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CAPITULO II
PROTOCOLOS, ARQUITECTURA DE REDES Y MODELO OSI/ISO.
Competencias a desarrollar:
Conocer la importancia de la estandarizacin en redes de datos.
Identificar los estndares. Saber los tipos de estndares que rigen
la comunicacin de datos. Identificar y ubicar los organismos de
estandarizacin ms importantes. Describir arquitecturas de
protocolos.
Ejes temticos:
2.1 Importancia de la estandarizacin en el desarrollo de la
comunicacin de datos.
2.2 Tipos de estndares y Organismos de estandarizacin.
2.3 Definicin de Arquitectura de Redes. Elementos de una
arquitectura de red. Definicin de Protocolo, caractersticas de un
protocolo. Elementos de un protocolo.
2.4 Arquitectura de niveles. Modelo OSI.
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IMPORTANCIA DE LA ESTANDARIZACIN EN EL DESARROLLO DE LA
COMUNICACIN DE DATOS.
La estandarizacin de las redes permite la interconectividad, la
variedad de fabricantes y la diversidad tecnologas.
TIPOS DE ESTNDARES
Con la existencia de tantos factores a sincronizar, es necesaria
la coordinacin entre los nodos de una red si se quiere que haya
algn tipo de comunicacin.
Los estndares son esenciales para crear y mantener un mercado
abierto y competitivo entre los fabricantes de los equipos y para
garantizar la interoperabilidad nacional e internacional de los
datos y la tecnologa y los procesos de telecomunicaciones.
Proporcionan guas a los fabricantes, vendedores, agencias de
gobierno y otros proveedores de servicios, para asegurar el tipo de
interconectividad necesario en los mercados actuales y en las
comunicaciones internacionales.
Los estndares son modelos generales y de acuerdo global
claramente definidos, donde no hay estndares surgen dificultades.
Los estndares de transmisin de datos se pueden clasificar en tres
categoras: de facto (de hecho o por convencin), de jure (por ley o
por regulacin) y de acuerdo.
Los estndares de facto se pueden subdividir en dos clases:
propietario y no propietario. Los estndares de propietario son
aquellos originalmente inventados por una organizacin comercial
como base para el funcionamiento de sus productos. Se llama de
propietario porque son propiedad de la compaa que los invent. Estos
estndares tambin se llaman estndares cerrados, porque cierran o
entorpecen las comunicaciones entre sistemas producidos por
distintos vendedores. Los estndares no propietarios son aquellos
originalmente desarrollados por grupos o comits que los han
transferido al dominio pblico; tambin se llaman estndares abiertos
porque abren las comunicaciones entre distintos sistemas.
Los estndares de jure son aquellos que han sido legislados por
un organismo oficialmente reconocido. Los estndares que no han sido
aprobados por una organizacin reconocida pero han sido adoptados
como estndares por su amplio uso son estndares de facto. Los
estndares de facto suelen ser establecidos a menudo
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por fabricantes que quieren definir la funcionalidad de un nuevo
producto de tecnologa.
Los estndares de acuerdo son aquellos que son definidos por
convenio, alianza o pacto entre proveedores, usuarios,
manufactureros entre otros.
ORGANISMOS DE ESTANDARIZACIN
Los estndares son desarrollados mediante la cooperacin entre
comits de creacin de estndares, foros y agencias reguladoras de los
gobiernos.
