Cap 2

U N I V E R S I D A D A U T O N O M A D E B U C A R A M A N G A
Introducción
• Red: combinación de hardware y software que envía datos
desde un sitio a otro.
• Se puede comparar las tareas que realiza una red con las
tareas para resolver un problema matemático con una
computadora: se requiere
de hardware y software.

Tareas en Niveles
• Diariamente utilizamos el concepto de niveles en nuestra
vida.
• Considere el ejemplo: dos amigos que se comunican a
través del correo postal.
• El proceso sería complejo si no hubieran servicios
disponibles ofrecidos por la oficina de correos.

Tareas en Niveles
• En el sitio del Emisor
• Nivel Superior: El emisor escribe la carta, la introduce en un
sobre, escribe la dirección del emisor y del receptor y deposita la
carta en el buzón.
• Nivel Intermedio: la carta es retirada por un cartero y entregada
en la oficina de correos.
• Nivel Inferior: la carta es almacenada en la oficina de correos; un
mensajero transporta la carta.

Tareas en Niveles
• En el camino
• La carta se encamina hacia el receptor
• En el camino hacia la oficina postal del receptor, la carta puede ir
en realidad a través de una oficina central
• Además la carta puede ser transportada en camión, en tren, en
avión, barco o una combinación de estos medios de transporte.

Tareas en Niveles
• En el sitio del Receptor
• Nivel Inferior: el transportador transporta la carta a la oficina de
correos.
• Nivel Intermedio: la carta se almacena y se deposita en el buzón
del receptor
• Nivel Superior: el receptor retira la carta, abre el sobre
y la lee.

Tareas en Niveles
• Jerarquía
• De acuerdo al análisis realizado, hay 3 actividades diferentes en
el sitio del emisor y otras 3 en el sitio del receptor.
• Algo que no es obvio: las tareas deben desarrollarse en el orden
dado en la jerarquía.
• En el sitio del emisor, se debe escribir la carta y depositarla en el
buzón antes de que ésta sea retirada y entregada en la oficina de
correos.
• En el sitio del receptor, la carta debe ser echada en el buzón del
receptor antes de que sea retirada por él y leída.

Tareas en Niveles
• Servicios
• Cada nivel en el sitio del emisor utiliza los servicios de los niveles
inmediatamente inferiores.
• El modelo de niveles que dominó la literatura en interconexión y
comunicaciones de datos antes de 1990: Modelo de
Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI)
• El modelo OSI no se convirtió en el estándar definitivo para las
comunicaciones de datos.
• La familia TCP/IP se convirtió en la arquitectura comercial
dominante debido a que fue ampliamente utilizada y probada en
Internet.
• El modelo OSI nunca se implementó completamente. ¿Por qué?
Tarea

El Modelo OSI
• ISO (Organización Internacional de Estandarización)
• Creada en 1947. Organismo multinacional dedicado a establecer
acuerdos mundiales sobre estándares internacionales.
• El estándar OSI de la ISO cubre todos los aspectos de las redes
de comunicación.
• OSI: Interconexión de Sistemas abiertos.
• Un sistema abierto es un modelo que permite que dos sistemas
diferentes se puedan comunicar independientemente de la
arquitectura subyacente.
• OSI es un modelo para comprender y diseñar una arquitectura de
red flexible, robusta e interoperable.

El Modelo OSI
• Objetivo del modelo OSI: permitir la
comunicación entre sistemas distintos
sin que sea necesario cambiar la lógica
del hardware o el software subyacente.
• El modelo OSI es una arquitectura por
niveles para el diseño de sistemas de
red que permite la comunicación entre
cualquier tipo de computadoras.
• Está compuesto por 7 niveles
ordenados.

El Modelo OSI
La figura muestra los niveles
involucrados en el envío de
un mensaje desde el host A
al host B.
El mensaje puede viajar por
muchos nodos intermedios,
los cuales tienen
habitualmente los 3 primeros
niveles del modelo OSI
A B

El Modelo OSI

El Modelo OSI
• Diseñadores del modelo identificaron qué funciones tienen usos
relacionados y unieron todas las funciones dentro de grupos
discretos que se convirtieron en niveles.
• Cada nivel define unas funciones distintas de las de otros niveles.
• Definiendo y asignando la funcionalidad de esta forma,
diseñadores crearon una arquitectura que es completa y flexible.

