El documento describe la necesidad de arquitecturas de comunicaciones para el diseño de redes de datos. Explica que los diseñadores de redes han creado modelos generales llamados arquitecturas de comunicaciones que ayudan en el diseño e implementación de redes mediante la descomposición del problema en partes más manejables. También introduce el modelo de capas como una abstracción útil para sistemas en red que descompone el proceso de comunicación.

1. Elvis Raza A.

2. Necesidad de las arquitecturas de
comunicaciones
Entre los requerimientos necesarios para un diseño de una
red de datos están:
 Proporcionar conectividad general de manera robusta, equitativa y
económica para una gran cantidad de computadores.
 Ser lo suficientemente flexible para evolucionar y ajustarse a los
cambios tecnológicos y a los requerimientos de las nuevas
aplicaciones que aparecen constantemente.
Para afrontar esta complejidad, los diseñadores de redes
han creado unos modelos generales –usualmente llamados
arquitecturas de comunicaciones- que ayudan en el diseño
y la implementación de las redes.

3. Modelo de capas y los protocolos
Cuando un sistema se vuelve complejo, el diseñador
del sistema introduce otro nivel de abstracción.
La idea de una abstracción es definir un modelo
unificador que capture los aspectos importantes del
sistema y oculte los detalles de cómo fue
implementado.
El reto es identificar las abstracciones que
simultáneamente sean útiles en un amplio número de
situaciones y, a la vez, puedan ser implementadas
eficientemente.

4. Modelo de capas y los protocolos
En sistemas en red, la abstracción lleva al concepto del
modelo de capas.
 Se comienza con servicios ofrecidos por la capa física y luego se
adiciona una secuencia de capas, cada una de ellas ofreciendo un
nivel de servicios más abstracto.
Un modelo de capas ofrece dos características
interesantes:
 Descompone el problema de construir una red en partes más
manejables (no es necesario construir un sistema monolítico que
hace todo)
 Proporciona un diseño más modular (si se quiere colocar un nuevo
servicio, sólo se debe modificar la funcionalidad de una capa)

5. Proceso de un viaje aéreo como
una serie de pasos
tiquete (compra) tiquete (recobro)
equipaje (entrega) equipaje (recogida)
embarque desembarque
despegue aterrizaje
Vuelo Vuelo
Ruta de vuelo

6. Proceso de un viaje aéreo en capas
de servicios
Entrega mostrador a mostrador de [personas y equipaje]
Traslado de equipaje: entrega-recogida
Traslado de personas: embarque-desembarque
Traslado de la aeronave: pista a pista
Ruta de vuelo desde el origen hasta el destino
Capas: cada capa implementa un servicio a través de las
acciones internas a la capa y solicitando el servicio
proporcionado por una capa inferior

7. Implementación distribuida de la
funcionalidad de las capas
Llegada Aeropuerto
tiquete (compra) tiquete (recobro)
Salida Aeropuerto
equipaje (entrega) equipaje (recogida)
embarque desembarque
despegue aterrizaje
Vuelo Vuelo
tráfico aéreo intermedio
ruta de vuelo ruta de vuelo
ruta de vuelo

8. Otra vez: ¿Por qué utilizar capas?
Permite trabajar con sistemas complejos
una estructura explícita permite la identificación de
las partes del sistema complejo y la interrelación
entre ellas
 modelo de referencia de capas para discusiones
la modularidad facilita el mantenimiento y la
actualización del sistema
 cambios que se realicen en la implementación de
un servicio de una capa es transparente para el
resto del sistema

9. Arquitectura OSI
¿Qué es OSI?
Una sigla: Open Systems Interconnection
Conceptualmente: arquitectura general requerida para
establecer comunicación entre computadoras
OSI puede verse de dos formas:
como un estándar
como un modelo de referencia

