Fundamentos de Interconectividad de Redes

CAP I: Fundamentos de
Interconectividad de
Facultad de Tecnología – Carrera de Ing. de Sistemas
http://www.usfx.edu.bo
Redes
Docente: Ing. Marco A. Arenas P.
Carrera de Telecomunicaciones
Gestion: 1/2013

Contenido Mínimo
1. Historia
2. El modelo de referencia OSI
3. Formato de Información
4. Servicios de red orientados y no orientados a la
conexión
5. Direccionamiento de Interedes
6. Fundamentos de control de flujo, verificación de errores
y multiplexaje
7. Organismos y estándares

Historia de la
Interconectividad de Redes

Introducción
 Las redes de datos se desarrollaron como consecuencia
de aplicaciones comerciales diseñadas para
microcomputadores.
 Estos microcomputadores no estaban conectados entre sí,
como sí lo estaban las terminales de computadores
mainframe, por lo cual no había una manera eficaz de
compartir datos entre varios computadores (se iba
perdiendo la consistencia de los datos – malas
modificaciones).

Introducción
 Las empresas necesitaban una solución que resolviera
con éxito los tres problemas siguientes:
 Cómo evitar la duplicación de equipos informáticos y de
otros recursos
 Cómo comunicarse con eficiencia
 Cómo configurar y administrar una red
 A principios de la década de 1980 networking se
expandió enormemente (mejorar la productividad
y ahorrar gastos), aun cuando en sus inicios su
desarrollo fue desorganizado (hardware y
software distintas - falta de compatibilidad).

Introducción
 Una de las primeras soluciones fue la creación de
los estándares de Red de área local
 A medida que el uso de los computadores en las
empresas aumentaba, pronto resultó obvio que
incluso las LAN no eran suficientes, la solución
fue las MAN y las WAN.

Historia de las redes informáticas
 La historia de networking informática es compleja. Participaron en ella
muchas personas de todo el mundo a lo largo de los últimos 35 años.
Fecha Descripción
Década de
1940
Los computadores eran enormes
1947 Se inventa el transmisor de estado solido – semiconductor, y permitió la creación de
computadoras más pequeñas.
Década de
1950
Los computadores MainFrame (funcionaban con programas en tarjetas perforadas)
fueron más habituales en las grandes instituciones. A finales de esta década la
Invención de los circuitos integrados (millones de transistores).
1957 El Departamento de los Estados Unidos crea ARPA
Década de
1960
En la década de 1960, los mainframes con terminales eran comunes, y los circuitos
integrados comenzaron a ser utilizados de forma generalizada.
1962 Paul Baran de RAND trabaja en redes de “Conmutación de Paquetes”

Fecha Descripción
1967 Larry Roberts publica el primer informe sobre ARPANET
1969 ARPANET se establece en UCLA, USB, U-Utah y Stanford
Década de
1970
Uso generalizado de circuitos digitales integrados; advenimiento de las PC digitales -
microcomputadores
1970 La Universidad de Hawaii desarrolla ALOHANET
1972 Ray Tomlinson crea un programa de correo electrónico para enviar mensajes
1973 Bob Kahn y Vint Cerf empiezan a trabajar en lo que posteriormente se transformaría en
TCP/IP. La red ARPANET pasa a ser internacional con conexiones a la Univesity
College en Londres, Inglaterra y el Establecimiento Real de Radar en Noruega.
1974 BBN abre Telnet, la primera versión comercial de la red ARPANET
1977 Applet Computer Company, presento el microcomputador, conocido como computador
personal.

Fecha Descripción
Década de
1980
Uso generalizado de las computadores personales y de las microcomputadoras
basadas en Unix.
1981 IBM presento su primer computador personal, el equipo MAC de uso sencillo, se
difundieron a hogares y empresas.
Se asigna el termino de Internet a un conjunto de redes interconectadas.
1982 Los usuarios con computadores autónomos comenzaron a usar módems (punto-a-punto
o de acceso telefónico) para conectarse con otros computadores y compartir archivos.
Usaron tablero de boletines (computadoras centrales)
1982 ISO lanza el modelo y protocolos OSI; los protocolos desaparecen pero el modelo tiene
gran influencia.
1983 El protocolo de control de transmisión/Protocolo Internet (TCP/IP) se transforma en el
lenguaje universal de la Internet. ARPANET se divide en ARPANET y MILNET.
1984 Se introduce el servicio de Denominación de Dominio, la cantidad de hosts supera los
1000. Comienza el desarrollo de gateway y routers (para usar varias rutas).
1986 Se creo NSFNET (con velocidad de backbone de 56 kbps)
1987 La cantidad de hosts de Internet supera los 10.000

Fecha Descripción
1989 La cantidad de hosts de Internet supera los 100.000
1990 ARPANET se transforma en Internet
1991 Se crea la World Wide Web (WWW). Tim Berners-Lee desarrolla el código para la
WWW.
1992 Se organiza la Internet Society (ISOC). La cantidad de hosts de Internet supera el millón
1993 Aparece Mosaic, el primer navegador de Web de base gráfica
1996 La cantidad de hosts de Internet supera los 10 millones. La Internet abarca todo el
planeta.
1997 Se crea el registro Americano de Números de Internet (American Registry for Internet
Numbers - ARIN). Internet 2 se pone en línea.
La cantidad de usuario de Internet se duplica cada 6 meses (crecimiento exponencial)
1999 La red de backbone Internet 2 implanta IPv6. Las empresas más importantes se lanzan
a la convergencia entre video, voz y datos.
2001 La cantidad de hosts de Internet supera los 110 millones.

 Las primeras redes fueron de tiempo compartido que
utilizaban mainframe y terminales conectadas (sobre
arquitectura de redes de IBM y de red Digital).
 Las redes de área local – LAN surgieron a partir de la
revolución de la PC, compartiendo recursos e
información.
 Hubo la necesidad de interconectar a usuarios
geográficamente dispersos, aparecieron las redes de
área amplia WAN que interconectaban las LAN por
medio de líneas telefónicas normales (y otros medios de
transmisión) y así se dio la interconectividad de redes.
 Hoy un estándar de interconectividad de redes entre
redes es Internet.

