MODELO OSI

El modelo especifica el protocolo que debe ser usado en cada capa, y suele hablarse de modelo de referencia ya que es usado como una gran herramienta para la enseñanza de comunicación de redes. Este modelo está dividido en siete capas:

Capa física

Es la que se encarga de las conexiones físicas de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico como a la forma en la que se transmite la información.

Sus principales funciones se pueden resumir como:

• Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la comunicación: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232), coaxial, guías de onda, aire, fibra óptica.
• Definir las características materiales (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión) que se van a usar en la transmisión de los datos por los medios físicos.
• Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico).
• Transmitir el flujo de bits a través del medio.
• Manejar las señales eléctricas del medio de transmisión, polos en un enchufe, etc.
• Garantizar la conexión (aunque no la fiabilidad de dicha conexión).

Capa de enlace de datos

Esta capa se ocupa del direccionamiento físico, de la topología de la red, del acceso al medio, de la deteccion de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo.

Como objetivo o tarea principal, la capa de enlace de datos se encarga de tomar una transmisión de datos ” cruda ” y transformarla en una abstracción libre de errores de transmisión para la capa de red.  Este proceso se lleva a cabo dividiendo los datos de entrada en marcos de datos (de unos cuantos cientos de bytes), transmite los marcos en forma secuencial, y procesa los marcos de estado que envía el nodo destino.

Capa de red

El objetivo de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aún cuando ambos no estén conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan encaminadores, aunque es más frecuente encontrar el nombre inglés routers y, en ocasiones enrutadores. Los routers trabajan en esta capa, aunque pueden actuar como switch de nivel 2 en determinados casos, dependiendo de la función que se le asigne. Los firewalls actúan sobre esta capa principalmente, para descartar direcciones de máquinas.

En este nivel se realiza el direccionamiento lógico y la determinación de la ruta de los datos hasta su receptor final.

Capa de transporte

Capa encargada de efectuar el transporte de los datos (que se encuentran dentro del paquete) de la máquina origen a la de destino, independizándolo del tipo de red física que se esté utilizando. La PDU de la capa 4 se llama Segmento o Datagrama, dependiendo de si corresponde a TCP o UDP. Sus protocolos son TCP y UDP; el primero orientado a conexión y el otro sin conexión. Trabajan, por lo tanto, con puertos lógicos y junto con la capa red dan forma a los conocidos como Sockets IP:Puerto (192.168.1.1:80).

Capa de sesión

Esta capa es la que se encarga de mantener y controlar el enlace establecido entre dos computadores que están transmitiendo datos de cualquier índole. Por lo tanto, el servicio provisto por esta capa es la capacidad de asegurar que, dada una sesión establecida entre dos máquinas, la misma se pueda efectuar para las operaciones definidas de principio a fin, reanudándolas en caso de interrupción. En muchos casos, los servicios de la capa de sesión son parcial o totalmente prescindibles.

Capa de presentación

El objetivo es encargarse de la representación de la información, de manera que aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres los datos lleguen de manera reconocible.

Esta capa es la primera en trabajar más el contenido de la comunicación que el cómo se establece la misma. En ella se tratan aspectos tales como la semántica y la sintaxis de los datos transmitidos, ya que distintas computadoras pueden tener diferentes formas de manejarlas.

Esta capa también permite cifrar los datos y comprimirlos. Por lo tanto, podría decirse que esta capa actúa como un traductor.

Capa de aplicación

Ofrece a las aplicaciones la posibilidad de acceder a los servicios de las demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos, como correo electrónico (Post Office Protocol y SMTP), gestores de bases de datos y servidor de ficheros (FTP), por UDP pueden viajar (DNS y Routing Information Protocol). Hay tantos protocolos como aplicaciones distintas y puesto que continuamente se desarrollan nuevas aplicaciones el número de protocolos crece sin parar.

