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Fundamentos de Redes LI

Unidad III Modelos de Comunicaciones

3.1 Modelo de referencia OSI.

Durante las últimas dos décadas ha habido un enorme crecimiento en la cantidad y tamaño de las redes. Muchas de ellas sin embargo, se desarrollaron utilizando implementaciones de hardware y software diferentes. Como resultado, muchas de las redes eran incompatibles y se volvió muy difícil para las redes que utilizaban especificaciones distintas poder comunicarse entre sí.



3.1 Modelo de referencia OSI.

Para solucionar este problema, la Organización Internacional para la Normalización (ISO) realizó varias investigaciones acerca de los esquemas de red. La ISO reconoció que era necesario crear un modelo de red que pudiera ayudar a los diseñadores de red a implementar redes que pudieran comunicarse y trabajar en conjunto (interoperabilidad) y por lo tanto, elaboraron el modelo de referencia OSI en 1984.



3.1.1 Modelo general y comunicación

El concepto de capas le ayudará a comprender la acción que se produce durante el proceso de comunicación de una computadora a otra. En la figura siguiente se plantean preguntas que involucran el movimiento de objetos físicos como por ejemplo, el tráfico de autopistas o los datos electrónicos. Este desplazamiento de objetos, sea este físico o lógico, se conoce como flujo.




Ahora, examine la figura, el cuadro "Comparación de redes". ¿Qué red está examinando? ¿Qué fluye? ¿Cuáles son las distintas formas del objeto que fluye? ¿Cuáles son las normas para el flujo? ¿Dónde se produce el flujo? Las redes que aparecen en este esquema le ofrecen más analogías para ayudarlo a comprender las redes informáticas.



3.1.2 Modelo de referencia OSI.

El modelo de referencia OSI es el modelo principal para las comunicaciones por red. Aunque existen otros modelos, en la actualidad la mayoría de los fabricantes de redes relacionan sus productos con el modelo de referencia OSI, especialmente cuando desean enseñar a los usuarios cómo utilizar sus productos. Los fabricantes consideran que es la mejor herramienta disponible para enseñar a enviar y recibir datos a través de una red.




En el modelo de referencia OSI, hay siete capasnumeradas, cada una de las cuales ilustra una función de red particular. Esta división de las funciones de networking se denomina división en capas. La división de la red en siete capas presenta las siguientes ventajas:




1. Divide la comunicación de red en partes más pequeñas y sencillas.

2. Normaliza los componentes de red para permitir el desarrollo y el soporte de los productos de diferentes fabricantes.

3. Permite a los distintos tipos de hardware y software de red comunicarse entre sí.

4. Impide que los cambios en una capa puedan afectar las demás capas, de manera que se puedan desarrollar con más rapidez.

5. Divide la comunicación de red en partes más pequeñas para simplificar el aprendizaje.




El problema de trasladar información entre computadores se divide en siete problemas más pequeños y de tratamiento más simple en el modelo de referencia OSI. Cada uno de los siete problemas más pequeños está representado por su propia capa en el modelo. Las siete capas del modelo de referencia OSI son:




Capa 7: La capa de aplicaciónCapa 6: La capa de presentaciónCapa 5: La capa de sesiónCapa 4: La capa de transporteCapa 3: La capa de redCapa 2: La capa de enlace de datosCapa 1: La capa física




Capa 7: La capa de aplicaciónCapa 6: La capa de presentaciónCapa 5: La capa de sesiónCapa 4: La capa de transporteCapa 3: La capa de redCapa 2: La capa de enlace de datosCapa 1: La capa físicaCada capa individual del modelo OSI tiene un conjunto de funciones que debe realizar para que los paquetes de datos puedan viajar en la red desde el origen hasta el destino. A continuación, presentamos una breve descripción de cada capa del modelo de referencia OSI.




Capa 7: La capa de aplicación

La capa de aplicación es la capa del modelo OSI más cercana al usuario; suministra servicios de red a las aplicaciones del usuario.La capa de aplicación establece la disponibilidad de los potenciales socios de comunicación, sincroniza y establece acuerdos sobre los procedimientos de recuperación de errores y control de la integridad de los datos.




Capa 6: La capa de presentación

Garantiza que la información que envía lacapa de aplicación de un sistema pueda serleída por la capa de aplicación de otro. Deser necesario, la capa de presentacióntraduce entre varios formatos de datosutilizando un formato común.