Modelo OSI

Introducción
 Con el gran crecimiento desordenado de las redes en la
década de los 80, surgieron dificultades para
comunicarse, las redes que utilizaban diferentes
especificaciones e implementaciones tenían dificultades
para intercambiar información (tecnologías de networking
privadas o propietarias).
 Para enfrentar el problema de incompatibilidad de redes,
la Organización Internacional de Normalización (ISO)
investigó modelos de networking como la red de Digital
Equipment Corporation (DECnet), la Arquitectura de
Sistemas de Red (SNA) y el modelo de Internet TCP/IP a
fin de encontrar un conjunto de reglas aplicables de forma
general a todas las redes.

Introducción
 En base a esta investigación, la ISO desarrolló un modelo
de red que ayuda a los fabricantes a crear redes que
sean compatibles con otras redes.
 El modelo de referencia de Interconexión de Sistemas
Abiertos (OSI) desarrollado en 1984 por la Organización
Internacional para la Estandarización (ISO). Proporcionó
a los fabricantes un conjunto de estándares que
aseguraron una mayor compatibilidad e interoperabilidad
entre los distintos tipos de tecnología de red producidos
por las empresas a nivel mundial.

Introducción
 El modelo de referencia OSI se ha convertido en el
modelo principal para las comunicaciones por red.
 No especifica la interacción de ningún protocolo
específico. La mayoría de los fabricantes de redes
relacionan sus productos con el modelo de referencia de
OSI.
 Se considera la mejor herramienta disponible para
enseñar cómo enviar y recibir datos a través de una red,
ya que este modelo describe cómo se transfiere la
información desde una aplicación software en un
computador a través del medio de transmisión hasta una
aplicación de software en otro computador. OSI es un
modelo conceptual compuesto por 7 capas; en cada una
de ellas se especifican funciones de red particulares.

Introducción
 Ventajas:
 Reduce la complejidad
 Estandariza las Interfaces
 Soporte de diferentes fabricantes
 Facilita la actualización al ser independiente cada capa
 Facilita el diseño modular
 Asegura la interoperabilidad de la tecnología
 Acelera la Evolución
 Simplifica la enseñanza y el aprendizaje

Las capas del Modelo OSI
 En el modelo de referencia OSI, hay siete capas numeradas

Las capas del Modelo OSI
 Estas capas que configuran el modelo OSI suelen agruparse en:
inferiores y superiores. Cada capa proporciona algún servicio o
acción que prepara los datos para entregarlos a través de la red a
otro equipo.

 Define los medios físicos para enviar datos a través de los
dispositivos de red, activando y manteniendo el enlace
físico entre sistemas y la forma (señales) en la que se
transmite la información en este nivel.
Capa Física
 Actúa como una interfaz entre los dispositivos y el
medio de red.
 Define las características ópticas, eléctricas,
mecánicas, de procedimiento y funcionales
(voltajes, tasas de transferencia, conectores,
codificación de señal).
 Incluye el medio a través del cual los bits fluyen
 Cables de cobre (Coaxial, UTP, etc.)
 Cables de Fibra Óptica
 La Atmósfera
 Ejemplos de interfaces físicas:
 EIA/TIA-232, V.35

Capa Enlace de Datos
 Define procedimientos para utilizar los enlaces de
comunicación (control de acceso al medio y transferencia de
datos confiable en el medio), montando bloques de
información (llamados tramas).
 Administra:
 Detección, notificación y corrección errores de transmisión
de tramas.
 Control de flujo
 Direccionamiento Físico
 La Topología de la Red
 “Control de Acceso al Medio” a través de forma:
 Determinística: Token Passing
 No Determinística: Broadcast topology (dominios de
colisión)
 Ejemplos: 802.3/802.2, HDLC, PPP

Capa Enlace de Datos
 El IEEE (proyecto IEEE 802.2) ha subdividido la capa de
enlace de datos en 2 subcapas: LLC y MAC, para redes en
acceso broadcast
 LLC (Control de Enlace Lógico)
 MAC (Control de Acceso al Medio)
 La subcapa inferior, denominada subcapa MAC (Media Access
Control) se ocupa de resolver el problema de acceso al medio, y la
superior, subcapa LLC (Logical Link Control) cumple una función
equivalente a la capa de enlace en las líneas punto a punto.
 Como ejemplos de protocolos de la subcapa MAC podemos citar los
IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.5 (Token Ring) o el ISO 9314
(FDDI).
 El protocolo de subcapa LLC de todas las redes locales broadcast es
el IEEE 802.2.
 En la práctica el la subcapa de acceso al medio MAC suele formar
parte de la propia tarjeta de comunicaciones, mientras que la subcapa
de enlace lógico LLC estaría en el programa adaptador de la tarjeta
(driver).

 Direcciona los paquetes de acuerdo con las direcciones
exclusivas de los dispositivos de red, determinando la mejor
ruta al destino.
Capa de Red
 Direcciona los paquetes de acuerdo con las
direcciones exclusivas de los dispositivos de red,
determinando la mejor ruta al destino.
 El direccionamiento es hecho por protocolos
enrutados tales como: IP, IPx, AppletTalk y
DECNet.
 La selección de la Ruta es hecho por los
protocolos de enrutamiento tales como: RIP,
OSPF, IGRP, EIGRP, y BGP (información
utilizada por los Routers).

Capa de Transporte
 Administra la entrega (transporte) de mensajes de
extremos a extremo a través de la red.
 Puede proporcionar una entrega de paquetes
confiable y secuencial por medio de mecanismos
de control del flujo, recuperación, detección de
fallas y corrección de errores.
 Esta capa segmenta los datos del sistema del host
remitente y los reordena en un flujo de datos en el
sistema de host receptor.
 Ejemplo de protocolos: CCITT X.224, TCP/ UDP (en
Internet)

Capa de Sesión
 Administra las sesiones y los diálogos de las
aplicaciones de los usuarios.
 Mantiene enlaces lógicos entre los sistemas
 Permite el dialogo entre emisor y receptor
estableciendo una sesión entre las entidades de la
capa de presentación.
 Las sesiones de comunicación constan de
solicitudes y respuestas de servicio que se
presentan entre aplicaciones ubicadas en
diferentes dispositivos de red
 Ejemplos de protocolos: SQL, SSL
 ZIP (Protocolo de Información de Zona), SCP (Protocolo de
Control de Sesión), NetBios.