Comits de creacin de estndares
Aunque hay muchas organizaciones que se dedican a la definicin y
establecimiento de estndares par datos y comunicaciones, en
Norteamrica se confa fundamentalmente en aquellos publicados por
los siguientes: [18]
The International Standards Organization (OSI): Organizacin
Internacional para la Estandarizacin. El OSI es una organizacin
dedicada a acuerdos mundiales sobre estndares internacionales en
una amplia variedad de campos. [19]
The International Telecommunications Union-Telecommunication
Standards Sector (ITU-T anteriormente el CCITT): Unin Internacional
de Telecomunicaciones Sector de Estndares de Telecomunicaciones. La
ITU-T es una organizacin de estandarizacin internacional
relacionada con las Naciones Unidas que desarrolla estndares para
telecomunicaciones. [20]
The American National Standards Institute (ANSI): Instituto
Nacional Americano para la estandarizacin. La ANSI es una
organizacin sin nimo de lucro, es el representante con derecho a
voto de los Estados Unidos tanto en ISO como en ITU-T. [21]
The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE):
Instituto de Ingenieros Elctricos y Electrnicos. El IEEE es el
grupo profesional ms grande a nivel nacional involucrado en el
desarrollo de estndares para la computacin, comunicacin, ingeniera
elctrica y electrnica."[22]
The Electronic Industries Association (EIA): Asociacin de
Industrias Electrnicas. EIA es una asociacin de fabricantes de
electrnica de los Estados Unidos."
DEFINICIN DE ARQUITECTURA DE REDES Conjunto de protocolos y
niveles que dan una solucin completa a sistemas de
Telecomunicaciones o Teleinformtica.
Las arquitecturas de red se caracterizan porque definen
protocolos, estndares y formatos especiales, establecen reglas para
el desarrollo de productos y adems estn sometidas a evolucin y
cambios continuos.
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ELEMENTOS DE UNA ARQUITECTURA DE RED
Algunos de los elementos que componen una red son: tarjetas de
red, cables, conectores, concentradores, servidores, estaciones de
trabajo, sistemas operativos entre otros.
DEFINICIN DE PROTOCOLO
Toda comunicacin, independiente del medio en que se d est regida
por reglas. Un protocolo es un conjunto de reglas que gobiernan la
comunicacin de datos, adems, se encarga de definir qu se comunica,
cmo se comunica y cundo lo hace.
Para que las comunicaciones entre computadores en red sean
exitosas se requiere la interaccin de diferentes protocolos que se
implementan en el software y hardware tanto en el computador como
en los dispositivos de red.
Un conjunto de protocolos de red describen procesos como los
siguientes: Formato o estructura del mensaje Mtodo por el que los
dispositivos de red comparten informacin sobre las rutas
con otras redes. Manejo de mensajes de error. Inicio,
configuracin, terminacin y finalizacin de las sesiones de
transferencia
de datos. Los protocolos pueden ser especficos de un fabricante
o de propiedad exclusiva. Propietario, en este contexto, significa
que una compaa o proveedor controla la definicin del protocolo y
cmo funciona. Algunos protocolos propietarios pueden ser utilizados
por distintas organizaciones con permiso del propietario. Otros,
slo se pueden implementar en equipos fabricados por el proveedor
propietario.
CARACTERISTICAS DE UN PROTOCOLO
A continuacin se muestran algunas de las caractersticas de los
protocolos: Permitir ubicar un computador de forma inequvoca.
Permitir efectuar una conexin con otro computador. Permitir
intercambiar informacin entre computadores de forma segura.
Separar a los usuarios de los enlaces telefnicos, satelitales y
otros para el intercambio de informacin.
Permitir liberar la conexin organizadamente.
ELEMENTOS DE UN PROTOCOLO
Los elementos primordiales de un protocolo son:
Sintaxis: se refiere al orden en el cual se presentan los datos
(estructura del formato de los datos). Por ejemplo, en un protocolo
sencillo los ocho primeros bits representan la direccin del emisor,
los segundos ocho bits, la direccin del receptor y el resto es el
mensaje.
Semntica: se refiere al significado de cada conjunto de
bits.
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Temporizacin: define dos caractersticas: cundo se deberan enviar
los datos y con qu rapidez. Por ejemplo, si un emisor produce datos
a una velocidad mayor a la del receptor, la transmisin sobrecargar
al receptor y se perder gran cantidad de datos.
