los métodos, los comportamientos, la investigación, o las innovaciones aplicables a la operación de la Internet y los sistemas de Internet conectadas.

• Cada RFC tiene un nuevo número de referencia asociado. Mirando este número proporciona información sobre la tecnología específica.

• Para más información sobre RFC ir a la Internet Engineering Task línea de la Fuerza (www.ietf.org).


http://www.ietf.org/

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Lectura

• Consultar el RFC 791 y analizar en que consiste este.


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Preguntas!

• Contacto a [email protected]


mailto:[email protected]

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Bibliografía en Español

• Currículo de Cisco CCNA versión 3.1• Currículo de Cisco CCNA Exploration versión 4.0• Andrew Tanenbaum. (2003). Redes De Computadoras -

Cuarta Edición. Editorial Pearson.• James F. Kurose y Keith W. Ross. Redes de Computadores: Un

Enfoque descendente basado en Internet - Segunda Edición. Editorial Pearson.

• Pat Eyler. (2001). Redes Linux con TCP/IP - Primera Edición. Editorial Prentice Hall.

• Behrouz A. Forouzan. (2002). Transmisión de Datos y Redes de Comunicaciones - Segunda Edición - Editorial McGraw Hill.


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Bibliografía en Ingles

• Al Anderson & Ryan Benedetii. (2009). Head Firs Networking. Editorial O'Reilly

• Bruce Hartpence. (2011). Packet Guide to Core Network Protocols - Primera Edicón. Editorial O'Reilly

• Craig Hunt. (2002). TCP/IP Network Administration - Tercera Edición, Editorial O'Reilly

• Gary A. Donabue. (2011). Network Warrior - Segunda Edición. Editorail O'Reilly

• Joe Casad. (2009). Sams Teach Yourself TCP/IP in 24 Hours - Cuerta Edición, Editorial SAMS.

• Mike Harwood. (2011). Cert Guide CompTIA Network+ N10-004. Editorial Pearson

• Silviu Angelescu. (2010). CCNA Certification All in One for dummies. Editorial Wiley


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Bibliografía en Ingles

• Shannon MCFarland, Muninder Sambi, Nikhil Sharmad & Sanjay Hooda. (2011). IPv6 for Enterprise Networks - Primera Edición. Editorial Cisco Press

• IIjitscb van Beijnum. (2002). BGP - Primera Edición. Editorial O'Reilly.• Jianguo Ding. (2010). Advances in Network Management - Primera

Edición. Editorial CRC.• Priscilla Oppenheimer. (2010). Top Down Network Design - Tercera

Edición. Editorial Cisco Press.• S.S. Shinde. (2009). Computer Network - Primera Edición. Editorial

New Age Publishers.• Todd Lammle. (2007). CCNA: Cisco Certified Network Asocciante

Study Guide - Sexta Edición. Editorial Wiley.


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Gracias


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