1. Fundamentos de Cableado Voz y Datos 06/07/2014
Fundamentos de Cableado
de Voz y Datos
Ing. Robert Andrade Troya
2014
Capítulo 2 ‐ Agenda
Fundamentos de Redes
• Introducción a las redes
• Tipos de redes
• Revisión del modelo OSI
• Funciones de la capa física
• Funciones de la capa de enlace de datos
• Funciones de las otras capas
Revisión del modelo OSI
Por mucho tiempo se consideró al diseño de redes un proceso muy complicado de llevar a
cabo, esto es debido a que los fabricantes de computadoras tenían su propia arquitectura de
red, y esta era muy distinta al resto, y en ningún caso existía compatibilidad entre marcas.
Luego los fabricantes consideraron acordar una serie de normas internacionales para describir
las arquitecturas de redes.
Luego la ISO (Organización Internacional de Normalización) en 1977 desarrolla una estructura
de normas comunes dentro de las redes.
Estas normas se conocen como el Modelo de Referencia OSI (interconexión de sistemas
abiertos), modelo bajo el cual empezaron a fabricar computadoras con capacidad de
comunicarse con otras marcas.
La idea es diseñar redes como una secuencia de capas, cada una construida sobre la anterior.
No es un estándar de comunicaciones ya que es un lineamiento funcional para las tareas de
comunicaciones, sin embargo muchos estándares y protocolos cumplen con los lineamientos
del modelo.
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Revisión del modelo OSI – Conceptos
¿Qué es el Software de Control?
• En una red de cualquier tipo, la comunicación se realiza a nivel de
“procesos” o aplicaciones de usuario que realizan alguna función.
• 2 alternativas para establecer la comunicación:
– Cada proceso “incluya su propio software de control”
– Exista un “software de control universal” para todos
Red
Proceso
de Usuario
Software
de Control
Proceso
de Usuario
Software
de Control
Revisión del modelo OSI – Conceptos
¿Qué es el Software de Control?
• El Software de Control de Comunicaciones es un
intermediario entre los procesos aplicativos y la Red!
• Su desarrollo debe obedecer a un esquema bien
definido, denominado “Arquitectura de Red”
• Una Arquitectura es conformada por un conjunto de
“Protocolos de Comunicación” que funcionan de
una forma coordinada
Revisión del modelo OSI – Conceptos
¿Qué es un Protocolo?
• Es un conjunto de Reglas para el cumplimiento de una
tarea específica dentro del proceso de comunicación
• ¿Qué tipos de Reglas?
– Reglas para la Conexión Física (interfase) de los equipos a
los Medios de Transmisión
– Para el Manejo de Errores (de la conexión física)
– Para Manejo de Congestión (Control de Flujo)
– Para Determinar la Ruta mas adecuada (Optimización)
– Para la Interoperabilidad de las Aplicaciones
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Revisión del modelo OSI – Conceptos
¿Qué es un Protocolo?
• Aunque ciertos aspectos de los Protocolos tienen que ver
con Hardware, en general son implementados por medio de
Software
– Excepción: Protocolos para la Conexión Física
• Ciertos protocolos cumplen funciones similares, pero otros
cumplen funciones complementarias
– El usuario puede escoger entre uno u otro
– Se debe emplear una “conjunto” de protocolos para
cumplir el proceso de comunicación
• El “conjunto” o “familia” de protocolos es denominado
Arquitectura
Revisión del modelo OSI – Conceptos
Componentes de un Protocolo
2 elementos básicos:
• “Formato de Paquete”
– Campos de Control de acuerdo a un
formato específico
• “Algoritmo de Proceso”
– Secuencia de pasos que indican como
resolver el problema dado, y como usar
la información de los campos de
control.