Cabe aclarar que el usuario normalmente no interactúa directamente con el nivel de aplicación. Suele interactuar con programas que a su vez interactúan con el nivel de aplicación pero ocultando la complejidad subyacente.

es un marco de referencia para la definición de arquitecturas de interconexión de sistemas de comunicaciones

ESTRUCTURA DE TCP/IP

El modelo de comunicaciones de OSI está definido por siete capas a diferencia del modelo TCP que define cuatro.

· Capa de Aplicación.

· Capa de Transporte.

· Capa de Red o de Internet.

· Capa de Enlace o capa de acceso a la red

·         Nivel de aplicación

Constituye el nivel más alto de la torre TCP/IP. A diferencia del modelo OSI, se trata de un nivel simple en el

que se encuentran las aplicaciones que acceden a servicios disponibles a través de Internet. Estos servicios

están sustentados por una serie de protocolos que los proporcionan. Por ejemplo, tenemos el protocolo FTP

(File Transfer Protocol), que proporciona los servicios necesarios para la transferencia de ficheros entre dos

ordenadores.

Otro servicio, sin el cual no se concibe Internet, es el de correo electrónico, sustentado por el protocolo SMTP

(Simple Mail Transfer Protocol).

·         Nivel de transporte

Este nivel proporciona una comunicación extremo a extremo entre programas de aplicación. La maquina

remota recibe exactamente lo mismo que le envió la maquina origen. En este nivel el emisor divide la

información que recibe del nivel de aplicación en paquetes, le añade los datos necesarios para el control de

flujo y control de errores, y se los pasa al nivel de red junto con la dirección de destino.

En el receptor este nivel se encarga de ordenar y unir las tramas para generar de nuevo la información

original.

Para implementar el nivel de transporte se utilizan dos protocolos:

UDP: proporciona un nivel de transporte no fiable de datagramas, ya que apenas añade información al

paquete que envía al nivel inferior, solo la necesaria para la comunicación extrema a extremo. Lo

utilizan aplicaciones como NFS y RPC, pero sobre todo se emplea en tareas de control.

TCP (Transport Control Protocolo): es el protocolo que proporciona un transporte fiable de flujo de

bits entre aplicaciones. Está pensado para poder enviar grandes cantidades de información de forma

fiable, liberando al programador de aplicaciones de la dificultad de gestionar la fiabilidad de la

conexión (retransmisiones, perdidas de paquete, orden en que llegan los paquetes, duplicados de

paquetes...) que gestiona el propio protocolo. Pero la complejidad de la gestión de la fiabilidad tiene

un coste en eficiencia, ya que para llevar a cabo las gestiones anteriores se tiene que añadir bastante

información a los paquetes a enviar. Debido a que los paquetes a enviar tienen un tamaño máximo,

como mas información añada el protocolo para su gestión, menos información que proviene de la

aplicación podrá contener ese paquete. Por eso, cuando es más importante la velocidad que la

fiabilidad, se utiliza UDP, en cambio TCP asegura la recepción en destino de la información a

transmitir.

·         Nivel de red

También recibe el nombre de nivel Internet. Coloca la información que le pasa el nivel de transporte en

datagramas IP, le añade cabeceras necesaria para su nivel y lo envía al nivel inferior. Es en este nivel donde se

emplea el algoritmo de encaminamiento, al recibir un datagrama del nivel inferior decide, en función de su

dirección, si debe procesarlo y pasarlo al nivel superior, o bien encaminarlo hacia otra maquina. Para

implementar este nivel se utilizan los siguientes protocolos:

IP (Internet Protocol): es un protocolo no orientado a la conexión, con mensajes de un tamaño

máximo. Cada datagrama se gestiona de forma independiente, por lo que dos datagramas pueden

utilizar diferentes caminos para llegar al mismo destino, provocando que lleguen en diferente orden o

bien duplicados. Es un protocolo no fiable, eso quiere decir que no corrige los anteriores problemas,

ni tampoco informa de ellos. Este protocolo recibe información del nivel superior y le añade la

información necesaria para su gestión (direcciones IP, checksum)

ICMP (Internet Control Message Protocol): Proporciona un mecanismo de comunicación de

información de control y de errores entre maquinas intermedias por las que viajaran los paquetes de

datos. Esto datagramas los suelen emplear las maquinas (gateways, host,...) para informarse de

condiciones especiales en la red, como la existencia de una congestión, la existencia de errores y las

posibles peticiones de cambios de ruta. Los mensajes de ICMP están encapsulados en datagramas IP.

