TecCom-02-ArquitecturaDeProtocolos

TECNOLOGÍAS DE COMUNICACIONES
ARQUITECTURA DE
PROTOCOLOS
Asignatura: Tecnologías de Comunicaciones | Carrera: Ing. / Lic. en Sistemas | Prof.: Lic. Gabriel Quiroga Salomon
Universidad Nacional de Chilecito | UNdeC
1

Resumen de la Unidad
 Una arquitectura de protocolos es una estructura en
capas de hardware y de software para el intercambio
de datos entre sistemas.
 Los sistemas de comunicación están divididos en capas
y en cada una de estas capas se implementan uno o
más protocolos.
 Un protocolo es un conjunto de reglas. En los sistemas
de comunicación estas reglas establecen cómo será la
comunicación de datos entre dispositivos.
 TCP/IP es la arquitectura de protocolos más utilizada en
la actualidad. Fue diseñado en base al modelo de
referencia OSI.
 OSI es una arquitectura de protocolos importante de siete
capas.
2

¿POR QUÉ ES NECESARIA UNA
ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS?
 Ejemplo: Transferencia de Archivo
La fuente debe activar el camino de
comunicación o informar a la red donde se
encuentra el destino.
La fuente debe asegurarse que el destino
esté preparado para recibir.
La aplicación de transferencia de archivos
en el origen debe asegurarse que el sistema
de administración de archivo aceptará y
almacenará el archivo para ese usuario.
Puede necesitarse una traslación de
formato de archivo.
3

Necesidad para una Arquitectura de
Protocolos
Proceso complejo, entonces…
 Dividir las tareas en subtareas.
 Implementado separadamente en capas en un stack o
pila.
 Las funciones se necesitan en ambos sistemas finales.
 Las funciones mas básicas se ubican en las capas
inferiores.
 Las tareas se definen de tal forma que los cambios en
una capa no influyen en las demás capas.
 Las capas pares intercambian bloques de información
(reglas definidas).
 Las reglas o procedimientos para la comunicación se
denominan protocolos.
4

Elementos claves de un Protocolo
 SINTAXIS
Formatos de los datos
 SEMÁNTICA
Información de Control
 TEMPORIZACIÓN
Sintonización de velocidades
Secuenciación
5

Arquitectura de Protocolo
(ejemplo simple 3 capas)
Las tareas de comunicación se dividen en
módulos.
Por ejemplo, podemos describir la
transferencia de archivos en tres sub tareas.
Aplicación de transferencia de archivo.
Módulo de servicio de comunicación.
Módulo de acceso a la red.
6

Arquitectura de transferencia
de Archivo Simplificada7

Un Modelo de Tres Capas
(computadoras, aplicaciones y redes)
Capa de Aplicación
(aplicación de
transferencia de archivo).
Capa de Transporte
(comunicaciones).
Capa de Acceso a la Red
(módulo de acceso a la
red).
8

Capa de Acceso a la Red
Intercambio de datos entre la
computadora y la red.
El computador emisor provee la
dirección del destino.
Puede invocar niveles de servicio.
Dependiente del tipo de red
usada (LAN, conmutación de
paquete, alámbrica, inalámbrica,
etc.).
9

Capa de Transporte
Intercambio de datos confinable
(que los datos lleguen a destino y
sean interpretados).
Fraccionamiento en bloques
manejables.
Independiente de la red usada.
Independiente de la aplicación.
10

Capa de Aplicación
Soporte para diferentes
aplicaciones de usuario.
Por ejemplo, e-mail,
transferencia de archive,
browser, control remote, etc.
11

Arquitecturas de Protocolos y Redes |
Requerimiento de Direccionamiento
Se requieren aquí dos niveles de
direccionamiento:
 Cada computador necesita
una dirección de red única
(camino fuente-destino).
 Cada aplicación sobre un
computador (multitarea)
necesita una dirección única
dentro del computador para
identificar la aplicación
(puertos, SAP).
12

Protocolos en una
Arquitectura Simplificada
13

Unidades de Datos de los Protocolos PDU
Para controlar la comunicación es necesaria la información de
control:
 En cada capa, usamos protocolos para comunicarse.
 En cada capa la información de control se sumará a los datos de
usuario.
A modo de ejemplo, en la capa de Transporte (comunicación):
 Esta capa puede fragmentar los datos de usuario.
 Cada fragmento tendrá una cabecera de transporte.
 Destino SAP.
 Número de secuencia.
 Código de detección de error (confiable).
La suma de los datos de usuario más la información de control de
cada capa da como resultado una unidad de datos de protocolo.
14

