Protocolos y funciones del modelo OSI

1. Comunicación en la red
ING. FERNANDO ILLESCAS

2. Objetivos
Este capítulo se centrará en:
◦ Dispositivos que componen la red.
◦ Los medios que conectan la red.
◦ Mensajes transportados en la red.
◦ Reglas y procesos que gobiernan la forma de comunicación.
◦ Herramientas y comandos para el mantenimiento de red.
El alumno estará en capacidad de:
◦ Describir la estructura de red, incluyendo medios, dispositivos, etc.
◦ Explicar la función de los protocolos en una red.
◦ Explicar las ventajas de un modelo en capas.
◦ Explicar el rol de cada capa en los modelos OSI y TCP/IP.
◦ Describir la importancia del direccionamiento y esquemas de nombres en la red.

3. Elementos de la
comunicación
La comunicación empieza con un mensaje.
Las personas intercambian ideas utilizando diferentes métodos de comunicación,
pero todos tienen los mismos elementos: Fuente, destino, canal.

4. Comunicación de mensajes
Si un dispositivo enviara un solo mensaje como una gran cadena de
bits, impediría que otro dispositivo haga uso del medio hasta que la
transmisión termine.
Si el medio fallara, todo el mensaje que se estaba transmitiendo
tendría que volver a ser enviado.
Segmentación: divide un mensaje en pequeñas piezas.
◦ Permite que varias comunicaciones compartan el medio intercalando sus
paquetes al ser enviados (multiplexión).
◦ Se incrementa la fiabilidad al no enviar todos los paquetes por un mismo
camino.
◦ Solo los paquetes que sufrieron daños son retransmitidos, no todo el
mensaje.
Multiplexación: Permite que enviar diversas conversaciones
simultáneamente en la red.

5. Comunicación de mensajes
Desventaja: Los paquetes deben ser direccionados, etiquetados, enviados y
recibidos, lo que representa un alto nivel de complejidad en segmentación y
multiplexión.
Supongamos que tuviera que enviar una carta de 100 páginas, pero en cada
sobre sólo cabe una.

6. Componentes de la red
La ruta que toma un mensaje desde el origen hasta el destino, puede ser tan simple como un solo cable
que conecta 2 hosts o tan compleja como una red que cubra todo el mundo.
Los dispositivos y el medio son los elementos físicos de la red, laptops, PC, switch o el cableado, los cuales
son la parte visible de la red. Ocasionalmente algunos elementos no son visibles como los medios
inalámbricos.
Los servicios, son los programas y software que se ejecutan en los dispositivos de red. Los servicios
proveen información en respuesta a un requerimiento de información

7. Dispositivos finales y su rol en la red
Los dispositivos finales (hosts) son la interfaz entre el ser humano y la red
de comunicaciones.
◦ Computadores.
◦ Impresoras de red.
◦ Teléfonos de VoIP.
◦ Cámaras de seguridad.
◦ PDA´s, etc.
Todos los dispositivos son identificados por una dirección.
Los dispositivos finales pueden funcionar como clientes, servidores o
ambos.
El software instalado en los dispositivos, determina su rol en la red.
Origen y/o destino de
un mensaje en la red

8. Dispositivos intermedios y su rol en la red
Se utilizan para conectar hosts a la red y pueden conectar múltiples redes para formar una gran red de redes
(internetworks).
◦ Dispositivos de acceso a la red (hubs, switches, AP´s).
◦ Dispositivos de Internetworking (routers).
◦ Servidores de comunicación y modems.
◦ Dispositivos de seguridad (firewalls, ASA).
Estos dispositivos también administra el flujo de datos que viaja a través de ellos.
◦ Regenerar datos dañados.
◦ Información de los posibles caminos que puede seguir el flujo.
◦ Notificar a otros dispositivos de fallas o errores de comunicación.
◦ Direccionar datos por rutas alternativas cuando existen fallas en un enlace.
◦ Clasificar los datos de acuerdo a prioridades de QoS.
◦ Permitir o negar el tráfico de acuerdo a normas de seguridad.

9. Medios de red
Los datos son llevados a través de la red por un medio.
Existen 3 tipos de medios para conectar dispositivos.
◦ Medios cableados generalmente de cobre: los datos se codifican en pulsos eléctricos.
◦ Vidrio o fibra de plástico: pulsos luminosos.
◦ Transmisiones inalámbricas: ondas electromagnéticas.
Los criterios para escoger un medio son:
◦ La distancia a la que el medio puede llevar la señal correctamente.
◦ El entorno en el que el medio va a ser instalado.
◦ La cantidad de datos y la velocidad a la que debe transmitirse.
◦ El costo del medio y su instalación.