Capa 5: La capa de sesiónEstablece, administra y finaliza las sesiones entredos hosts que se están comunicando. La capa desesión proporciona sus servicios a la capa depresentación. También sincroniza el diálogo entrelas capas de presentación de los dos hosts yadministra su intercambio de datos. Ofrecedisposiciones para una eficiente transferencia dedatos, clase de servicio y un registro deexcepciones acerca de los problemas de la capade sesión, presentación y aplicación




Capa 4: La capa de transporte

Segmenta los datos originados en el host emisor y los reensambla en una corriente de datos dentro del sistema del host receptor.La capa de transporte establece, mantiene y termina adecuadamente los circuitos virtuales. Al proporcionar un servicio confiable, se utilizan dispositivos de detección y recuperación de errores de transporte




Capa 3: La capa de red

La capa de red es una capa compleja que proporciona conectividad y selección de rutaentre dos sistemas de hosts que pueden estar ubicados en redes geográficamente distintas




Capa 2: La capa de enlace de datos

Proporciona un tránsito de datos confiable a través de un enlace físico. Al hacerlo, la capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico (comparado con el lógico), la topología de red, el acceso a la red, la notificación de errores, entrega ordenada de tramas y control de flujo




Capa 1: La capa física

Define las especificaciones eléctricas, mecánicas, de procedimiento y funcionales para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas finales. Las características tales como niveles de voltaje, temporización de cambios de voltaje, velocidad de datos físicos, distancias de transmisión máximas, conectores físicos y otros atributos similares se definen a través de las especificaciones de la capa física



3.1.3 Analogía entre OSI vs IEEE 802.X

El Instituto de Ingeniería Eléctrica y Electrónica (IEEE) es una organización profesional que define los estándares de red. Los estándares IEEE (incluyendo IEEE 802.3 e IEEE 802.5) son los estándares de LAN más conocidos y predominantes del mundo actual. IEEE 802.3 especifica la capa física, la Capa 1, y la porción de acceso al canal de la capa de enlace de datos, la Capa 2.




El modelo OSI tiene siete capas. Los estándares IEEE abarcan sólo las dos capas inferiores, por lo tanto la capa de enlace de datos se divide en dos partes: 1. Estándar LLC 802.2 independiente de la

tecnología 2. Las partes específicas, que dependen de

la tecnología e incorporan la conectividad de la Capa 1




El IEEE divide la capa de enlace OSI en dos subcapas separadas: Las subcapas IEEE reconocidas son: 1. Control de acceso al medio (MAC) (realiza

transiciones hacia los medios) 2. Control de enlace lógico (LLC) (realiza

transiciones hasta la capa de red) Estas subcapas son acuerdos activos y vitales, que permiten que la tecnología sea compatibley que las computadoras puedan comunicarse.




A primera vista, el estándar IEEE parece estar en contravención con el modelo OSI de dos maneras. En primer lugar, define su propia capa (LLC), incluyendo su propia Unidad de datos del protocolo (PDU), interfaces, etc. Segundo, los estándares 802.3 y 802.5 de la capa MAC, atraviesan la interfaz de la Capa 2/Capa 1. Sin embargo, los estándares 802.3 y 802.5 definen las normas de denominación, entramado y control de acceso al medio alrededor de las cuales se crearon tecnologías específicas.




Otra de las diferencias entre el modelo OSI y los estándares IEEE es la tarjeta NIC. La tarjeta NIC es el lugar donde reside la dirección MAC de la Capa 2, pero en muchas tecnologías, la tarjeta NIC también tiene un transceptor (un dispositivo de la Capa 1) incorporado y se conecta directamente al medio físico. De modo que sería acertado caracterizar a la NIC como un dispositivo de la Capa 1 y de la Capa 2.




IEEE creó la subcapa de enlace lógico para permitir que parte de la capa de enlace de datos funcionara independientemente de las tecnologías existentes.

El LLC, como subcapa, participa en el proceso de encapsulamiento. La PDU del LLC a veces se denomina paquete LLC, pero éste no es un término que se utiliza con frecuencia.




El LLC transporta los datos de protocolo de la red, un paquete IP, y agrega más información de control para ayudar a entregar ese paquete IP en el destino. Agrega dos componentes de direccionamiento de la especificación 802.2: el Punto de acceso al servicio destino (DSAP) y el Punto de acceso al servicio fuente (SSAP). Luego este paquete IP reempaquetado viaja hacia la subcapa MAC para que la tecnología específica requerida le adicione datos y lo encapsule. Un ejemplo de esta tecnología específica puede ser una de las variedades de Ethernet, Token Ring o FDDI.




La subcapa LLC de la capa de enlace de datos administra la comunicación entre los dispositivos a través de un solo enlace a una red. LLC se define en la especificación IEEE 802.2 y soporta tanto servicios orientados a conexión como servicios no orientados a conexión, utilizados por los protocolos de las capas superiores. IEEE 802.2 define una serie de campos en las tramas de la capa de enlace de datos que permiten que múltiples protocolos de las capas superiores compartan un solo enlace de datos físico.




La Capa 2 tiene cuatro conceptos principales que usted debe aprender: 1. La Capa 2 se comunica con las capas superiores a

través del Control de enlace lógico (LLC). 2. La Capa 2 utiliza una convención de direccionamiento

plano. 3. La Capa 2 utiliza el entramado para organizar o agrupar

los datos. 4. La Capa 2 utiliza el Control de acceso al medio (MAC)

para elegir cuál de las computadoras transmitirá datos binarios, de un grupo en el que todas las computadoras están intentando transmitir al mismo tiempo.