Unidades de Datos de Protocolo15

PDU de Red
En el modelo simplificado, el siguiente paso
de la comunicación es la capa de acceso
a la red, donde sumamos la cabecera de
red:
Dirección de red para el computador
destino y dirección de origen.
Solicitud de recursos (esta capa
puede pedir a la red la asignación de
prioridades, por ejemplo).
16

Operación de una
Arquitectura de Protocolos17

Arquitectura de Protocolos
Normalizadas
 Requerida para poder comunicar los diferentes
dispositivos.
 Esto permite que los fabricantes pueden tener más
productos compatibles en el mercado.
 Los clientes pueden exigir que los equipos de un
fabricante implemente los estándares.
Dos estándares:
 Modelo de Referencia OSI.
 Nunca alcanzó a implementarse.
 Suite de Protocolos TCP/IP.
 Usado (actualidad).
18

OSI
 Open Systems Interconnection
(Interconexión de Sistemas Abierto).
 Desarrollado por la International
Organization for Standardization (ISO).
 7 capas.
 Un sistema teórico liberado demasiado
tarde.
 TCP/IP es el estandar de hecho.
19

OSI – El Modelo
 Un modelo de capas.
 Cada capa realiza un subconjunto de las
funciones de comunicación requeridas.
 Cada se comunica con la capa inferior
siguiente para realizar funciones más
primitivas.
 Cada capa provee servicios a la capa
superior siguiente.
 Los cambios en una capa no deberían
requerir cambios en las otras capas.
20

Capas OSI
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Asignatura:TecnologíasdeComunicaciones|Carrera:Ing./Lic.enSistemas|Prof.:Lic.GabrielQuirogaSalomon
UniversidadNacionaldeChilecito|UNdeC

El Ambiente OSI
22

OSI un Modelo de Referencia para las
Normalizaciones23

Elementos a normalizar en cada
Capa24
Ejemplo Capa de Transporte

Elementos de Normalización
Especificación de Protocolo
 Especificación del protocolo debe ser precisa.
Formato de unidades de datos.
Semantica de todos los campos.
 Opera en la misma capa entre dos Sistemas.
Definición de servicio
 Es equivalente a una descripción funcional de los servicios
proporcionados, pero sin especificar cómo se están
proporcionando.
Direccionamiento
 Referenciada por SAPs, en el caso de la capa de
transporte.
25

Primitivas y Parámetros de Servicio
 Una primitiva especifica la función que se va a llevar a cabo.
 Las primitivas especifican la función a ser realizada.
 Los parámetros son datos e información de control.
26
SOLICITUD Una primitiva emitida por el usuario del servicio para invocar algún servicio y
pasar los parámetros necesarios para especificar completamente el servicio
solicitado
INDICACIÓN Una primitiva emitida por un proveedor de servicio para:
1. Indicar que un procedimiento ha sido invocado por el usuario del servicio par
en la conexión y para suministrar los parámetros asociados, ó
2. Notificar al usuario del servicio una acción iniciada por el proveedor
RESPUESTA Una primitiva emitida por el usuario del servicio para confirmar o completar
algún procedimiento invocado previamente mediante una indicación de ese
usuario
CONFIRMACIÓN Una primitiva emitida por el proveedor del servicio para confirmar o completar
algún procedimiento invocado previamente mediante una solicitud por parte del
usuario del servicio.

Diagramas Temporales de las
Primitivas de Servicio
27

Las Capas de OSI (1)
Capa Física:
Interface física entre dispositivos
Mecánica (Circuito,
Conector)
Eléctrica (Rep. Bits en
niveles de tensión)
Funcional
Procedural
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Capa Enlace de datos:
Fiabilidad del enlace físico.
Proporciona los medios para
activar, mantener y
desactivar un enlace fiable.
Provee un mecanismo de
Detección y control de
errores.
Permite que las capas
superiores puedan asumir una
transmisión libre de errores.
29

Capa de Red:
 Transporte de la información
(enrutamiento).
 Establece dialogo con la red para
especificar origen y destino
(direccionamiento).
 Puede solicitar servicios de
prioridades.
 Las capas más altas no necesitan
conocer acerca de la tecnología
subyacente.
 No utilizada sobre enlaces
directos.
30