Capa de Presentación
 Estandariza los formatos de datos de los usuarios,
para que se puedan utilizar entre distintos tipos de
sistemas, administrando la sintaxis y de la
semántica de la información, garantizando que la
información enviada sea legible en el destino.
 Codifica y decodifica datos de usuario, encripta y
desencripta datos, comprime y descomprime
datos.
 Esta íntimamente relacionada con la capa de
aplicación.
 Como por ejemplo: Esquemas de conversión de datos
ASN.1, EBCIC y ASCII, de video Quick Time y MPEG, de
imágenes gráficas, GIF, JPEG, TIFF
 Protocolos de encriptación: AES, DES, etc.
Formatos de datos común

Capa de Aplicación
 Proporciona los servicios requeridos por las
aplicaciones del usuario para que se comuniquen
a través de la red, definiendo interfaces entre las
funciones de la comunicación de red y el software
de aplicación.
 Proporciona servicios estandarizados, es por ello
que menudo los protocolos de la capa de
aplicación se denominan servicios.
 Por ejemplo: transporte de correo electrónico, la
transferencia de archivos entre sistemas, ejecución de
tareas remotas, acceso a archivos remotos, gestores de
bases de datos, servidor de ficheros y administración de la
red.
 Ejemplo de implementación de protocolos: X.400 o X.500,
HTTP, FTP, SMTP, POP, SSH, TELNET, SNMP, DNS, etc.

Formatos de Información

Formato de la Información
 Los datos y la información de control que se transmite a través de las redes
pueden tomar varias formas ó formatos en cualquier capa, a esta forma se
denomina genéricamente Unidad de datos del protocolo (PDU):

Formato de la Información
 Bit: Unidad mínima de información que puede ser transmitida o tratada.
Procede del inglés, Binary Digit o Dígito Binario, y puede tener un valor de 0
(cero) ó 1 (uno).
 Trama: unidad básica de información que se transmite por el canal de
comunicaciones, cuyo origen y destino son entidades de la capa de enlace
de datos. Esta compuesta por el encabezado de la capa de enlace de datos,
un finalizador y los datos de la capa superior.
 Paquete: unidad de información cuyo origen y destino son entidades de la
capa de red, Se compone de su encabezado y los datos de la capa superior.
 Segmento; unidad de información cuyo origen y destino son entidades de la
capa de transporte.
 Otros menciones de información:
 Mensaje: unidad de información cuyas entidades de origen y destino están sobre la capa de
red, generalmente en la capa de aplicación.
 Celda: unidad de información de tamaño fijo cuyo origen y destino son las entidades de la capa
de enlace de datos. Se utilizan en entornos conmutados, como las redes ATM y SMDS. Se
compone de un encabezado e información útil.

Transmisión de Datos
 Para la transmisión de datos en el modelo OSI, las siete
capas del modelo utilizan varias formas de la información
de control para comunicarse con sus capas equivalentes
en otros sistemas, mediante los servicios proporcionados
por las capas inferiores.
 Esta información de control consta de solicitudes e
instrucciones específicas que se intercambian entre
capas OSI equivalentes. Sin embargo, y para asegurar el
cumplimiento de sus funciones, en cada nivel es
necesario utilizar cierta información de control que sólo
será interpretada por el nivel equivalente de la máquina
receptora.

Transmisión de Datos en el
Modelo OSI

Suite TCP/IP

Modelo OSI
 Entonces cada capa del modelo OSI en el origen debe
comunicarse con su capa par en el lugar destino. Esta
forma de comunicación se conoce como de par-a-par.
 Durante este proceso, los protocolos de cada capa
intercambian información de PDU. Cada capa de
comunicación en el computador origen se comunica con
un PDU específico de capa, y con su capa par en el
computador destino.

Comunicación par-a-par
 Para esto capa inferior encapsula la PDU de la capa superior en su campo
de datos, luego le puede agregar cualquier encabezado e información final
que la capa necesite para ejecutar su función. .

Comunicación par-a-par, a
través de la red

Encapsulamiento
 Si un host desea enviar datos a otro, en primer término los datos deben
empaquetarse a través de un proceso denominado encapsulamiento.
 El encapsulamiento rodea los datos con la información de protocolo
necesaria antes de que se una al tránsito de la red. Por lo tanto, a medida
que los datos se desplazan a través de las siete capas del modelo OSI,
reciben encabezados, información final y otros tipos de información. En
otras palabras, los datos de una unidad de información PDU en una
determinada capa OSI, contiene encabezados, finalizadores y datos de las
capas superiores.

Encapsulamiento

Encapsulamiento
 Algunos campos del encapsulamiento

Encapsulamiento
 Este proceso requiere varios pasos por eso es conveniente realizarlo por
capas.
 Las redes deben realizar los siguientes pasos de conversión para
encapsular los datos:
1. Crear los datos. Cuando un usuario envía un mensaje de una aplicación (email), sus
caracteres alfanuméricos se convierten en datos que pueden recorrer la red.
2. Empaquetar los datos para ser transportados de extremo a extremo. Los datos se
empaquetan para ser transportados por la red. Al utilizar segmentos, la función de transporte
asegura que los hosts del mensaje en ambos extremos del sistema de una determinada
aplicación (email) se puedan comunicar de forma confiable.
3. Agregar la dirección de red al encabezado. Los datos se colocan en un paquete o
datagrama que contiene el encabezado de red con las direcciones lógicas de origen y de
destino. Estas direcciones ayudan a los dispositivos de red a enviar los paquetes a través de
la red por una ruta seleccionada.
4. Agregar la dirección local al encabezado de enlace de datos. Cada dispositivo de la red
debe poner el paquete dentro de una trama. La trama le permite conectarse al próximo
dispositivo de red conectado directamente en el enlace, para ello requiere su dirección física
(MAC). Cada dispositivo en la ruta de red seleccionada requiere el entramado para poder
conectarse al siguiente dispositivo.