10. OSI es un estándar
El desarrollo inicial de las redes de computadores fue
promovido por redes experimentales como ARPANet
y CYCLADES, seguidos por los fabricantes de
computadores (SNA, DECnet, etcétera).
Las redes experimentales se diseñaron para ser
heterogéneas (no importaba la marca del computador).
Las redes de los fabricantes de equipos tenían su propio
conjunto de convenciones para interconectar sus
equipos y lo llamaban su “arquitectura de red”

11. OSI es un estándar
La necesidad de interconectar equipos de diferentes
fabricantes se hizo evidente.
En 1977, la ISO (International Organization for
Standarization) reconoció la necesidad de crear
estándares para las redes informáticas y creó el
subcomité SC16 (Open Systems Interconnection)
La primera reunión de éste subcomité se llevo a cabo
en marzo de 1978. El modelo de referencia OSI fue
desarrollado después de cerca de 18 meses de
discusión.

12. OSI es un estándar
El modelo OSI fue adoptado en 1979 por el comité
técnico TC97 (procesamiento de datos), del cual
dependía el subcomité SC16
 OSI fue adoptado en 1984 oficialmente como un
estándar internacional por la ISO (International
Organization of Standards).
Ahora es la recomendación X.200 de la ITU
(International Telecommunication Union) y la
norma ISO/IEC 7498-1

13. OSI como Modelo de Referencia
OSI es un modelo de referencia que muestra cómo
debe transmitirse un mensaje entre nodos en una red
de datos
El modelo OSI tiene 7 niveles de funciones
No todos los productos comerciales se adhieren al
modelo OSI
Sirve para enseñar redes y en discusiones técnicas
(resolución de problemas).

14. ¿En qué se fundamenta OSI?
La idea principal en el modelo OSI es que el proceso
de comunicación entre dos usuarios en una red de
telecomunicaciones puede dividirse en niveles (capas)
En el proceso de comunicación cada nivel pone su
granito de arena: el conjunto de funciones que ese
nivel “sabe” hacer.

15. ¿Cómo opera el modelo OSI?
Los usuarios que participan en la comunicación
utilizan equipos que tienen “instaladas” las funciones
de las 7 capas del modelo OSI (o su equivalente)
En el equipo que envía:
 El mensaje “baja” a través de las capas del modelo OSI.
En el equipo que recibe:
 El mensaje “sube” a través de las capas del modelo OSI

16. Nodo A Nodo B
Al enviar Al recibir
el mensaje el mensaje
“baja” “sube”
El mensaje “viaja” a
través de la red
En la vida real, las 7 capas de funciones del modelo OSI están
normalmente construidas como una combinación de:
1. Sistema Operativo (Windows XP, Win2003, Mac/OS ó Unix)
2. Aplicaciones (navegador, cliente de correo, servidor web)
3. Protocolos de transporte y de red (TCP/IP, IPX/SPX, SNA)
4. Hardware y software que colocan la señal en el cable
conectado al computador (tarjeta de red y driver)

17. Las capas del modelo OSI reciben un nombre de acuerdo a su
función.
Aplicación 7 Al enviar 7 Aplicación Al recibir
Presentación 6 el mensaje el mensaje
“baja” 6 Presentación “sube”
Sesión 5 5 Sesión
Transporte 4 4 Transporte
Red 3 3 Red
Enlace 2 2 Enlace
Física 1 Física
1
Nodo A Nodo B
RED

18. Implementación de las capas OSI
Las dos primeras capas (física y enlace) generalmente
se construyen con hardware y software
El cable, el conector, la tarjeta de red y el driver de la
tarjeta pertenecen a los niveles 1 y 2
Los otros cinco niveles se construyen generalmente
con software

19. Comunicación entre capas
Cada capa ofrece un
conjunto de funciones
para la capa superior y
utiliza funciones de la
capa inferior Capa A Capa A
Cada capa, en un nodo,
se comunica con su igual Capa B Capa B
en el otro nodo
NODO 1 NODO 2