El Modelo OSI
• Dentro de una máquina, cada nivel llama a los servicios del nivel
que está justo por debajo.
• Por ejemplo, el nivel 3 usa los servicios que proporciona el nivel 2
y proporciona servicios al nivel 4.
• Entre máquinas, el nivel x de una máquina se comunica con el
nivel x de la otra.
• La comunicación se gobierna mediante una serie de reglas y
convenciones acordadas que se denominan protocolos.
• Los protocolos de cada máquina que se pueden comunicar en un
determinado nivel se llaman procesos paritarios.
• La comunicación entre máquinas es por tanto un proceso entre
iguales a través de los protocolos apropiados para cada nivel.

Procesos Paritarios
En el nivel físico, la
comunicación es directa.
En los niveles más altos:
comunicación va hacia abajo
por distintos niveles en la
máquina A y hacia arriba en
la máquina B
A B

Procesos Paritarios
• Cada nivel del emisor
añade su propia
información al mensaje
recibido del nivel superior
y pasa todo el paquete al
nivel inferior.
• En el nivel 1 se convierte
todo el paquete al
formato en que se puede
transferir hasta la
máquina receptora.

Interfaces
• En la máquina receptora, el mensaje es extraído nivel por nivel,
en los cuales cada proceso de nivel elimina los datos que son
para él.
• El paso de datos y la información de la red a través de los
distintos niveles de la máquina, es posible porque hay una
interfaz entre cada par de niveles adyacentes.
• Cada interfaz define qué información y servicios debe
proporcionar un nivel al nivel superior.
• Las interfaces bien definidas y las funciones de los niveles
proporcionan modularidad e independencia a la red.

Paquetes
Tramas
10001010101 10001010101
Tramas
Paquetes
SegmentoSegmento
10001010101
Datos Datos
Datos
Datos Datos
Datos
Encapsular
Desencapsular
Procesos Paritarios

Nivel Físico
• Coordina las funciones necesarias para transmitir el flujo de datos
sobre un medio físico.
• Trata con las especificaciones eléctricas y mecánicas de la
interfaz y el medio de transmisión.
• Define los procedimientos y las funciones que los dispositivos
físicos y las interfaces tienen que llevar a cabo para que sea
posible la transmisión.

Nivel Físico
1010100000010111110 1010100000010111110
Desde el nivel de enlace de datos Al nivel de enlace de datos
Nivel
Físico
Nivel
Físico
Medio de Transmisión
El nivel físico es responsable del movimiento de bits individuales desde un nodo al
siguiente

Nivel Físico se relaciona con:
• Características físicas de las interfaces y el medio
• Representación de los bits en señales eléctricas u ópticas.
Definición del tipo de codificación
• Tasa de datos: número de bits enviados cada segundo.
• Sincronización de los bits.
• Configuración de la línea. Conexión de dispositivos al
medio
• Topología física
• Modo de transmisión: simplex, semi-duplex o full-duplex

Nivel de Enlace de Datos
• Le agrega fiabilidad al nivel físico.
• Hace que el nivel físico aparezca ante el nivel de red como un
medio libre de errores.

Nivel de Enlace de Datos
DatosH2
Desde el nivel de red Hacia el nivel de red
Nivel de
Enlace de Datos
El nivel de enlace de datos es responsable del movimiento de tramas desde un nodo al
siguiente
Nivel de
Enlace de Datos
T2 DatosH2 T2
Al nivel físico Desde el nivel físico

Nivel Enlace de datos se
responsabiliza de:
• Tramado
• Direccionamiento físico
• Control de flujo. Previene desbordamiento en el receptor
• Control de errores. Añade fiabilidad al nivel físico
• Control de acceso

Nivel de Red
• Responsable de la entrega de un paquete desde el origen al
destino, y posiblemente, a través de múltiples redes
(enlaces).
• Mientras que el nivel de enlace supervisa la entrega del
paquete entre dos sistemas de la misma red (enlaces), el
nivel de red asegura que cada paquete va del origen al
destino, sean estos cuales sean.
• Si dos sistemas están conectados al mismo enlace,
habitualmente no hay necesidad de un nivel de red. De lo
contrario si.