Encapsulamiento
5. Realizar la conversión a bits para su transmisión. La trama debe convertirse en un patrón
de unos y ceros (bits) para su transmisión a través del medio (por lo general un cable). Una
función de temporización (cronometraje) permite que los dispositivos distingan estos bits a
medida que se trasladan por el medio. El medio en la red física puede variar a lo largo de la
ruta utilizada. Por ejemplo, el mensaje de correo electrónico puede originarse en una LAN,
cruzar el backbone de un campus y salir por un enlace WAN hasta llegar a su destino en otra
LAN remota. Los encabezados y la información final se agregan a medida que los datos se
desplazan a través de las capas del modelo OSI.
 Cuando el dispositivo destino remoto recibe la secuencia de bits el proceso
se inicia de forma inversa, quitando la información añadida (cabecera y
final) para que cada capa tome la información de su par, hasta llegar a los
datos de la aplicación, a este proceso inverso se llama
desencapsulamiento.

Servicios de red orientados y
no orientados a la conexión

Servicios
 En una arquitectura de redes cada capa utiliza los
servicios de la capa inmediatamente inferior para
comunicar con la correspondiente del otro extremo. En
función de como se establezca esa comunicación
suelen distinguirse dos tipos de servicios: orientados a
conexión y no orientados a conexión.

Servicio Orientados a
Conexión
 En el servicio orientado a conexión, también llamado
CONS (Connection Oriented Network Service), la
comunicación se establece cumpliendo tres fases:
1. se establece el canal de comunicación,
2. se transmiten los datos,
3. se termina la conexión.
 Dicha ‘conexión’ se denomina circuito virtual (VC,
virtual circuit). Una vez establecido el VC el camino
físico que van a seguir los datos está determinado; los
paquetes deben ir todos por él desde el origen al
destino, y llegar en el mismo orden con el que han
salido.

Servicio Orientados a
Conexión
 Dado que el VC establece de forma clara el destino, los
paquetes no necesitan contener su dirección.
 Generalmente se distinguen dos tipos de circuitos
virtuales:
 Conmutados, también llamados SVCs (Switched Virtual
Circuits). Los SVCs se establecen y terminan a petición del
usuario, normalmente cuando hay paquetes que se quieren
transmitir
 Permanentes, conocidos también como PVCs (Permanent
Virtual Circuits). Los PVCs están establecidos todo el tiempo que
la red está operativa (o al menos eso es lo que se pretende).

Servicio No Orientado a
Conexión
 En el servicio no orientado a conexión, llamado también
CLNS (Connection Less Network Service) la
comunicación se establece de manera menos formal.
 Cuando una entidad tiene información que transmitir
sencillamente la envía en forma de paquetes, confiando que
estos llegaran a su destino mas pronto o mas tarde. (Es un
servicio similar al ofrecido por correos, en el cual cada carta viaja
de forma independiente de las anteriores).
 No se establece previamente un VC ni otro tipo de canal de
comunicación extremo a extremo; los paquetes pueden ir por
caminos físicos diversos, y deben incluir cada uno la dirección
de destino.

Servicio No Orientado a
Conexión
 Los paquetes pueden ser almacenados por nodos intermedios
de la red, y reenviados mas tarde. Aunque lo normal es que
lleguen en el mismo orden con que han salido, esto no esta
garantizado como ocurría en el servicio orientado a conexión
debido al almacenamiento en nodos intermedios y a la
diversidad de caminos físicos posibles.
 Se pueden distinguir dos modelos de servicios sin
conexión:
 Datagrama: cada paquete viaja hacia su destino de forma
completamente independiente de los demás. Consiste en enviar
la información y despreocuparse de ella. Por ello se le suele
denominar Send & Pray (Sueña y Reza). Este servicio sería
equivalente al correo ordinario, en el cual enviamos una carta y
no obtenemos confirmación de su llegada.

Servicios
 Con acuse de recibo (Asentimiento ASK): El receptor tiene que
enviar un reconocimiento de que ha recibido la información.
 Analogías
 Generalmente se suelen explicar los modelos orientado y no
orientado a conexión con dos analogías: el sistema telefónico y
el sistema postal. El sistema telefónico es un ejemplo de servicio
orientado a conexión, mientras que el sistema postal es un
servicio no orientado a conexión. La analogía es bastante exacta
salvo por el hecho de que en redes telemáticas la diferencia en
el tiempo de entrega del mensaje entre servicios CONS y CLNS
no es tan grande como la anterior comparación podría hacer
pensar.

Direccionamiento Interedes

Direccionamiento de Paquetes
 Existen varios tipos de direcciones que deben incluirse para entregar
satisfactoriamente los datos desde una aplicación de origen que se ejecuta
en un host hasta la aplicación de destino correcta que se ejecuta en otro.
 Al utilizan el modelo OSI como guía, se pueden observar las distintas
direcciones e identificadores necesarios en cada capa.
 Capa Física: Bits de Sincronización y Temporización
 Capa Enlace de datos: Direcciones Físicas de origen y destino
 Capa de Red: Direcciones de red Lógicas de origen y destino
 Capa de Transporte: Número de proceso de origen y destino (Puertos)
 Capas de Aplicación: Datos de aplicaciones codificados

Direccionamiento de Paquetes
 La Capa 2 está relacionada con la entrega de los mensajes en una red
local única.
 La dirección de la Capa 2 es exclusiva en la red local y representa la
dirección del dispositivo final en el medio físico.
 En una LAN que utiliza Ethernet, esta dirección se denomina dirección de
Control de Acceso al medio (MAC).
 Cuando dos dispositivos se comunican en la red Ethernet local, las tramas
que se intercambian entre ellos contienen las direcciones MAC de origen y
de destino. Una vez que una trama se recibe satisfactoriamente por el host
de destino, la información de la dirección de la Capa 2 se elimina mientras
los datos se desencapsulan y suben el stack de protocolos a la Capa 3.