10. LAN, WAN e Internet
Una red puede variar mucho si se habla en términos de
◦ Área de cobertura.
◦ Número de usuarios conectados
◦ Número y tipo de servicios brindados.
LAN
◦ Una sola red usualmente ocupa un área geográfica
pequeña, puede proveer servicios y aplicaciones a usuarios
en una estructura organizacional común, asi como un
negocio, un campus, etc. Éste ripo de red se conoce como
Red de Área Local (LAN)-
◦ Una LAN generalemente es administrada por una
organización.

11. WAN
Cuando una empresa tiene sucursales dispersas en un área geográfica muy grande, puede ser
necesario disponer de un proveedor de servicios de telecomunicaciones (TSP).
Los TSP conectan redes LAN en locaciones geográficas separadas.
Los TSP están evolucionando y ofreciendo transporte de vos, video y datos mediante redes
convergentes.

12. Internet
Es necesario poder comunicarse con equipos fuera de
nuestra red local, para el envío de mails, sitios
remotos, etc.
Muchas de las redes interconectadas pertenecen a
organizaciones públicas o privadas. La red pública
accesible más conocida es la Internet.
La Internet es creada por la interconexión de redes
afiliadas a un ISP (Proveedor de Servicios de Internet).
Una Intranet es una conexión privada LAN y WAN que
pertenece a una organización.
El acceso a la Intranet es permitido solo a los
empleados de esa organización con su respectiva
autorización.

13. Representaciones de red
Cuando se comparte información compleja como el diseño
de una red grande, es necesario el uso de un lenguaje
gráfico.
Además de la simbología, es importante manejar algunos
términos:
◦ Tarjeta de interfase de red: NIC, provee conexión física entre un
host y la red.
◦ Puerto físico: un conector en el dispositivo de red en donde se
conecta el medio de red.
◦ Interfase: puertos especializados que se encuentran en los
dispositivos de internetworking (routers)

14. Protocolos – reglas que gobiernan una comunicación
Los protocolos son las características de una
conversación.
Para una comunicación exitosa se requiere la
interacción de varios protocolos.
Los Protocolos relacionados para realizar una función se
conoce como suite de protocolos.
Los protocolos se implementan en hardware y
software.
La pila de protocolos es vista como una jerarquía de
capas en la que cada capa de un nivel superior depende
de la funcionalidad de la capa del nivel inferior.
La figura muestra un modelo simple de protocolos en
tres capas.

15. Suite de protocolos y estándares
Un estándar es un proceso o protocolo que ha sido aprobado por la
industria del networking y ratificado por organizaciones como IEEE (Institute
of Electrical and Electronics Engineers) y IETF (Internet Engineering Task
Force).
El uso de protocolos estándares permite que productos de diferentes
fabricantes puedan trabajar eficiente y confiablemente.
Productos no estándares pueden no funcionar correctamente con
productos de otras casas fabricantes.

16. Interacción entre protocolos
Ejemplo de la interacción entre un web browser y un web
server.
Protocolo de aplicaciones: (HTTP) define el contenido y el
formato de las solicitudes y respuestas intercambiadas entre
cliente y servidor.
Protocolos de transporte: (TCP) administra conversaciones
individuales. Divide el mensaje en segmentos. Controla la
velocidad y errores de transmisión.
Protocolo de Internet: (IP) encapsula los segmentos en
unidades de datos llamados paquetes, asignando a cada uno
dirección fuente y dirección destino.
Protocolos de acceso a la red: Manejo del enlace de datos
(control de acceso al medio) y transmisión física de datos a
través del medio.

17. Protocolos independientes de la tecnología
Los protocolos describen las funciones que se darán durante una comunicación.
Los protocolos no describen como es que las funciones serán llevadas a cabo.
La implementación de un protocolo puede ser tecnológicamente independiente.

18. Beneficios de un modelo en capas
Un modelo en capas describe la interacción entre varios protocolos, la
operación de los protocolos en cada capa y la interacción entre capas
superiores e inferiores.
Fomenta la competencia, productos de varios fabricantes pueden trabajar
juntos.
Evita que cambios tecnológicos en una capa, afecten otras capas.
Provee un lenguaje común para funcionalidades de red.

19. Modelos de protocolo y referencia
Existen 2 tipos de modelos de networking:
◦ Modelos de protocolos: provee un modelo que coincide con un suite de
protocolos en particular (TCP/IP).
◦ Modelos de referencia: tiene como principal objetivo mostrar las funciones y
procesos involucradas en el diseño de red y para solución de problemas (OSI).