Nivel de Red
DatosH3
Desde el nivel de transporte Hacia el nivel de transporte
Nivel de
Red
El nivel de red es responsable de la entrega de paquetes individuales desde un host
origen hasta un host destino
Nivel de
RedDatosH3
Al nivel de enlace de datos Desde el nivel de enlace de datos
Paquete Paquete

Nivel Red se responsabiliza de:
• Direccionamiento lógico. Necesario cuando un paquete
cruza las fronteras de la red.
• Encaminamiento (enrutamiento)

Nivel de Transporte
• Responsable de la entrega origen a destino (extremo a
extremo) de todo el mensaje
• Mientras que el nivel de red supervisa la entrega extremo a
extremo de paquetes individuales, no reconoce ninguna
relación entre estos paquetes.
• Nivel de red trata a cada paquete independientemente,
como si cada pieza perteneciera a un mensaje separado,
tanto si lo es como si no.
• Nivel de transporte asegura que todo el mensaje llega
intacto y en orden, supervisando tanto el control de errores
como el control de flujo a nivel origen a destino.

Nivel de Transporte
DatosH4
Desde el nivel de sesión Al nivel de sesión
El nivel de transporte es responsable de la entrega de un mensaje desde un proceso a
otro
Nivel de
Transporte
Al nivel de red Desde el nivel de red
DatosH4 DatosH4
Nivel de
Transporte
DatosH4 DatosH4 DatosH4

Responsabilidades del Nivel de
Transporte
• Direccionamiento en punto de servicio. Dirección de
puerto
• Segmentación y reensamblado
• Control de conexión. Orientado o no orientado a la
conexión
• Control de flujo. Control de extremo a extremo y no solo en
un único enlace
• Control de errores. Control de extremo a extremo y no solo
en un único enlace. Errores se corrigen mediante
retransmisiones

Nivel de Sesión
• Servicios provistos por los tres primeros niveles no son
suficientes para algunos procesos.
• El nivel de sesión es el controlador de diálogo de la red.
• Establece, mantiene y sincroniza la interacción entre
sistemas de comunicación.

Nivel de Sesión
H5
Desde el nivel de presentación Al nivel de presentación
El nivel de sesión es responsable del control de diálogo y de la sincronización
Nivel de
Sesión
Al nivel de transporte Desde el nivel de transporte
Nivel de
Sesión
syn syn syn
H5
syn syn syn

Responsabilidades del Nivel de
Sesión
• Control de diálogo. Permite que la comunicación entre dos
procesos tenga lugar en modo semiduplex o fullduplex.
• Sincronización. Nivel de sesión permite añadir checkpoints
(puntos de sincronización) en un flujo de datos.

Nivel de Presentación
• Relacionado con la sintaxis y la semántica de la información
intercambiada entre dos sistemas.

Nivel de Presentación
DatosH6
Desde el nivel de aplicación Al nivel de aplicación
El nivel de red es responsable de la entrega de paquetes individuales desde un host
origen hasta un host destino
Nivel de
Presentación
DatosH6
Al nivel de sesión Desde el nivel de sesión
Nivel de
Presentación

Responsabilidades Nivel de
Presentación
• Traducción. Es necesario traducir la información a flujos de
bits antes de transmitirla.
• Cifrado. Para transportar información sensible, un sistema
debe ser capaz de asegurar la privacidad.
• Compresión. Reduce el número de bits a transmitir

Nivel de Aplicación
• Permite al usuario, tanto humano como software acceder a
la red.
• Proporciona las interfaces de usuario y el soporte para
servicios como:
• Correo-e
• Transferencia de archivos remotos
• Gestión de datos compartidos
• Etc.