Direccionamiento entre redes
 Los protocolos de Capa 3 están diseñados principalmente para mover
datos desde una red local a otra red local dentro de una internetwork.
 En los límites de cada red local, un dispositivo de red intermediario, por lo
general un router, desencapsula la trama para leer la dirección host de
destino contenida en el encabezado del paquete, la PDU de Capa 3.
 Los routers utilizan la porción del identificador de red de esta dirección para
determinar qué ruta utilizar para llegar al host de destino.
 Una vez que se determina la ruta, el router encapsula el paquete en una
nueva trama y lo envía por su trayecto hacia el dispositivo final de destino.
 Cuando la trama llega a su destino final, la trama y los encabezados del
paquete se eliminan y los datos se suben a la Capa 4.

Direccionamiento entre redes

Direccionamiento a la
aplicación correcta
 En la Capa 4, la información contenida en el encabezado de la PDU no
identifica un host de destino o una red de destino. Lo que sí identifica es el
proceso o servicio específico que se ejecuta en el dispositivo host de
destino que actuará en los datos que se entregan. Los hosts, sean clientes
o servidores en Internet, pueden ejecutar múltiples aplicaciones de red
simultáneamente.
 Esto es así porque los procesos individuales que se ejecutan en los hosts
de origen y de destino se comunican entre sí. Cada aplicación o servicio es
representado por un número de puerto en la Capa 4. Un diálogo único entre
dispositivos se identifica con un par de números de puerto de origen y de
destino de Capa 4 que son representativos de las dos aplicaciones de
comunicación.
 Cuando los datos se reciben en el host, se examina el número de puerto
para determinar qué aplicación o proceso es el destino correcto de los
datos.

Direccionamiento a la
aplicación correcta

Fundamentos de Control
de Flujo, Verificación de
Errores y Multiplexaje

Fundamentos de Control de
Flujo
 Concepto: Técnica que permite a las entidades
pares regular la cantidad de datos que envían o
reciben para ser procesados.
 Entidad receptora: zona de memoria temporal
 Se trata de impedir el desbordamiento de esa memoria
 Procedimientos para el control de flujo
 Para y espera
 Ventana deslizante

Fundamentos de Control de
Flujo: Para y espera
 Elementos:
 Acuses de recibo (“Acknowledgments”)
 Temporizadores (“Timers”)
 Numeración de las PDU

Control de Flujo: Para y espera
 La estación receptora, por cada PDU de datos
recibida, genera y envía una PDU de control
(acuse de recibo - ACK)
 Hasta que la estación emisora haya recibido el
ACK no puede enviar otra PDU.
 Problemas:
 Pérdidas de PDU y/o de ACK
 Soluciones:
 Uso de temporizadores y numeración de las PDU.

 Funcionamiento Normal:
 Acuses de recibo

 Pérdida de una PDU
 Problema: Bloqueo

 Pérdida de una PDU
 Solución: Temporizador

 Pérdida de un ACK
 Problema: Duplicación

 Pérdida de un ACK
 Solución: Numeración de las PDU
(protocolo de bit alternante)

Control de Flujo: Ventana deslizante
 Mejora la eficiencia, permite varias PDUs en
tránsito.
 Las PDUs se numeran secuencialmente
(módulo n) con una etiqueta de control de flujo
que se incluye en la PCI.
 Dos tipos de ventanas:
 Ventana de transmisión
 Ventana de recepción

Control de Flujo: Ventana deslizante
 Ventana de transmisión:
 Tamaño máximo de ventana (Wmax): Número máximo PDUs que
pueden ser almacenadas sin haber sido confirmadas (tamaño
del buffer de transmisión). Valor estático.
 Tamaño actual de la ventana (W): Número de PDUs que todavía
pueden ser transmitidas sin necesidad de recibir
confirmaciones. Valor dinámico
 W<=Wmax

Detección y Corrección de
errores
 Los datos se pueden corromper durante la
transmisión
 Algunas aplicaciones requieren que los errores
sean detectados y corregidos
 El control de errores involucra la detección y la
corrección de los mismos ocurridos durante la
transmisión de datos.
 Los errores se pueden dar por:
 Pérdidas de paquetes.
 Daño en los paquetes.

Detección de Errores
 Errores más comunes en los sistemas de
telecomunicación:
 Alteración o pérdida de bits en las PDUs
 Pérdida de PDUs completas
 Errores comunicaciones inalámbricas > Errores comunicaciones cableadas
 Si el nivel (N) ofrece un servicio OC debe
entregar todas las PDUs ordenadas y sin errores.
 Funcionalidad básica del nivel de enlace.

Detección de Errores
 Procedimientos que permiten detectar un error
en algún bit de la PDU:
 Paridad (parity)
 Suma de verificación (checksumming)
 Código de redundancia cíclica (Cyclic Redundancy
Code, CRC)

Detección de Errores: Paridad
 En la información a transmitir se añade un bit
extra.
 Paridad par (even parity)
 Paridad impar (odd parity)
 Detecta 100% de los errores de un bit y 50% en
varios bits.
 Ejemplo:

Detección de Errores: Suma de
verificación
 Internet Checksum: En la información a
transmitir se añade uno o dos bytes con el
resultado de la suma de los bytes a transmitir.
 Ejemplos: datagrama IP, segmento TCP, y datagrama
UDP.
 Sencilla implementación y baja sobrecarga.

Detección de Errores: CRC
 Generación del CRC:
 Mensaje original: k bits.
 El trasmisor genera una secuencia de n bits: CRC
 Mensaje enviado=k bits (mensaje original) + n bits
(CRC)

Detección de Errores: CRC
 Los CRC son muy utilizados en los niveles de
enlace
 En OSI, el protocolo HDLC utiliza un campo de 2 bytes (SVT) para
la detección de errores (CRC-16).
 En el subnivel MAC de los protocolos IEEE 802, las tramas
utilizan un campo de 4 bytes (CRC-32)

Técnicas de control de errores
 Métodos de control de errores:
 Retransmisión (sencillo)
 Corrección (computacionalmente complejo)
 Compromiso entre ambos métodos.

