Modelo OSI y elementos fundamentales de redes de datos

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Modelo OSI y elementos fundamentales de redes de datos

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Continuación de la Unidad I:

Continuación de la Unidad I Objetivo específico: Conocer el modelo OSI y aprender la función de sus capas. Identificar los protocolos pertenecientes a las capas del modelo OSI. Aprender los tipos de procesamiento de datos y servicios de capa de aplicación. Asignatura: Protocolos de Comunicación de Red Docente: Ing. Oscar H. Díaz Jurado Universidad Evangélica de El Salvador Facultad de Ingeniería Lunes, 23 de enero de 2012

Contenido para ésta semana:

Contenido para ésta semana El modelo OSI Unidades de datos de protocolos Elementos fundamentales de una red Procesamiento de datos

Objetivos de las redes de datos:

Objetivos de las redes de datos Compartir recursos, equipos, información y programas que se encuentran localmente o dispersos geográficamente. Brindar confiabilidad a la información, disponiendo de alternativas de almacenamiento. Obtener una buena relación costo / beneficio Transmitir información entre usuarios distantes de la manera más rápida y eficiente posible

Tipos de transmisión en las redes:

Tipos de transmisión en las redes Redes de difusión Se comparte el mismo medio de transmisión entre todos los integrantes de la red. Redes punto a punto Existen muchas conexiones entre pares individuales de máquinas. Para enviar mensajes hasta máquinas distantes, puede ser necesario pasar por varias máquinas intermedias.

Clasificación de redes de datos:

Clasificación de redes de datos LAN Redes privadas instaladas dentro de un mismo edificio, oficina o campus. Su objetivo principal típicamente es compartir recursos (impresoras, discos, etc.). Pueden tener velocidades hasta de 10Gbps. MAN Red de alta velocidad que da cobertura en un área geográfica extensa, proporciona capacidad de integración de múltiples servicios sobre medios de transmisión tales como fibra óptica y par trenzado. Comprenden una ubicación geográfica determinada y su distancia de cobertura es mayor de 4 km.

Clasificación de redes de datos:

Clasificación de redes de datos WAN Se extienden en una amplia zona geográfica (unos 100 hasta unos 1000 km), proveyendo de servicio a un país o un continente. PAN Son de alcance muy limitado (unos pocos metros), y se utilizan para interconectar dispositivos personales de manera inalámbrica (PCs, laptops, celulares, PDAs, impresoras, etc.), de velocidad baja (algunos Mb/s).

¿Cómo reducir la complejidad del diseño de red?:

¿Cómo reducir la complejidad del diseño de red? Para reducir la complejidad del diseño de redes, la mayoría de las redes están organizadas en “niveles” o “capas”. Arquitectura de Red Es un conjunto de capas y protocolos, entre las que figuran OSI, TCP/IP, SNA, etc.

Tipos de servicios que ofrecen las capas de una arquitectura:

Tipos de servicios que ofrecen las capas de una arquitectura Servicios orientados a la conexión Similar a los servicios de telefonía; Se establece una conexión marcando un número determinado. Una vez establecida la conexión, se puede intercambiar información en forma segura y ordenada. Luego de terminado el intercambio de información, puede liberarse la conexión. Servicios no orientados a la conexión Similar al servicio de correos; El mensaje es enviado sin establecer previamente una conexión entre origen y destino. Cada mensaje debe contener la dirección completa de su destino.

Modelo de referencia OSI:

Modelo de referencia OSI El modelo de referencia OSI (Open Systems Interconnection, Interconexión de Sistemas Abiertos) es un modelo de siete capas desarrollado por la Organización Internacional de Normas (ISO).

Modelo de referencia OSI:

Modelo de referencia OSI

Capa Física:

Capa Física Se encarga del transporte de los bits de un extremo al otro del medio de transmisión. Se asegura que cuando un extremo envía un “0” el extremo distante reciba efectivamente un “0”. Se establecen recomendaciones y estándares para las interfaces mecánicas, eléctricas y de procedimiento, teniendo en cuenta las características del medio de transmisión.