Datos
Usuario
(persona o programa
El nivel de aplicación es responsable de ofrecer los servicios a los usuarios
Nivel de
Aplicación
Al nivel de presentación Desde el nivel de presentación
Nivel de
Aplicación
Usuario
(persona o programa
A1 A2 An
Mensaje Datos
A1 A2 An
Mensaje

Servicios del Nivel de
Aplicación
• Terminal virtual
• Transferencia de archivos
• Servicios de correo
• Servicios de directorios

Resumen de los Niveles
Permite el acceso a los recursos
de la red
Establece, gestiona y finaliza las
sesiones
Mueve los paquetes desde el
origen al destino; ofrece
interconexión entre redes
Transmite los bits por el medio;
ofrece especificaciones eléctricas
y mecánicas
Traduce, cifra y comprime los datos
Ofrece una entrega fiable de mensajes
proceso a proceso y recuperación de
errores
Organiza los bits en tramas; y ofrece
entregas nodo a nodo

Introducción
• Se desarrolló antes que el modelo OSI
• Los niveles de TCP/IP no coinciden con los de OSI
• TCP/IP es un modelo jerárquico compuesto por módulos
interactivos, cada uno de los cuales ofrece una funcionalidad
específica.
• Término jerárquico significa que cada protocolo de nivel
superior es soportado por uno o más protocolos de nivel
inferior.

Introducción

Nivel de Acceso a la Red
• Este nivel no define ningún
protocolo específico.
• Soporta todos los
protocolos estándar y
propietarios.
• Una red TCP/IP puede ser
una LAN o una WAN
• Nivel equivale a los niveles
Físico y enlace de datos
del modelo OSI.
Protocolos definidos
por las redes
subyacentes

Nivel de Internet
• En este nivel se soporta el
protocolo IP (Protocolo de
Interconexión).
• Utiliza cuatro protocolos de
soporte: ARP, RARP, ICMP
e IGMP.
IP
ICMP IGMP
RARP ARP

Protocolo de Interconexión (IP)
• Es el mecanismo de transmisión utilizado por TCP/IP
• Protocolo no fiable y no orientado a conexión
• Usa un servicio de mejor entrega posible.
• Término “mejor entrega posible” significa que IP no ofrece
ninguna comprobación ni seguimiento de errores.
• IP asume la “no fiabilidad” de los niveles inferiores y hace lo
mejor que puede para conseguir una transmisión a su
destino, pero sin garantías

Protocolo de Interconexión (IP)
• IP transporta los paquetes de forma independiente.
• Paquetes pueden viajar por diferentes rutas y pueden llegar
fuera de secuencia o duplicados.
• IP no sigue la pista de las rutas y no tiene forma de
reordenar los datagramas una vez llegan a su destino.

Protocolo de Resolución de
Direcciones (ARP)
• Se utiliza para asociar una
dirección lógica a una
dirección física.
• ARP se utiliza para buscar
la dirección física del nodo
a partir de su dirección de
Internet.

Protocolo de Resolución de
Direcciones inverso (RARP)
• Permite a un host
descubrir un dirección IP
cuando solo conoce su
dirección física.
• Se utiliza cuando una
computadora arranca sin
disco.

Protocolo de Mensajes de
Control en Internet (ICMP)
• Mecanismo utilizado por los hosts y gateways para
notificar a los emisores sobre problemas encontrados en
paquetes.
• ICMP envía mensajes de petición y de informe de errores.

Protocolo de Mensajes de
grupos de Internet (IGMP)
• Protocolo que se utiliza para facilitar la transmisión
simultánea de un mensaje a un grupo de receptores.

Nivel de Transporte
• Este nivel fue representado
mediante 2 protocolos: TCP y
UDP
• IP es un protocolo host a host:
puede entregar un paquete desde
un dispositivo físico a otro.
• TCP y UDP se encargan de la
entrega de mensajes desde un
proceso (programa en ejecución)
a otro.
• Se ha desarrollado un nuevo
protocolo de nivel de transporte:
SCTP.
TCP UDP SCTP

Protocolo de Datagramas de
Usuario (UDP)
• Es el más sencillo de los dos protocolos de transporte
TCP/IP
• Es un protocolo que solo añade direcciones de puertos,
control de errores mediante sumas de comprobación e
información sobre la longitud de los datos de nivel
superior

Protocolo de Control de
Transmisión (TCP)
• Ofrece servicios completos de nivel de transporte a las
aplicaciones.
• Es un protocolo de flujos fiable: modelo orientado a
conexión
• Orientado a conexión: se debe establecer una conexión
entre los extremos de la transmisión antes de que se
puedan transmitir datos.