ARQUITECTURA DE NIVELES
Los servicios que ofrece la comunicacin entre computadores, estn
divididos en capas, estas poseen diferentes funcionalidades y
dependen del tipo de red a la que pertenezcan. Las capas estn
superpuestas, una encima de otra, cada una desempea una funcin
propia. Las capas o niveles se encuentran jerarquizados pero son
independientes entre s, cada capa proporciona datos a la capa
superior y solicita a la capa inferior. Adems las capas del mismo
nivel pueden compartir informacin entre ellas.
Las diversas arquitecturas presentan lmites en el tamao de los
mensajes dependiendo del nivel o capa.
Algunas de las funciones y caractersticas de las capas o niveles
son:
Facilitar las compatibilidades de software y de hardware entre
los diversos ordenadores conectados.
Ofrecer determinados servicios a las capas superiores. Cada capa
se construye sobre su antecesora proporcionndole la informacin
que requiera, pero el procesamiento es propio de la capa. Las
arquitecturas o estructuras de capas poseen flexibilidad de
modificacin.
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MODELO OSI
Inicialmente, el modelo OSI fue diseado por la Organizacin
Internacional para la Estandarizacin ISO, para proporcionar un
marco sobre el cual crear una suite de protocolos de sistemas
abiertos. La visin era que este conjunto de protocolos se utilizara
para desarrollar una red internacional que no dependiera de
sistemas propietarios.
La velocidad a la que se adapt Internet basado en TCP/IP y la
forma veloz en que se expandi hizo que la aceptacin de OSI quedara
atrs, aunque ste ha realizado aportes importantes para el
desarrollo de otros protocolos y productos para nuevos tipos de
redes.
A continuacin se describen brevemente las siete capas del modelo
OSI y algunos de sus aspectos ms relevantes.
Nivel fsico: En este nivel se describen los medios mecnicos,
elctricos, funcionales y de procedimiento para activar, mantener y
desactivar conexiones fsicas para la transmisin de bits hacia y
desde un dispositivo de red.
Es la que se encarga de la topologa de la red y de las
conexiones globales de la computadora hacia la red, tanto en lo que
se refiere al medio fsico como a la forma en la que se transmite la
informacin.
Sus principales funciones se pueden resumir como:
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Definir el medio o medios fsicos por los que va a viajar la
comunicacin: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232),
coaxial, guas de onda, aire, fibra ptica.
Definir las caractersticas materiales (componentes y conectores
mecnicos) y elctricas (niveles de tensin) que se van a usar en la
transmisin de los datos por los medios fsicos.
Definir las caractersticas funcionales de la interfaz
(establecimiento, mantenimiento y liberacin del enlace fsico).
Transmitir el flujo de bits a travs del medio. Manejar las
seales elctricas del medio de transmisin, polos en un enchufe,
etc. Garantizar la conexin (aunque no la fiabilidad de dicha
conexin)
Nivel de enlace. Los protocolos de este nivel describen los
mtodos para intercambiar tramas de datos entre dispositivos en un
medio comn.
Esta capa se ocupa del direccionamiento fsico, del acceso al
medio, de la deteccin de errores, de la distribucin ordenada de
tramas y del control del flujo. Es uno de los aspectos ms
importantes a revisar en el momento de conectar dos ordenadores, ya
que est entre la capa 1 y 3 como parte esencial para la creacin de
sus protocolos bsicos (MAC, IP), para regular la forma de la
conexin entre computadoras as determinando el paso de tramas (trama
= unidad de medida de la informacin en esta capa, que no es ms que
la segmentacin de los datos trasladndolos por medio de paquetes),
verificando su integridad, y corrigiendo errores, por lo cual es
importante mantener una excelente adecuacin al medio fsico (los ms
usados son el cable UTP, par trenzado o de 8 hilos), con el medio
de red que redirecciona las conexiones mediante un router. Dadas
estas situaciones cabe recalcar que el dispositivo que usa la capa
de enlace es el Switch que se encarga de recibir los datos del
router y enviar cada uno de estos a sus respectivos destinatarios
(servidor -> computador cliente o algn otro dispositivo que
reciba informacin como celulares, tabletas y diferentes
dispositivos con acceso a la red, etc.), dada esta situacin se
determina como el medio que se encarga de la correccin de errores,
manejo de tramas, protocolizacin de datos (se llaman protocolos a
las reglas que debe seguir cualquier capa del modelo OSI).