3.1.4 Comparación del modelo OSI con TCP/IP.

El modelo de referencia TCP/IP y la pila de protocolo TCP/IP hacen que sea posible la comunicación entre dos computadoras, desde cualquier parte del mundo, a casi la velocidad de la luz. El modelo TCP/IP tiene importancia histórica, al igual que las normas que permitieron el desarrollo de la industria telefónica, de energía eléctrica, el ferrocarril, la televisión y las industrias de vídeos.




El modelo TCP/IP tiene cuatro capas: la capa de aplicación, la capa de transporte, la capa de Internet y la capa de red. Es importante observar que algunas de las capas del modelo TCP/IP poseen el mismonombre que las capas del modelo OSI. No confunda las capas de los dos modelos, porque la capa de aplicación tiene diferentes funciones en cada modelo.




Capa de aplicaciónLos diseñadores de TCP/IP sintieron que los protocolos de nivel superior deberían incluir los detalles de las capas de sesión y presentación. Simplemente crearon una capa de aplicación que maneja protocolos de alto nivel, aspectos de representación, codificación y control de diálogo. El modelo TCP/IP combina todos los aspectos relacionados con las aplicaciones en una sola capa y da por sentado que estos datos están correctamente empaquetados para la siguiente capa.




Capa de transporteLa capa de transporte se refiere a los aspectos de calidad del servicio con 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 red confiables, sin problemas de flujo y con un nivel de error bajo. TCP es un protocolo orientado a la conexión.




Mantiene un diálogo entre el origen y el destinomientras empaqueta la información de la capa de aplicación en unidades denominadas segmentos. Orientado a la conexión no significa que el circuito exista entre los computadores que se están comunicando (esto sería una conmutación de circuito). Significa que los segmentos de la Capa 4 viajan de un lado a otro entre dos hosts para comprobar que la conexión exista lógicamente para un determinado período. Esto se conoce como conmutación de paquetes.




Capa de Internet

El propósito de la capa de Internet es enviarpaquetes origen desde cualquier red y que estos paquetes lleguen a su destino independientemente de la ruta y de las redes que se utilizaron para llegar hasta allí. El protocolo específico que rige esta capa se denomina Protocolo Internet (IP).




Capa de Internet

En esta capa se produce la determinación de la mejor ruta y la conmutación de paquetes. Esto se puede comparar con el sistema postal. Cuando envía una carta por correo, usted no sabe cómo llega a destino (existen varias rutas posibles); lo que le interesa es que la carta llegue.




Capa de red

Es la capa que se ocupa de todos los aspectos que requiere un paquete IP para realizar realmente un enlace físico y luego realizar otroenlace físico. Esta capa incluye los detalles de tecnología de LAN y WAN y todos los detalles de las capas física y de enlace de datos del modelo OSI.




El modelo TCP/IP enfatiza la máxima flexibilidad, en la capa de aplicación, para los diseñadores de software. La capa de transporte involucra dos protocolos: el protocolo de control de transmisión (TCP) y el protocolo de datagrama (UDP). La capa inferior, la capa de red, se relaciona con la tecnología LAN o WAN que se utiliza en particular.




En el modelo TCP/IP existe solamente un protocolo de red: el protocolo Internet, o IP, independientemente de la aplicación que solicita servicios de red o del protocolo de transporte que se utiliza. IP sirve como protocolo universal que permite que cualquier computadora en cualquier parte del mundo pueda comunicarse en cualquier momento.




Si compara el modelo OSI y el modelo TCP/IP, observará que ambos presentan similitudes y diferencias. Similitudes 1. Ambos se dividen en capas 2. Ambos tienen capas de aplicación, aunque incluyen

servicios muy distintos 3. Ambos tienen capas de transporte y de red

similares 4. Se supone que la tecnología es de conmutación de

paquetes (no de conmutación de circuitos)




Diferencias

• TCP/IP combina las funciones de la capa de presentación y de sesión en la capa de aplicación.

• TCP/IP combina la capas de enlace de datos y la capa física del modelo OSI en una sola capa

• TCP/IP parece ser más simple porque tiene menos capas.




Diferencias

• Los protocolos TCP/IP son los estándares en torno a los cuales se desarrolló Internet, de modo que la credibilidad del modelo TCP/IP se debe en gran parte a sus protocolos. En comparación, no se crean redes a partir de protocolos específicos relacionados con OSI, aunque todo el mundo utiliza el modelo OSI como guía.




Aunque los protocolos TCP/IP representan los estándares en base a los cuales se ha desarrollado Internet, aquí se utiliza el modelo OSI por los siguientes motivos:

1. Es un estándar mundial, genérico, independiente de los protocolos.

2. Es más detallado, lo que hace que sea más útil para la enseñanza y el aprendizaje.

3. Al ser más detallado, resulta de mayor utilidad para el diagnóstico de fallas.



3.2 Otras arquitecturas de redes.

3.2.1 SNA

Systems Network Architecture (SNA), es una arquitectura de red diseñada y utilizada por IBMpara la conectividad con sus hosts o mainframes—grandes ordenadores y servidores muy robustos que soportan millones de transacciones que por lo general son utilizados en bancos— así como los servidores IBM AS/400, considerados como servidores middlerange.

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