Protocolo de Transmisión de
Control de Flujos (SCTP)
• Ofrece soporte para nuevas aplicaciones tales como la
voz sobre Internet.
• Es un protocolo de transporte que combina las mejores
características de UCP y TCP.

• Equivalente a la combinación de
los niveles de sesión,
presentación y aplicación OSI.
• En este nivel se definen muchos
protocolos. Por ejemplo:
• http
• ftp
• tftp
• dns
• dhcp
• telnet
• smtp
• snmp, etc
SMTP FTP
HTTPDNS
TELNET SNMP
DHCP

TCP/IP

Introducción
• En una red que utiliza TCP/IP se utilizan 4 niveles de
direcciones:
• Direcciones físicas (enlace)
• Direcciones lógicas (IP)
• Direcciones de Puertos
• Direcciones Específicas
• Cada dirección está relacionada con un nivel específico
de la arquitectura de TCP/IP.

Introducción
Direcciones
Específicas
Direcciones de
Puerto
Direcciones Lógicas
Redes físicas
subyacentes

Direcciones Físicas
• También conocida como dirección de enlace
• Es la dirección de más bajo nivel
• Es la dirección de un nodo tal y como viene definida por
su LAN o WAN.
• El tamaño y formato de estas direcciones varían
dependiendo de la red.
• Ejemplo. Ethernet utiliza una dirección física de 6 bytes
(48 bits) que se imprimen en la NIC.
• AppleTalk tiene una dirección dinámica de 1 byte que
cambia cada vez que la estación arranca.

• Son necesarias para las comunicaciones universales que
son independientes de las redes físicas subyacentes.
• Direcciones físicas no son adecuadas en un entorno de
interconexión donde diferentes redes pueden tener
diferentes formatos de dirección.
• Se requiere un sistema de direccionamiento universal en
el que cada host pueda ser identificado de forma única,
sin tener en cuenta la red física a la que pertenece.

• Una dirección lógica en internet es de 32 bits.
• Define de forma única a un host conectado a Internet.
• No hay dos hosts visibles y con direcciones públicas que
puedan tener la misma dirección IP.
Las direcciones física cambiarán de nodo a nodo, pero las direcciones
lógicas normalmente permanecen sin cambios

Direcciones de Puertos
• La dirección IP y las direcciones físicas son necesarias
para que los datos viajen del host origen al destino.
• Sin embargo, llegar al nodo destino no es el objetivo final
de la comunicación.
• Hoy en día las computadoras son multitarea.
• Objetivo final de la comunicación en Internet es que un
proceso se comunique con otro proceso.
• Para que procesos diferentes puedan recibir datos
simultáneamente, se necesita un método que etiquete a
los diferentes procesos. Se necesitan direcciones.

Direcciones de Puertos
• En la arquitectura de TCP/IP, la etiqueta asignada a un
proceso se denomina puerto.
• Un puerto en TCP/IP tiene 16 bits.
Las direcciones física cambian de nodo a nodo, pero las direcciones
lógicas y los puertos normalmente permanecen sin cambios

Direcciones Específicas
• Algunas aplicaciones tienen direcciones amigables para el
usuario que se designan para esas direcciones
específicas.
• Ejemplos incluyen:
• Direcciones de correo electrónico
• Localizador de recursos universal (URL)

Quiz
1. Escribir en ORDEN las capas del modelo OSI,
colocando frente a ellas, el nombre de la unidad de
datos que se manejan en dicha capa.
2. Porqué el modelo OSI nunca fue implementado?
3. Por quién fue desarrollado el modelo OSI?
4. Qué ventajas tiene un modelo jerárquico o por capas
para resolver un problema?

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