Capa de Enlace de Datos:

Capa de Enlace de Datos Lo que hace la capa de enlace es lograr una comunicación eficiente y confiable entre dos extremos de un canal de transmisión. Funciones principales: Armado y separación de tramas Corresponde a la capa de enlace crear y reconocer los límites de las tramas de datos.

Funciones principales de la capa de Enlace de Datos:

Funciones principales de la capa de Enlace de Datos Detección de errores Resuelve los problemas de tramas dañadas, repetidas o perdidas. Control de flujo Resuelve los problemas que surgen debido a las diferentes velocidades de procesamiento del receptor y emisor. Adecuación para acceso al medio La sub-capa de acceso al medio (MAC Médium Access Control) Implementa protocolos necesarios para utilizar un medio compartido en las redes de difusión. Esta sub-capa debe resolver las “colisiones”.

Dos sub-capas de la capa de Enlace de Datos:

Dos sub-capas de la capa de Enlace de Datos Sub-capa MAC o de Control de Acceso al Medio La cuál define cómo funciona la red. Protocolos de acceso al medio como Ethernet, SONET, etc. Dirección física quemada en el hardware Sub-capa LLC o Control Lógico del Enlace la cuál establece y mantiene el enlace de datos. Sincroniza los frames o grupos de datos Controla el flujo y el chequeo de errores

Capa de Red:

Capa de Red Encargada de hacer llegar la información desde el origen hasta el destino. Para esto puede ser necesario pasar por varios equipos intermedios. Se define la dirección de la red. Se utilizan las direcciones IP para que se pueda establecer la comunicación desde el orígen hasta su destino. Los enrutadores utilizan esta dirección de red para organizar el tránsito de los paquetes. Hay mucha actividad de hardware y equipos sobre esta capa .

Capa de Transporte:

Capa de Transporte Proporcionar un transporte de datos confiable y económico de la máquina de origen a la máquina de destino, independientemente de la red o redes físicas en uso. TCP (Transmission Control Protocol) Protocolo orientado a la conexión, que proporciona flujos de información seguros y confiables. UDP (User Datagram Protocol) Protocolo no orientado a la conexión, muy sencillo y no seguro.

Capa de Sesión:

Capa de Sesión Esta capa establece, administra y termina las sesiones de comunicación entre dispositivos. Una sesión de comunicación consta de solicitud de servicio y respuesta al servicio entre dos aplicaciones. Los servicios de ésta capa son parcialmente o totalmente prescindibles. Tomar en cuenta que las características de ésta capa se se podrían incorporar en las aplicaciones de la capa 7.

Capa de Presentación:

Capa de Presentación Convierte la información de la Aplicación que se pretende enviar a un formato que lo pueda entender la fuente que recibe. Cumple tres funciones principales: Formateo de datos. Cifrado de datos. Compresión de datos.

Capa de Aplicación:

Capa de Aplicación Ofrece a las aplicaciones (de usuario o no) la posibilidad de acceder a los servicios de las demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos, como correo electrónico (POP y SMTP), gestores de bases de datos y protocolos de transferencia de archivos (FTP). El usuario normalmente no interactúa directamente con el nivel de aplicación.

Resumen del modelo OSI:

Resumen del modelo OSI

Resumen del modelo OSI:

Resumen del modelo OSI

Unidades de datos de protocolos:

Unidades de datos de protocolos PDU (Protocol Data Unit) Es la información que es entregada como una unidad entre entidades de una red y que pueden contener información de control, información de direcciones o datos. PDU de datos Contiene los datos del usuario final o la PDU del nivel inmediatamente superior. PDU de control Sirven para gobernar el comportamiento completo del protocolo en sus funciones de establecimiento y ruptura de la conexión, control de flujo, control de errores, etc.

Unidades de datos de protocolos:

Unidades de datos de protocolos

Trama o Frame:

Trama o Frame Unidad de información cuyas fuentes de envío y recepción pertenecen a la capa de Enlace de datos o LINK. Está compuesto por un encabezamiento (header) y una cola (trailer) con información para la capa de ENLACE del destinatario.

Paquete:

Paquete Unidad de información cuyas fuentes de envío y recepción pertenecen a la capa de RED. Los paquetes pueden estar formados por una cabecera, una parte de datos y una cola. En la cabecera estarán los campos que pueda necesitar el protocolo de nivel de red.