Nivel de red. Este nivel proporciona servicios para intercambiar
datos en la red entre dispositivos. Los protocolos del nivel de red
especifican el direccionamiento y los procesos que permiten que los
datos sean empaquetados y transportados.
Al igual que los otros niveles, el nivel de red tambin utiliza
dispositivos para llevar a cabo sus funciones. A continuacin se
describe este dispositivo.
Enrutadores o router:
Estos pueden conectar redes similares y diferentes. Poseen al
igual que las estaciones de trabajo direccin de red. El router
analiza el contenido de los paquetes entrantes a ste y los reenva a
la direccin correspondiente, tambin puede determinar la ruta ms
corta con la cual los paquetes alcanzan su destino y decidir segn
los protocolos que soporte por donde enviarlos. Para que puedan
funcionar segn lo esperado se deben configurar ya sea por consola o
si lo admite grficamente o con interfaz web segn el router.
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Nivel de transporte. Este nivel define los servicios para
segmentar, transferir y reensamblar los datos para las
comunicaciones entre dispositivos finales. El nivel de transporte
tiene unas funciones bsicas como son: permitir mltiples
aplicaciones para comunicarse a travs de la red al mismo tiempo en
un solo dispositivo; asegurar que, si se requiere, todos los datos
sean recibidos de manera confiable y en orden por la aplicacin
correcta; y emplear mecanismos de manejo de error.
Tambin tiene responsabilidades que debe cumplir como son:
seguimiento de la comunicacin individual entre aplicaciones en los
hosts origen y destino, segmentacin de datos y gestin de cada
porcin, reensamble de segmentos en flujos de datos de aplicacin, e
identificacin de las diferentes aplicaciones.
Nivel de sesin. El nivel de sesin es el quinto nivel del modelo
OSI y es el controlador de dialogo de la red; es decir, el que
establece, mantiene y sincroniza la interaccin entre sistemas de
comunicacin. ste es considerado como un nivel de usuario, ya que
gestiona problemas a nivel de usuario como el inadecuado espacio en
disco o la falta de papel en la impresora.
La figura que se muestra a continuacin permite visualizar
fcilmente lo que permite el nivel de sesin.
El nivel de sesin provee unos servicios como son: coordinar la
conexin y desconexin de los dilogos entre las aplicaciones;
proporcionar puntos de sincronizacin para el intercambio de datos;
coordinar quin enva y cundo; asegurar que los datos se intercambian
en forma completa antes de cerrar la sesin.
Nivel de presentacin. El nivel de presentacin es el sexto nivel
del modelo OSI, est relacionado con la sintaxis y la semntica de la
informacin intercambiada entre dos sistemas, adems proporciona una
presentacin estndar de los datos transferidos entre los servicios
del nivel de aplicaciones.
Tiene tres funciones fundamentales: codificacin y conversin de
datos de la capa de aplicacin; compresin de los datos de forma que
puedan ser descomprimidos por el dispositivo de destino; y
encriptacin de los datos para transmisin y descifre de los datos
cuando se reciben en el destino.
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Nivel de aplicacin. El nivel de aplicacin es el sptimo y ltimo
nivel del modelo OSI, ste permite al usuario (humano o software)
acceder a la red y proporciona los medios para la conectividad de
extremo a extremo con la interfaz entre las aplicaciones y la red
en que se transmiten los mensajes.