·

IGMP (Internet Group Management Protocol): este protocolo esta íntimamente ligado a IP. Se

emplea en maquinas que emplean IP multicast. El IP multicast es una variante de IP que permite

emplear datagramas con múltiples destinatarios.

·

También en este nivel tenemos una serie de protocolos que se encargan de la resolución de direcciones:

ARP (Address Resolution Protocol): cuando una maquina desea ponerse en contacto con otra conoce

su dirección IP, entonces necesita un mecanismo dinámico que permite conocer su dirección física .

Entonces envía una petición ARP por broadcast (o sea a todas las maquinas). El protocolo establece

que solo contestara a la petición, si esta lleva su dirección IP. Por lo tanto solo contestara la maquina

que corresponde a la dirección IP buscada, con un mensaje que incluya la dirección física. El software

de comunicaciones debe mantener una cache con los pares IP−dirección física. De este modo la

siguiente vez que hay que hacer una transmisión a es dirección IP, ya conoceremos la dirección física.

RARP (Reverse Address Resolution Protocol): a veces el problema es al revés, o sea, una máquina

solo conoce su dirección física, y desea conocer su dirección lógica. Esto ocurre, por ejemplo, cuando

se accede a Internet con una dirección diferente, en el caso de PC que acceden por módem a Internet,

y se le asigna una dirección diferente de las que tiene el proveedor sin utilizar. Para solucionar esto se

envía por broadcast una petición RARP con su dirección física, para que un servidor pueda darle su

correspondencia IP.

BOOTP (Bootstrap Protocol): el protocolo RARP resuelve el problema de la resolución inversa de

direcciones, pero para que pueda ser más eficiente, enviando más información que meramente la

dirección IP, se ha creado el protocolo BOOTP. Este además de la dirección IP del solicitante,

proporciona información adicional, facilitando la movilidad y el mantenimiento de las maquinas.

·         Nivel de enlace

Este nivel se limita a recibir datagramas del nivel superior (nivel de red) y transmitirlo al hardware de la red.

Pueden usarse diversos protocolos: DLC(IEEE 802.2), Frame Relay, X.25, etc.

La interconexión de diferentes redes genera una red virtual en la que las maquinas se identifican mediante una

dirección de red lógica. Sin embargo a la hora de transmitir información por un medio físico se envía y se

recibe información de direcciones físicas. Un diseño eficiente implica que una dirección lógica sea

independiente de una dirección física, por lo tanto es necesario un mecanismo que relacione las direcciones

lógicas con las direcciones físicas. De esta forma podremos cambiar nuestra dirección lógica IP conservando

el mismo hardware, del mismo modo podremos cambiar una tarjeta de red, la cual contiene una dirección

física, sin tener que cambiar nuestra dirección lógica IP.

DISPOSITIVOS DE RED

NIC/MAU (Tarjeta de red)"Network Interface Card" (Tarjeta de interfaz de red) o "Medium AccessUnit" (Medio de unidad de acceso). Cada computadora necesita el "hardware" para transmitir y recibir información. Es el dispositivo que conecta la computadorau otro equipo de red con el medio físico.
La NICes un tipo de tarjeta de expansión de la computadora y proporciona un puerto en la parte trasera de la PC al cual se conecta el cable de la red. Hoy en día cada vez son más los equipos que disponen de interfaz de red, principalmente Ethernet, incorporadas. A veces, es necesario, además de la tarjeta de red, un transceptor. Este es un dispositivo que se conecta al medio físico y a la tarjeta, bien porque no sea posible la conexión directa (10 base 5) o porque el medio sea distinto del que utiliza la tarjeta.

Hubs (Concentradores)Son equipos que permiten estructurar el cableado de las redes. La variedad de tipos y características de estos equipos es muy grande. En un principio eran solo concentradores de cableado, pero cada vez disponen de mayor número de capacidad de la red, gestiónremota, etc. La tendencia es a incorporar más funcionesen el concentrador. Existen concentradores para todo tipo de medios físicos.