• Ejemplo Número de Secuencia
– Formato: debe incluir un campo de #
de Secuencia
– Algoritmo: Si la Secuencia es incorrecta
(fuera de secuencia), el paquete debe
ser ReTx desde el origen
Revisión del modelo OSI – Conceptos
Arquitectura de Redes
• Conjunto de varios Protocolos que permiten solucionar todos
los problemas de transmisión de información entre 2 o más
nodos
• Si bien el término “Arquitectura” podría ser entendido desde el
punto de vista Físico, generalmente se refiere a la estructura de
sus Protocolos
– Debe existir una coordinación entre todos los Protocolos
utilizados en el proceso de comunicación
– Es decir, los Protocolos deben ser “diseñados” en base a un
“patrón común”
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Revisión del modelo OSI – Conceptos
Arquitectura de Redes
• Los Protocolos de una Arquitectura
operan en forma jerárquica
(secuencial)
– La Arquitectura define los niveles
jerárquicos, conocidos como
“Capas” o “Protocol Layers”
• Cada Capa está compuesta de uno o
mas Protocolos afines
– Funciones similares
Protocolos de cada capa
Capas de la Arquitectura
Revisión del modelo OSI – Conceptos
Arquitectura vs Protocolo
PROTOCOLO ARQUITECTURA
• Cumple una función
específica y limitada.
• Los Protocolos son
directamente
comparables entre sí,
sólo si cumplen la
misma función.
 Abarca a todas las
funciones necesarias
para el proceso de
comunicación.
 Todas las Arquitecturas
son comparables entre
sí, ya que todas tienen el
mismo fin común.
Revisión del modelo OSI – Conceptos
Arquitecturas comúnmente usadas
• Inicialmente (años 60’s y 70’s) habían muchas Arquitecturas
– DECnet(Digital Equipment Corporation), XNS (Xerox
Network System), SNA (Systems Network Architecture),
etc.
• En la actualidad la Arquitectura mas usada es TCP/IP
– Transmision Control Protocol / Internet Protocol
– Usada en la Internet
• Aunque IP se refiere a cualquier red interna, no
exclusivamente “la Internet”!
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Revisión del modelo OSI – Conceptos
Arquitecturas comúnmente usadas
• Otras Arquitectura de hoy son:
– SNA / APPN: Sistemas IBM
– IPX / SPX: Redes Novell
– AppleTalk: Computadores Apple/Macintosh
• A fin de garantizar la interoperabilidad entre las diversas
Arquitecturas, se hizo necesario crear un modelo de
referencia:
– Arquitectura OSI: Open Systems Interconnection
– Ideada por la ISO(Organización Internacional para la
Normalización) a fines de los 70’s
Modelo Referencial OSI
• Modelo conceptual que define un patrón general a ser seguido
por otras Arquitecturas de Redes, en busca de interoperabilidad
entre ellas.
• El modelo agrupa las funciones y Protocolos en siete grupos o
“Capas”
• OSI no es una verdad absoluta!
– Si bien las Arquitecturas “reales” no se ciñen apegadamente a
este modelo, sus principios generales son muy importantes!
– Es un excelente modelo para fines académicos
Modelo Referencial OSI
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Network (red)
Enlace de Datos
Capa 7
Capa 6
Capa 5
Capa 4
Capa 3
Capa 2
Capa 1 Física
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Modelo Referencial OSI
Capa Física
• Objetivos:
– Interactúa directamente con el medio físico
– Se ocupa de los aspectos “mecánicos” (formas físicas de conexión al
medio) y de señalización (señales eléctricas, ópticas, o electromagnéticas)
• Funciones Principales:
1. Definición de la señalización (eléctrica u óptica)
• Depende del medio de Tx empleado
2. Definición de las Interfases
• Ej: RS‐232, V.35, RJ‐45, BNC, etc.
3. Sincronización de señales: Velocidad de Tx
4. Detección y corrección de errores físicos
5. Establece la “dirección física” del nodo
Modelo Referencial OSI
Capa de Enlace de Datos
• Objetivos:
– Convierte al medio físico, en un Enlace Libre de Errores
– Resuelve los problemas derivados de la falta de confiabilidad
de los circuitos físicos.