Utilización de un retransmisor
31

Capa de Transporte:
Intercambio de datos entre
sistemas finales.
Provee de un mecanismo de
detección y corrección de
errores.
Segmentación.
Sin pérdidas y sin
duplicaciones (sercicio
confinable de comunicación).
Calidad de servicio.
32

Capa de Sesión:
 Control de dialogo entre las
aplicaciones (sesiones y tipo de
comunicación, sentido).
 Agrupamiento (grupos de datos)
 Recuperación.
Capa de Presentación:
 Formato y codificación de los
datos entre aplicaciones.
 Compresión de datos.
 Encriptación.
Capa de Aplicación:
 Medios para que las aplicaciones
accedan al entorno OSI.
33

Arquitectura de Protocolos TCP/IP
 Desarrollada por la US Defense Advanced Research
Project Agency (DARPA) para su red de
conmutación de paquetes (ARPANET).
 Usado actualmente. Internet.
Capas:
CAPA DE APLICACIÓN
CAPA DE TRANSPORTE
CAPA DE INTERNET
CAPA DE ACCESO DE RED
CAPA FÍSICA
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OSI y
TCP/IP
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Asignatura:TecnologíasdeComunicaciones|Carrera:Ing./Lic.enSistemas|Prof.:Lic.GabrielQuirogaSalomon
UniversidadNacionaldeChilecito|UNdeC

Capa Física
 Interface física entre el dispositivo
de transmisión de datos (por
ejemplo, el computador, y el
medio de transmisión o la red)
 Características del medio de
transmisión.
 Niveles de señal.
 Velocidad de los datos.
 Conectores.
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Capa de Acceso de Red
 Intercambio de datos entre el
sistema final y la red.
 Protocolos MAC y LLC.
 Provisión de la dirección destino
(MAC).
 Involucra servicios como la
prioridad.
37

Capa de Internet (IP)
 Direccionamiento y encaminamiento.
 Los sistemas pueden estar
conectados a diferentes redes.
 Implementado en sistemas finales y
routers.
38

Capa de Transporte (TCP y UDP)
Encargada de la conexión extremo a
extremo. Implementa dos protocolos:
39

Capa de Transporte (TCP y UDP)40

41

42

43
Diferencias y Resumen
Principales diferencias entre UDP y TCP:
 TCP está orientado a la conexión. UDP es un protocolo sin conexión.
 TCP es altamente confiable ya que implementa acuses de recibo. Vuelve a enviar
los paquetes perdidos. En UDP, si el paquete se pierde, no solicitará su retransmisión.
UDP es un protocolo poco fiable.
 TCP es más lento en comparación con UDP, ya que TCP establece la conexión antes
de transmitir los datos y garantiza la entrega adecuada de los paquetes. Por otro
lado, UDP no reconoce si los datos transmitidos son recibidos o no.
 El tamaño de cabecera de UDP es de 8 bytes. El tamaño de la cabecera TCP es de
20 bytes.
 Tanto TCP como UDP pueden comprobar si hay errores, pero sólo TCP puede corregir
el error ya que tiene control de congestión y de flujo.
Resumen:
 Tanto TCP como UDP tienen sus ventajas y desventajas.
 UDP es más rápido, simple y eficiente y, por lo tanto, generalmente se utiliza para
el envío de archivos de audio, vídeo y TCP, por otro lado, es robusto, fiable y
garantiza la entrega de paquetes en el mismo orden.
Por lo tanto, TCP y UDP son esenciales para la transmisión de datos.

Información de cabecera PDU de
Transporte
Puerto destino
Número de secuencia
Checksum
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Capa de Aplicación
 Soporte para las aplicaciones de
usuario
 Por ejemplo:
45

Niveles de direccionamiento
TCP/IP
 Puntos de Acceso a
Servicios: SAP
 Direcciones Lógicas de
Red: dirección IP
 Direcciones Físicas de
Interface: dirección MAC
46

PDUs en TCP/IP | Denominación47
Datos de Usuario
Segmento | Segment
Paquete o Datagrama | packet
Trama | Frame

Protocolos en TCP/IP48

Concepto TCP/IP
49

Concepto TCP/IP | Sniffer Wireshark50

Lecturas
 Stallings chapter 2
 Comer,D. Internetworking with TCP/IP volume I
 Comer,D. and Stevens,D. Internetworking with TCP/IP
volume II and volume III, Prentice Hall
 Halsall, F. Data Communications, Computer Networks
and Open Systems, Addison Wesley
 RFCs
51

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