Un conmutador (switch) es un puente con múltiples puertos, es decir que es un elemento activo que trabaja en el nivel 2 del modelo OSI.

El conmutador analiza las tramas que ingresan por sus puertos de entrada y filtra los datos para concentrarse solamente en los puertos correctos (esto se denomina conmutación o redes conmutadas). Por consiguiente, el conmutador puede funcionar como puerto cuando filtra los datos y como concentrador (hub) cuando administra las conexiones.

RepetidoresSon equipos que actúan a nivel físico. Prolongan la longitud de la red uniendo dos segmentos y amplificando la señal, pero junto con ella amplifican también el ruido. La red sigue siendo una sola, con lo cual, siguen siendo válidas las limitaciones en cuanto al número de estaciones que pueden compartir el medio.

"Bridges" (Puentes)Son equipos que unen dos redes actuando sobre los protocolos de bajo nivel, en el nivel de control de acceso al medio. Solo el tráfico de una red que va dirigido a la otra atraviesa el dispositivo. Esto permite a los administradores dividir las redes en segmentos lógicos, descargando de tráfico las interconexiones. Los bridges producen las señales, con lo cual no se transmite ruido a través de ellos.

"Routers" (Encaminadores)Son equipos de interconexión de redes que actúan a nivel de los protocolos de red. Permite utilizar varios sistemas de interconexión mejorando el rendimiento de la transmisión entre redes. Su funcionamiento es más lento que los bridges pero su capacidad es mayor. Permiten, incluso, enlazar dos redes basadas en un protocolo, por medio de otra que utilice un protocolo diferente.

"Gateways"Son equipos para interconectar redes con protocolos y arquitecturas completamente diferentes a todos los niveles de comunicación. La traducciónde las unidades de información reduce mucho la velocidad de transmisión a través de estos equipos.

MódemsSon equipos que permiten a las computadoras comunicarse entre sí a través de líneas telefónicas; modulación y demodulación de señales electrónicas que pueden ser procesadas por computadoras. Los módems pueden ser externos (un dispositivo de comunicación) o interno (dispositivo de comunicación interno o tarjeta de circuitos que se inserta en una de las ranuras de expansión de la computadora).

ACTIVIDAD III ARQUITECTURAS DE RED

Una arquitectura es el diseño lógico, físico de una red, es la mezcla de topologías y protocolos, verifica como fluye la información en la red.

ETHERNET

Es el medio de transmisión mas común, su velocidad es de 10/100 megabytes por segundo, el cable que utiliza es el coaxial y par trenzado, sus topologías son la bus y estrella.

FAST ETHERNET

Es una red mas rápida que la Ethernet y utiliza el mismo método de acceso de datos. Los cables que usa es el par trenzado o fibra óptica, su velocidad es la mínima 100 Megabytes y máxima 1 GB.

TOKEN

Es una configuración de bits que viaja entre estaciones, es una señal de autenticación.

Es como un mensajero que viaja a través de la red recibiendo y repartiendo bloques de información completa, cuando una estación lo está ocupando y otra quiere enviar una información tiene que espera a que esta se desocupe. El token viaja por la red hasta que una estación lo atrape.

TOKEN RING

Es el encargado de asignar los permisos para transmisión de datos, el cable que utiliza es el par trenzado UTP, la topología que utiliza es físicamente estrella pero trabaja como anillo.

ACTIVIDAD II TOPOLOGIAS DE RED

La topología  de red es el orden físico o lógico de conexión entre nodos.

• Lógica: La manera en que viaja la señal
• Físico: Es la forma geométrica en la que están conectados los nodos

TOPOLOGIA BUS

En esta topología todos los nodos se conectan a un solo cable, la información pasa por todos los nodos hasta que llegue a su destino, utiliza terminadores para que la señal no haya fuga de señal, la arquitectura que utiliza es la Ethernet, sus dispositivos son el cable coaxial, conector BNC en forma de T, ,concentrador HUB.