• Funciones Principales:
1. Delimitación de Paquetes
2. Coordinación y compartición del canal
3. Control de flujo y de errores
4. Recuperación ante fallas
Modelo Referencial OSI
Capa de Red ‐ Objetivos
• Tx de información entre Destinos Finales, a través de
varios nodos intermedios
• Busca subdividir lógicamente a la Red, creando
Subredes, y asignando a los nodos direcciones lógicas
que sean independientes de las direcciones físicas
Nodo Final
NI
Nodo Final
NI NI: Nodo Intermedio
NI Nodo Final
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Modelo Referencial OSI
Capa de Red ‐ Funciones
1. Enrutamiento
• Determinar ruta que la información debe seguir desde su origen
hasta su destino final, indicando por que nodos intermedios debe ir.
2. Establecimiento de una Jerarquía
• Creación de Subredes en forma jerárquica
• Asignación de direcciones lógicas únicas a las subredes, y a los nodos
dentro de ellas.
3. Control de Congestión
• Reaccionar ante situaciones de sobrecarga, tanto de los nodos, como
de las rutas mismas.
Modelo Referencial OSI
Capa de Transporte
• Objetivos:
– Asegurar comunicación entre destinos finales
– Asegurar a la Capa de Sesión (es decir, los Procesos o Aplicaciones),
un transporte libre de errores
• Modalidades de Operación:
– Modalidad Circuito Virtual (ej: Protocolo TCP)
• Todos los paquetes siguen un camino único, por lo se garantiza el
orden de llegada, y que lleguen todos!
– Modalidad Datagram (ej: Protocolo UDP)
• Los paquetes pueden seguir caminos independientes, por lo que no se
garantiza ni el orden, ni que lleguen todos!
Modelo Referencial OSI
Capa de Sesión ‐ Objetivos
• Objetivos:
– Mantener el “control del diálogo” entre los distintos “Procesos”
que se ejecutan en un Nodo
– Proveer una forma de identificación de los procesos
• Funciones Principales:
1. Establecer y mantener las sesiones de “diálogo” (hacer conexión
inicial y mantenerla)
2. Establecer puntos de sincronización durante el diálogo. En caso
de errores reasumirlo, desde el último punto de sincronización
3. Cancelar la sesión al final del intercambio
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Modelo Referencial OSI
Capa de Sesión ‐ Funciones
• Las Capas 1‐4 “direccionan” (o identifican) a los Nodos de una Red
• La Capa de Sesión identifica a las sesiones de intercambio de datos, de
los Procesos que se ejecutan en cada Nodo!
– Por medio de un N° de sesión
Router
Router
Proceso A:
Sesión 1
......
Proceso B:
Sesión 8
Modelo Referencial OSI
Capa de Presentación
• Objetivos:
– Se ocupa de todos los detalles relacionados al formato de la
información transmitida
• Funciones Principales:
1. Conversión de códigos de representación entre diferentes
computadores (ASCII a EBCDIC, y viceversa)
2. Control de la seguridad de la transmisión (Encryption/Desencrytion
de datos Tx)
3. Otros controles relacionados a formato
• Ej:Control del “orden de los bytes” en una “palabra”:
Modelo Referencial OSI
Capa de Aplicación
• Proporciona un marco para la coordinación del
desarrollo de aplicaciones de uso común
• Generalmente se requiere un protocolo distinto para
cada tipo de aplicación. Ejs:
– Correo Electrónico (E‐Mail: X.400, SMTP)
– Transferencia de Archivos (FTAM, FTP, etc.)
– Terminales Virtuales (Telnet)
– Protocolos de Directorios de Servicios (X.500)
– Protocolos para operación sobre la Internet
• Múltiples aplicaciones ==> Múltiples protocolos!
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9. Fundamentos de Cableado Voz y Datos 06/07/2014
Modelo Referencial OSI
Modelo de 7 Capas
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Network (red)
Capa 7
Capa 6
Capa 5
Enlace de Datos
Capa 4
Capa 3
Capa 2
Capa 1 Física
Procesos de Red a aplicaciones
Representación de Datos
Comunicación entre hosts
Conexiones de extremo a extremo
Direccionamiento y mejor ruta
Acceso a los medios
Transmisión binaria
Modelo Referencial OSI
Modelo de 7 Capas
Modelo Referencial OSI ‐ Resumen
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10. Fundamentos de Cableado Voz y Datos 06/07/2014
Arquitectura TCP IP ‐ Resumen
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