20. Servicios, Interfaces y Protocolos
El modelo OSI distingue
entre:
 Servicios (funciones): Qué
hace la capa Capa A Capa A
 Interfaces: Cómo las capas
vecinas pueden
Capa B Capa B
solicitar/dar servicios
 Protocolos: Reglas para
que capas “pares” se NODO 1 NODO 2
comuniquen

21. Otra forma de ver los protocolos y las interfaces
 Otras personas incluyen la “interfaz” y el “protocolo” del modelo OSI
como parte del Protocolo.
 El protocolo provee un servicio de comunicaciones que elementos
(objetos) con un nivel más alto en el modelo de capas (como los
procesos de aplicaciones o protocolos de más alto nivel) utilizan para
intercambiar mensajes.
 En este caso, cada protocolo define dos interfaces diferentes
 Una interfaz de servicio hacia otros objetos dentro del mismo computador
que desean utilizar el servicio de comunicaciones del protocolo. Esta
interfaz define las operaciones que los objetos locales pueden solicitar al
protocolo (es la interfaz de OSI).
 Una interfaz entre pares (peer-to-peer). Define la forma y el significado de
los mensajes intercambiados entre implementaciones del mismo
protocolo pero ejecutándose en diferentes nodos para establecer el
servicio de comunicaciones (es el protocolo de OSI).

22. Otra forma de ver los protocolos y las interfaces
Nodo 1 Nodo 2
Interfaz de
Objeto de Servicio Objeto de
alto nivel alto nivel
Protocol Interfaz Protocol
Peer-to-peer

23. Más sobre protocolos
Excepto en la capa física, la comunicación entre pares es
indirecta.
 Cada protocolo se comunica con su “par” pasando los mensajes a
otro protocolo de una capa inferior.
Hay que recordar que la palabra protocolo se usa en dos
sentidos:
 Algunas veces hace referencia a la abstracción de las interfaces
(operaciones definidas por la interfaz de servicio y la interfaz entre
pares)
 Otras veces se refiere al módulo –programa- que implementa en la
realidad las dos interfaces.

24. Puede contener
encabezados de
las capas 5, 6 y 7
Nodo A Nodo B
Aplicación Unidades de Información Aplicación
Presentación Mensaje Presentación
Sesión Sesión
Paquete
Transporte Header 4 DATOS Transporte
Frame
Red Header 3 DATOS Red
Enlace Header 2 DATOS Enlace
Física DATOS Física
bits
RED

25. Encapsulación
 Cuando un protocolo de una capa superior envía datos a su par en
otro nodo, los entrega al protocolo de la capa inferior.
 El protocolo de la capa inferior no sabe si el protocolo de nivel
superior envía una imagen, un correo o una secuencia numérica.
 Luego el protocolo del nivel inferior, para crear su mensaje,
agrega una información de control (header) que es utilizada entre
pares para comunicarse entre ellos.
 Esta información de control generalmente es colocada al iniciar el
mensaje. En algunos casos se anexa información de control al final del
mensaje y la llaman trailer.
 A los datos entregados por el protocolo de la capa superior,
dentro del mensaje, se le llama cuerpo del mensaje o payload.
 La operación de “meter” el mensaje del nivel superior detrás de un
header o cabecera en el mensaje de nivel inferior se llama
encapsulación.