Ventajas

• Si falla un nodo no se cae la red
• Se expande con facilidad y es muy simple

TOPOLOGIA ANILLO

Es una topología en la que los nodos están conectados formando un anillo, la información viaja en un solo sentido, cuando un nodo está descompuesto  y tiene que pasar por este para entregar la información busca otro  camino para llegar a su destino, si el cable se rompe se cae toda la red, el tipo de cable que utiliza es el cable coaxial, cada nodo tiene un transmisor y un receptor que funcionan como repetidor, la arquitectura que utiliza es la Token Ring.

Ventajas

Se puede ampliar su longitud ya que el nodo está diseñado como repetidor.

Desventajas

• Es muy susceptible a fallas
• El canal se degrada  cuando la red crece
• Si hay muchos nodos conectados a la vez la eficiencia baja.
• Cuando dos nodos tratan de transmitir al mismo tiempo provocan una colisión y ocurre un reintento de transmisión.
• Si el cable falla se interrumpe la red.

TOPOLOGIA ARBOL

Tiene su primer nodo en la raíz y se expande hacia fuera utilizando ramas en donde se conectan las demás terminales, esta topología permite que la red se expanda y al mismo tiempo asegura que nada mas exista una ruta de datos entre dos terminales cualesquiera, los dispositivos que utiliza es el Router y Switch

TOPOLOGIA MALLA

En esta topología todos los nodos están conectados entre si, si un nodo falla no afecta a las demás, esta red es costos porque utiliza mucho cable que es el coaxial o par trenzado, permite también que la información circule por varias rutas elige la más corta para que la información llegue rápido, los nodos no examinan la información, la arquitectura que utiliza es la Token Ring, esta topología desperdicia cable.

TOPOLOGIA ESTRELLA

Todas los nodos están conectados a un concentrador formando la estrella, los nodos no están conectados entre si cuando un nodo quiere enviar una información esta viaja a través del cable al concentrador y este verifica la dirección IP y la manda directamente al nodo destino, para poder ampliarla se pueden colocar otros concentradores y se forma la estrella jerarquica,los dispositivos que utiliza son el Switch, Router y Concentrador, su arquitecura es la Ethernet, esta topología gasta mas cable y es de fácil configuración, también esta desperdicia cable

Ventaja

• No hay colisiones en la transmisión, tiene tiempo de espera y retardo
• Si un nodo se descompone no se se cae la red

QUE ES UNA RED Y TIPOS DE RED

¿QUE  ES UNA RED?

Conjunto de computadoras conectadas entre sí con la finalidad de compartir recursos hardware y software.

Los enlaces pueden ser:

Guiados: Cable, fibra óptica etc.

No Guiados: Ondas, impulsos eléctricos etc.

 Las ventajas de las redes es que se puede compartir información, programas y estar en comunicación.

TIPOS DE REDES

LAN (Local Area Network)

Red de Área Local

Es una red pequeña habitualmente utilizada en escuelas, empresas pequeñas, oficinas.

Su velocidad puede ser de 10 a 100 Megabytes por segundo

Su máximo alcance es de 12 km utilizando Hub y el número de equipos que pueden estar conectados son 8.

Una de las ventajas de la LAN es que es más rápida ya que se encuentra a corta distancia y la desventaja es que necesita estar cerca geográficamente.

MAN (Metropolitan Area Network)

Red de Area Metropolitana

Es una red que abarca un área metropolitana, su límite de alcance es de 50 km, los dispositivos que utiliza son Hub, NIC (Network Interface Card), repetidores, routers, cable utp, blindado, no blindado, trenzado.

WAN (Wide Area Network)

Es una colección de redes LAN conectadas por una subred, su tamaño puede oscilar entre 10 y 1000 km.

No está limitada a espacios geográficos para que haya comunicación y utiliza enlaces de satélites, fibra óptica, aparatos de rayos infrarrojos, una desventaja puede ser que hay poca seguridad en los equipos (infección de virus etc.) La red más grande del mundo es el internet.