Técnicas de control de errores:
Retransmisión
 Retransmisión de PDUs cuando se ha producido
algún error (Automatic Repeat Request, ARQ)
 Estrategias:
 ARQ con Parada y Espera
 ARQ con Vuelta-atrás-N
 ARQ con Rechazo Selectivo

Retransmisión
 ARQ con parada y espera
 Basada en control de flujo para y espera
 Se controlan:
 PDUs dañadas (errores en los bits)
 Pérdida de PDUs
 Pérdida de ACKs
 Ventaja: sencillez
 Inconvenientes: uso ineficaz de la línea de transmisión

Retransmisión
 ARQ con parada y espera

Retransmisión
 ARQ con vuelta-atrás-N
 Basado en control de flujo ventana deslizante
 Se controlan:
 PDUs dañadas (errores en los bits)
 Pérdidas de PDUs
 Pérdidas de ACKs
 Utilizado en LAP-B

Retransmisión
 ARQ con vuelta-atrás-N

Retransmisión
 ARQ con rechazo selectivo:
 Cuando se detecta un error en la PDU:
 Se transmite un SNACK y
 Se descarta sólo esa PDU
 Cuando se recibe un SNACK:
 Se retransmite sólo la PDU que produjo el error.

Retransmisión

Retransmisión
 Más eficiente que ARQ con vuelta-atrás-N
 Precisa lógica adicional (en emisor y en receptor)
 El receptor debe reservar una zona de memoria
temporal.

Corrección
 En recepción pueden utilizarse códigos que
detectan y corrigen un no determinado de
errores.
 Supone añadir bits redundantes.
 r= no de bits extra m= no de bits del mensaje
 El valor r de ser tal que: 2r>=m+r+1 (6 bits de datos
suponen 4 bits extra y sólo se corrige un bit)
 Utilizan algoritmos muy complejos y costosos.

Corrección
 Los códigos correctores tienen eficacia menor y
coste mucho mayor que los detectores.
 BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem), Codigos
Hamming, Reed-Solomon, Golay, etc. se usan en
entornos:
 En los que se precisa mucha seguridad o
 Con tasas de error muy frecuentes o
 Cuando la retransmisión supone un coste muy
elevado.

Multiplexaje
 En telecomunicación, la multiplexación es la combinación
de dos o más canales de información en un solo medio
de transmisión usando un dispositivo llamado multiplexor.
El proceso inverso se conoce como demultiplexación. Un
concepto muy similar es el de control de acceso al medio.
 Es decir viene a ser un procedimiento por el cual
diferentes canales pueden compartir un mismo medio de
transmisión de información.

Multiplexaje: Objetivos
 Compartir la capacidad de transmisión de datos
sobre un mismo enlace para aumentar la
eficiencia.
 Minimizar la cantidad de líneas físicas requeridas
y maximizar el uso del ancho de banda de los
medios.

Tipos de Multiplexaje
 Existen muchas estrategias de multiplexación según el
protocolo de comunicación empleado, que puede
combinarlas para alcanzar el uso más eficiente; los más
utilizados son:
 La multiplexación por división de tiempo o TDM (Time division
multiplexing )
 La multiplexación por división de frecuencia o FDM (Frequency-division
multiplexing) y su equivalente para medios ópticos, por
división de longitud de onda o WDM (de Wavelength)
 La multiplexación Estadística.
 La multiplexación por división en código o CDM (Code division
multiplexing)

La multiplexación por división de
tiempo o TDM
 Este tipo de multiplexacíon es muy utilizada para señales
digitales, en las cuales se transmiten distintos tipos de
datos, los cuales viajan por el canal en distintos espacios
de tiempo, con el fin de optimizar el canal y prevenir
cuellos de botella en el medio.
 Es el tipo de multiplexación más utilizado en la actualidad
 Se utiliza en transmisión digital: ISDN y ATM
 Uso en telefonía celular: TDMA, GSM

Multiplexión por división de tiempo -
TDM
 Según se utilicen bits o bytes para los bloques, este tipo de TDM se
denomina entrelazado de bits o entrelazado de bytes.
 En TDM, el intervalo de tiempo de salida siempre está presente,
tenga o no tenga TDM información para transmitir.

Multiplexión por división de
tiempo - TDM
 TDM es un concepto de la capa física, y es
completamente independiente de la naturaleza de la
información que se multiplexa en el canal de salida
(independiente del protocolo de Capa 2 que utilizan los
canales de entrada).
 Un ejemplo de TDM es la Red digital de servicios
integrados - ISDN.

Multiplexión por división de
tiempo - TDM
 El acceso básico (BRI) ISDN cuenta con tres canales que
constan de dos canales B de 64 kbps (B1 y B2) y un
canal D de 16 kbps.
 TDM tiene nueve intervalos de tiempo que se repiten.
Capacidad TDM

tiempo o TDM

frecuencia o FDM
 Es un tipo de multiplexacíon utilizada generalmente en
sistemas de transmisión analógicos, en las cuales se
transmiten distintos tipos de datos, los cuales viajan por
el canal a una banda distinta de frecuencias, y se
transmite en forma simultánea por un solo medio de
transmisión.
 Hay muchas aplicaciones de FDM, por ejemplo, la FM
comercial y las emisoras de televisión.

frecuencia o FDM
Ancho de banda típico del canal telefónico analógico (0,3 a 3,4 Khz).

longitud de onda o WDM
 Esta técnica se da sobre todo en fibra óptica. Consiste en
multiplexar varias señales portadoras ópticas en una
misma fibra usando las distintas longitudes de onda del
láser que las lleva. Esto aumenta la capacidad y permite
comunicación bidireccional en un hilo de fibra.
 Los primeros sistemas WDM aparecieron en torno a 1985
y combinaban tan sólo dos señales. Los sistemas
modernos pueden soportar hasta 160 señales y expandir
un sistema de fibra de 10 Gb/s hasta una capacidad total
25,6 Tb/s sobre un solo par de fibra.

La multiplexación Estadística
 Muy parecida a la multiplexacíon por división en el
tiempo, pero no aparta de forma anticipada un espacio
para un tipo de paquete especifico (voz, dato, video), sino
que lo asigna dinámicamente de acuerdo a lo que se
necesite transmitir en un ínstate determinado.
 Debido a la característica anterior, se optimiza mucho
mas el canal de transmisión.