26. Cada nivel (ó capa) tiene unas funciones precisas para resolver
determinados problemas de la comunicación (“divide y vencerás”)
Nivel OSI Función que ofrece
Aplicación Aplicaciones de Red: transferencia de archivos
Presentación Formatos y representación de los datos
Sesión Establece, mantiene y cierra sesiones
Transporte Entrega confiable/no confiable de “mensajes”
Red Entrega los “paquetes” y hace enrutamiennto
Enlace Transfiere “frames”, chequea errores
Física Transmite datos binarios sobre un medio

27. End system End system
Aplicación Aplicación
Presentación Presentación
Intermediate systems
Sesión Sesión
Transporte Transporte
Red Red Red Red
Enlace Enlace Enlace Enlace
Física Física Física Física
Uno o más nodos
dentro de la Red

28. Perspectivas del modelo OSI
El modelo OSI permite trabajar con la complejidad de
los sistemas de comunicación de datos
Las implementaciones de arquitecturas de red reales
no cumplen (o lo hacen parcialmente) con el Modelo
OSI:
TCP/IP, SNA, Novell Netware, DECnet, AppleTalk, etc.

29. Perspectivas del modelo OSI
Se intentó construir una implementación del modelo OSI
 A finales de los 80, el gobierno de EEUU quiso establecer GOSIP
(Government Open Systems Interconnect Profile) como algo
obligatorio. NO funcionó. Perdió vigencia en 1995
¿Qué sucederá con OSI?
 Los protocolos de la implementación OSI desarrollada son
demasiado complejos y tienen fallas
 Están implementados de manera muy regular
 Sin embargo, TCP/IP sigue mejorando continuamente
El modelo OSI sigue siendo un modelo pedagógico.

30. ¿Qué es TCP/IP?
El nombre “TCP/IP” se refiere a una suite de
protocolos de datos.
Una colección de protocolos de datos que permite que
los computadores se comuniquen.
El nombre viene de dos de los protocolos que lo
conforman:
Transmission Control Protocol (TCP)
Internet Protocol (IP)
Hay muchos otros protocolos en la suite

31. TCP/IP e Internet
TCP/IP son los protocolos fundamentales de Internet
(Aunque se utilizan para Intranets y Extranets)
Stanford University y Bold, Beranek and Newman
(BBN) presentaron TCP/IP a comienzos de los 70 para
una red de conmutación de paquetes (ARPANet).
La arquitectura de TCP/IP ahora es definida por la
Internet Engineering Task Force (IETF)

32. ¿Por qué es popular TCP/IP?
Los estándares de los protocolos son abiertos:
interconecta equipos de diferentes fabricantes sin
problema.
Independiente del medio de transmisión físico.
Un esquema de direccionamiento amplio y común.
Protocolos de alto nivel estandarizados (¡muchos
servicios!)

33. “Estándares” de TCP/IP
Para garantizar que TCP/IP sea un protocolo abierto
los estándares deben ser públicamente conocidos.
La mayor parte de la información sobre los protocolos
de TCP/IP está publicada en unos documentos
llamados Request for Comments (RFC’s) - Hay otros
dos tipos de documentos: Military Standards (MIL
STD), Internet Engineering Notes (IEN) -.

34. No hay un acuerdo sobre como representar la jerarquía de los
protocolos de TCP/IP con un modelo de capas (utilizan de tres
a cinco).
Aplicación
Presentación
Aplicación Aplicaciones y procesos que usan la red
Sesión
Transporte Servicios de entrega de datos entre nodos
Internet
Red Define el datagrama y maneja el enrutamiento
Enlace
Acceso de
Rutinas para acceder el medio físico
Red
Física

35. Encapsulación de datos
Capa de aplicación
Cada capa de la pila
TCP/IP adiciona DATOS
información de control
(un “header”) para Capa de transporte
asegurar la entrega Header DATOS
correcta de los datos.
Cuando se recibe, la Capa Internet
información de control Header Header DATOS
se retira.
Capa de Acceso de Red
Header Header Header DATOS

36. Ubicación de los protocolos de TCP/IP en el Modelo
de Referencia OSI (Open Systems Interconnection)
EL MODEM ESTÁ
Modem
EN LA CAPA 1
Llegó
Solicitud
DNS A Red del
TÁ L ED
UÍ ES D E R Campus
AQ ETA IVER
J
TAR L DR
YE
Modelo OSI y TCP/IP 2-36