Paquete: Cabecera IPv4:

Paquete: Cabecera IPv4

Datagrama o Segmento:

Datagrama o Segmento La PDU de la capa 4 se llama Segmento o Datagrama, dependiendo de si corresponde a TCP o UDP. Sus protocolos son TCP y UDP; el primero orientado a conexión y el otro sin conexión. Trabajan, por lo tanto, con puertos lógicos y junto con la capa red dan forma a los conocidos como Sockets IP:Puerto (191.16.200.54:80). Hay dos formas de encaminar los paquetes en una red conmutación de paquetes: Datagrama Circuito virtual

Ejemplo del funcionamiento del circuito virtual:

Ejemplo del funcionamiento del circuito virtual La ETD A solicita el envío de paquetes a la ETD E. Cuando la conexión ya está establecida se comienzan a enviar los paquetes de forma ordenada por la ruta uno tras otro. Cuando la ETD E recibe el último paquete, se libera la conexión, por lo que el circuito virtual deja de existir.

Mensaje o Dato:

Mensaje o Dato Es una unidad de información cuya fuente y destino existen mas arriba de la capa de RED, por lo general pertenece a la capa de APLICACIÓN.

Elementos fundamentales de una red:

Elementos fundamentales de una red Servidor Computadora que formando parte de una red y provee servicios a otras computadoras denominadas clientes; también puede ser un proceso que entrega información o sirve a otro proceso. Estaciones de trabajo Computadora que facilita a los usuarios el acceso a los servidores y periféricos de la red. Tarjeta de red Las tarjetas de interfaz de red (NICs - Network Interface Cards) son adaptadores instalados en un dispositivo, conectándolo de esta forma en red.

Características de las tarjetas de red:

Características de las tarjetas de red Operan a nivel físicio del modelo OSI. Su circuitería gestiona muchas de las funciones de la comunicación en red como: Especificaciones mecánicas Especificaciones eléctricas Método de acceso al medio La circuitería de la tarjeta de red determina, antes del comienzo de la transmisión de los datos, elementos como velocidad de transmisión, tamaño del paquete, time-out, tamaño de los buffers. La dirección física (MAC - Media Access Control o Control de acceso al medio) es un concepto asociado a la tarjeta de red

La dirección MAC:

La dirección MAC La MAC Address Está determinada y configurada por el IEEE (los primeros 24 bits) y el fabricante (los últimos 24 bits) utilizando el organizationally unique identifier, el cual es es un número de 24 bits comprado a la Autoridad de Registro del Instituto de Ingeniería Eléctrica y Electrónica (IEEE).

Elementos fundamentales de una red:

Elementos fundamentales de una red Cableado Puede considerarse como parte del Hardware, puesto que es el medio físico a través del cual viajan las señales que llevan datos entre las Estaciones de la Red. Los tres factores que se deben tener en cuenta a la hora de elegir un cable para una red son: Velocidad de transmisión que se quiere conseguir. Distancia máxima entre computadoras que se van a conectar. Nivel de ruido e interferencias habituales en la zona que se va a instalar la red.

Elementos fundamentales de una red:

Elementos fundamentales de una red Sistema Operativo Además de incorporar herramientas propias de un sistema operativo incluyen otras para el uso, gestión y mantenimiento de la red, así como herramientas destinadas a correo electrónico, envío de mensajes, copia de archivos entre nodos, ejecución de aplicaciones contenidas en otras máquinas, compartición de recursos hardware etc. Windows XP, Vista y 7 Mac OS X Lion 10.7 Ubuntu 11.04 y 11.10 openSUSE 11.4 y 12.1 otros GNU/Linux o BSD

Procesamiento de datos:

Procesamiento de datos Procesamiento centralizado Un sistema de procesamiento de datos en que todas las funciones están centralizadas en una CPU y un S.O. se llama procesamiento centralizado. Los enlaces a los Mainframes se hacen a través de terminales tontas, Estas terminales no son capaces de procesar información por lo que trabajan en contacto directo con el procesador de la computadora central. Procesamiento distribuido Un procesamiento distribuido es aquel en que se ejecutan los datos en distintos nodos, dispersos geográficamente, interconectados mediante una red.

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