La multiplexación por división en
código o CDM
 En esta técnica, cada canal transmite sus bits como una
secuencia de pulsos codificada de forma única para ese
canal.
 Esto se consigue transmitiendo una serie de pulsos cortos.
 Esto permite transmitir por una misma fibra varios canales
con códigos diferentes. Aunque existe este tipo de
multiplexación, es más conocida su variante de acceso
múltiple (Code Division Multiple Access, CDMA).
 La división por código se emplea en múltiples sistemas de
comunicación por radiofrecuencia, tanto de telefonía móvil
(como IS-95, CDMA2000, FOMA o UMTS), transmisión de
datos (WiFi) o navegación por satélite (GPS).

Organizaciones y
Estándares

Introducción
 Los estándares son esenciales para crear y mantener un
mercado abierto y competitivo entre los fabricantes de los
equipos y para garantizar la interoperabilidad de los datos,
y la tecnología y los procesos de telecomunicaciones.
 Proporcionan guías a los fabricantes, vendedores,
agencias del gobierno y otros proveedores de servicios,
para asegurar el tipo de interconectividad necesario en los
mercados actuales y en las comunicaciones
internacionales.
 Los estándares de transmisión de datos se pueden
clasificar en dos categorías: de facto (que quiere decir “de
hecho” o “por convención”) y de jure (que quiere decir “por
ley” o “por regulación”).

Organizaciones de Estandarización
 Los estándares son desarrollados mediante la
cooperación entre comités de creación de estándares,
foros y agencias reguladoras de los gobiernos.
 Aunque hay muchas organizaciones que se dedican a la
definición y establecimiento de estándares para datos y
comunicaciones, desde el punto de vista del campo de
influencia de los distintos estándares, existen tres tipos
de organismos normalizadores: internacionales,
europeos y regionales.

Organizaciones de Estandarización
 En las organizaciones internacionales de
estandarización existen dos tipos: las denominadas
‘oficiales’ que se crean por acuerdo entre los gobiernos
de las naciones participantes; en este grupo se
encuentran por ejemplo la ITU o la ISO. En otra
categoría se encuentran las organizaciones que existen
gracias al esfuerzo voluntario de sus miembros y
denominadas ‘extraoficiales’; en esta categoría están
por ejemplo la Internet Society o el ATM forum.

Organizaciones :
 IEEE, ANSI, IEC, etc.

Organizaciones de Estandarización:
Cableado

ISO –International Organization for
Standardization.
 La ISO, Organización Internacional para la
Normalización, es el organismo multinacional más
importante de estandarización, creada en 1946 con sede
en Ginebra, Suiza, cuyos miembros provienen
fundamentalmente de los comités de creación de
estándares de varios gobiernos a lo largo del mundo. La
ISO esta formada por organismos de normalización de
más de 150 países miembros.

ISO –International Organization for
Standardization.
 La ISO emite estándares sobre todo tipo de normas en los ámbitos
científicos y tecnológicos, como por ejemplo: el sistema métrico de
unidades de medida, tamaños de papel, sobres de oficina, tornillos
y tuercas, reglas para dibujo técnico, conectores eléctricos,
regulaciones de seguridad, números ISBN (International Standard
Book Number), lenguajes de programación, protocolos de
comunicaciones, etc. Hasta la fecha se han publicado unos 10.000
estándares ISO que afectan a prácticamente cualquier actividad de
la vida moderna.
 La ISO ha generado una amplia gama de estándares en
teleinformática y en tecnologías de la información en general,
siendo el estándar más importante el modelo Básico de Referencia
para la Interconexión de Sistemas Abiertos OSI (Open Systems
Interconnection) modelo de arquitectura de red y comportamiento
normalizado en la comunicación entre computadores que permita la
Interconexión de Sistemas Abiertos.

ITU-T International
Telecommunication Union.
 A principios de la década de los 70 un cierto número de países estaba
definiendo estándares para telecomunicaciones, pero a pesar de ello
seguía existiendo muy poca compatibilidad internacional. Las Naciones
Unidas ONU, respondieron a este problema formando, como parte de su
Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU), un comité, denominado
Comité Consultivo para la Telefonía y la Telegrafía Internacional (CCITT).
Este comité estaba dedicado al desarrollo y establecimiento de estándares
para telecomunicaciones en general y para la telefonía y los sistemas de
datos en particular. En 1993, el nombre de este comité se cambió a Unión
Internacional de Telecomunicaciones-Sector de Estándares de
Telecomunicaciones (ITU-T).
 La ITU esta formada por tres sectores: la ITU-T ó UIT-T, que se dedica a la
estandarización de las telecomunicaciones, en concreto con la transmisión
de datos y la telemática, el ITU-R ó UIT-R, relacionado con el sector de las
radiocomunicaciones y el ITU-D ó UIT-D relativo al sector del desarrollo
de la telecomunicaciones.

IEC - International Electrotechnical
Comisión
 Comisión Electrónica Internacional. Es una organización
hermana de ISO y esta involucrada en la generación de
estándares relacionados con la ingeniera eléctrica y
electrónica. Dentro de ISO/IEC, el comité que se
encarga de los temas de OSI y de las tecnologías
asociada es el JTC1 (Joint Technical Comité 1).

ANSI - American National Standards
Institute
 El Instituto Nacional Americano para la Estandarización
(ANSI) es una corporación privada de estándares sin
ánimo de lucro de Estados Unidos. Debido a que
muchos fabricantes de equipos de comunicaciones
diseñan o desarrollan sus productos en Estados Unidos
muchos estándares ANSI son de interés también en
otros países. Además muchos estándares ANSI son
adoptados posteriormente por ISO como estándares
internacionales.