20. Modelo TCP/IP
Fue el primer modelo en capas creado para
comunicaciones de red en 1970.
Se lo definió como el modelo de Internet.
El modelo TCP/IP describe la funcionalidad del
suite de protocolos TCP/IP.
Define 4 categorías de funciones que deben
ocurrir para que una comunicación sea exitosa.
Las definiciones de un estándar, como los
protocolos TCP/IP, son definidos en documentos
de acceso público llamados Request for
Comments (RFC).

21. Proceso de comunicación TCP/IP
Creación de los datos
en capa de aplicación
Segmentación y
encapsulación
Envío de datos por el
medio
Transferencia de datos
a través de la red
Recepción de los
datos en capa de
acceso a la red
Desencapsulación y
reensamblaje
Entrega de datos a su
destino

22. Unidades de dato de protocolo y encapsulación
A medida que los datos de una aplicación son
pasados hacia abajo en la pila de protocolos,
varios protocolos suman información en su
respectiva capa.
Este proceso se conoce como encapsulación.
La forma que toma cada pieza de datos en
cada capa recibe el nombre de unidad de
dato de protocolo (PDU).
Cada capa encapsula el PDU que recibe de su
capa superior.

23. Modelo OSI
El modelo OSI fue diseñado por la International Organization Standardization
(ISO) como una estructura base para construir protocolos abiertos.
La velocidad con la que el modelo TCP/IP fue adoptado, causo que la
aceptación del modelo OSI se quedara atrás.
El modelo OSI provee una extensa lista de funciones y servicios que existe en
cada capa.
Las capas en el modelo TCP/IP se las hace referencia por su nombre, en el
modelo OSI se las hace referencia por su número de capa.

24. Comparación entre TCP/IP y OSI
En el modelo OSI las capas de acceso a la red y capa de
aplicación de TCP/IP, se encuentran divididas.
En la capa de acceso a la red de TCP/IP, no se especifica
los protocolos usados al transmitir en un medio físico.
En el modelo OSI se describe los procedimientos para
el acceso al medio y el medio físico para en envío de
datos.
La capa de aplicación de TCP/IP incluye varios
protocolos que proveen funcionalidad a varios usuarios
finales.
En el modelo OSI las capas 5, 6 y 7 son usadas como
referencia para desarrolladores de software que
construyan programas que necesiten acceso a la red

25. Direccionamiento en la red
El modelo OSI describe los procesos de codificación, formato, segmentación y
encapsulación de datos.
Un flujo de datos que a traviesa la red desde una fuente a un destino, es
dividido en pequeñas piezas que comparte la red con otros flujos de datos.
Es critico que cada una de estas piezas de un mismo flujo, tenga suficiente
información para ser encaminada correctamente a su destino.
El modelo OSI describe las direcciones e identificadores necesarios en cada
una de las capas.

26. Transportando los datos al dispositivo final
El primer identificador es la dirección física del host contenida en la cabecera de una trama.
La dirección física es única en una red local y representa la dirección de un dispositivo final en un
medio físico.
En una LAN Ethernet, se la conoce como MAC.
Una vez la trama es exitosamente recibida por el destino, comienza el proceso de
desencapsulación.

27. Transportando los datos a través de la red
Los protocolos de capa tres son principalmente diseñados para transportar
datos entre redes locales distintas.
En TCP/IP, cada dirección IP contiene información acerca de la red en la cual
el host destino se encuentra.
Los dispositivos intermedios desencapsulan la trama para poder leer la
dirección del dispositivo final que se encuentra en el paquete.
Según la dirección del paquete, el dispositivo intermedio determina un
camino, encapsula el paquete en una nueva trama y la pone en camino hacia
su destino.

28. Transportando los datos a la aplicación correcta
En capa 4, no se especifica una dirección de host o de red, sino un servicio o una
aplicación.
Los hosts pueden ejecutar varias aplicaciones simultáneamente (e-mail, browser,
msn, etc.)
Los procesos y aplicaciones individuales en los hosts fuente y destino se
comunican entre sí.

29. Resumen
En este capitulo hemos aprendido a:
◦ Describir la estructura de una red, incluyendo los medios y dispositivos necesarios para comunicaciones
exitosas.
◦ Explicar las funciones de los protocolos en las comunicaciones.
◦ Explicar las ventajas de un modelo en capas para describir la funcionalidad de una red.
◦ Describir el rol de cada capa en dos reconocidos modelos.
◦ Describir la importancia de los esquemas de direccionamiento en las comunicaciones