IEEE - Institute of Electrical and
Electronics Engineers
 El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE, Institute of
Electrical and Electronics Engineering) también conocido como IE3, es la
mayor asociación profesional de ingeniería del mundo de ámbito
internacional fundada en 1963, sus objetivos son el desarrollo de la teoría,
la creatividad y la calidad de los productos en el campo de la ingeniería
eléctrica, la electrónica y la radio, así como otras ramas relacionadas de la
ingeniería.
 Como uno de sus principales objetivos, el IEEE prevé el desarrollo y
adopción de estándares internacionales para computación y comunicación.
El IEEE tiene un grupo que desarrolla estándares en el área de ingeniería
eléctrica e informática. En 1980 fundo un comité 802x, que estandarizó las
normas para redes de áreas locales y metropolitanas, IEEE 802.2, 802.3 y
802.4, con el fin de garantizar que los sistemas y dispositivos fabricados
por diferentes proveedores pudieran comunicarse con la menor
complejidad posible. Los estándares 802 son adoptados regularmente por
ISO con el número 8802.

EIA - Electronic Industries
Association
 La Asociación de Industrias Electrónicas, es una organización
internacional sin ánimo de lucro dedicada a la promoción de
aspectos de la fabricación electrónica.
 Sus objetivos incluyen despertar el interés de la educación pública y
hacer esfuerzos para el desarrollo de los estándares.
 En el campo de la tecnología de la información, la EIA ha hecho
contribuciones significativas mediante la definición de interfaces de
conexión física y de especificaciones de señalización eléctrica para
la comunicación de datos.
 Sus normas se nombran por RSnnn. P.ej. RS232-C define la
conexión serie entre computadores.

TIA (Telecommunications Industry
Association)
 Asociación de la Industria de Telecomunicaciones. Es la principal
asociación comercial que representa el mundial de la información y
la comunicación (TIC) a través de la elaboración de normas, los
asuntos de gobierno, oportunidades de negocios, inteligencia de
mercado, la certificación y en todo el mundo el cumplimiento de la
normativa ambiental. Con el apoyo de sus 600 miembros, la TIA
mejora el entorno de negocios para las empresas que participan en
las telecomunicaciones, banda ancha, móviles inalámbricas,
tecnologías de la información, redes, cable, satélite,
comunicaciones unificadas, comunicaciones de emergencia y la
dimensión ecológica de la tecnología. TIA es acreditado por ANSI.
Desarrolla normas de cableado industrial voluntario para muchos
productos de las telecomunicaciones y tiene más de 70 normas
preestablecidas.

Foros
 El proceso de elaboración de estándares producidos por los
comités de estandarización se ha caracterizado por una gran
lentitud, debido a la necesidad de llegar a un consenso entre
muchos participantes y a procedimientos excesivamente complejos
y burocratizados.
 Por ejemplo esa lentitud fue uno de los factores que influyó en el
rechazo de los protocolos OSI, por ejemplo. En el caso de RDSI la
ITU-T empezó a elaborar el estándar en 1972, y lo finalizó en 1984;
los servicios comerciales aparecieron hacia 1994, 22 años después
de iniciado el proceso.
 Por esta causa, a principios de los noventa muchos grupos de
interés han desarrollado foros con la finalidad de facilitar los
procesos de estandarización.

Foros
 Los foros trabajan con un conjunto de fabricantes, universidades,
usuarios y expertos interesados en desarrollar nuevas tecnologías,
concentrando sus esfuerzos para probar, evaluar y estandarizar una
tecnología concreta.
 Estos foros son capaces de acelerar la aceptación y el uso de esa
tecnología. Los foros presentan sus conclusiones a los organismos
de estandarización.
 Los foros no pretenden competir con las organizaciones de
estándares, sino cooperar con ellas y ayudarlas a acelerar su
proceso, especialmente en la parte más difícil, la que corresponde a
la traducción de los documentos en implementaciones que
funcionen en la práctica.

Foros
 Otra característica de los foros es que se establecen fechas límite
para la producción de estándares, cosa que no hacen los
organismos oficiales; de esta manera los fabricantes pueden
planificar la comercialización de sus productos de antemano, ya que
saben para qué fecha estarán fijados los estándares necesarios.
 Ejemplos de foros que existen o han existido se pueden mencionar:
el Forum Frame Relay, el Forum ATM, el Forum ADSL (Asymmetric
Digital Subscriber Loop), el Forum IPv6, la alianza Gigabit Ethernet,
etc.
 El forum ATM, creado en 1991 por Northern Telecom, Sprint, Sun
Microsystems, y Digital Equipment Corporation (DEC), cuenta en la
actualidad con más de 500 miembros.

Estándares en Internet
 Un estándar de Internet es una especificación concienzudamente
probada que es útil y a la que se adhieren aquellos que trabajan en
Internet. Es una regulación formalizada que debe ser seguida. Hay un
procedimiento estricto por el que una especificación obtiene ese
estatus de estándar de Internet.
 Una especificación comienza como un borrador (draft) de Internet. Un
draft de Internet es un documento de trabajo (un trabajo en progreso)
sin estatus oficial y un tiempo de vida de 6 meses. Bajo recomendación
de las autoridades de Internet, un borrador se puede publicar como un
Request for Comment (RFC). Cada RFC es editado, numerado y
puesto a disposición de todas las partes interesadas. Los RFC pasan
por niveles de madurez y se categorizan de acuerdo a su nivel de
requisitos.
 Internet Society, aunque no es una organización de estándares
‘oficial’, es la que se ocupa de aprobar todo lo relacionado con los
estándares Internet.

Otras Organizaciones
 Otros organismos internacionales de estandarización y
normalización que se destacan:
 Agencias reguladoras: Toda la tecnología de comunicaciones está
sujeta a regulación por las agencias del gobierno tales como la
Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) en Estados Unidos.
 IFIP (Federación Internacional para el Tratamiento de la Información).
 CEN (Comité Europeo de Normalización)
 CENELEC (Comité Europeo de Normalización Electrotécnica)
 CEPT (Conference European of Post and Telecommunications)
 ECMA (European Computer Manufacturers Association / Asociación
Europea de Fabricantes de Computadores)
 ETSI (European Telecommunications Standards Institute)

Ing. Marco Antonio. Arenas Porcel
Email:marcoap@usfx.edu.bo
:markituxfor@gmail.com
http://www.usfx.edu.bo 117

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