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CIM 01 - Introducción from Luis Pedraza

Vídeo complementario de explicación de las entradas anteriores:

MODELO DE REFERENCIA OSI (y II)

MODELO DE REFERENCIA OSI (y II)

Interconexión de Sistemas Abiertos

Índice
1. Introducción.
2. Estructura Del Modelo Osi De Iso.
3. Arquitectura De Red Basada En El Modelo Osi.
4. Arquitectura De Redes.
5. Capas Del Modelo Osi.
6. Transmision De Datos En El Modelo Osi.



5, Capas en el Modelo OSI

5.1. Capa física

Es la que se encarga de las conexiones globales del PC hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico como a la forma en la que se transmite la información a nivel de bits y bytes.

Sus principales funciones se pueden resumir como:

■ Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la comunicación: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232), coaxial, guías de onda, aire, fibra óptica.

■ Definir las características materiales (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión) que se van a usar en la transmisión de los datos por los medios físicos.

■ Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico).

■ Transmitir el flujo de bits a través del medio.

■ Manejar las señales eléctricas del medio de transmisión, pines en un enchufe, etc.

■ Garantizar la conexión (aunque no la fiabilidad de dicha conexión)

Medios de transmisión:

􀁻 Par trenzado (twisted pair). Consiste en dos alambres de cobre enroscados (para reducir interferencia eléctrica).
􀁻 Cable coaxial. Un alambre dentro de un conductor cilíndrico. Tiene un mejor blindaje y puede cruzar distancias mayores con velocidades mayores
􀁻 Fibra óptica. Hoy tiene un ancho de banda de 50.000 Gbps, pero es limitada por la conversión entre las señales ópticas y eléctricas (1 Gbps). Los pulsos de luz rebotan dentro de la fibra.

Además de estos hay también medios inalámbricos de transmisión. Cada uno usa una banda de frecuencias en alguna parte del espectro electromagnético. Las ondas de longitudes más cortas tienen frecuencias más altas, y así apoyan velocidades más altas de transmisión de datos.

􀁻 Radio. 10 KHz-100 MHz. Las ondas de radio son fáciles de generar, pueden cruzar distancias largas, y entrar fácilmente en los edificios. Son omnidireccionales, lo cual implica que los transmisores y recibidores no tienen que ser alineados. Las ondas de frecuencias bajas pasan por los obstáculos, pero el poder disminuye con la distancia. Las ondas de frecuencias más altas van en líneas rectas. Rebotan en los obstáculos y la lluvia las absorbe.

􀁻 Microondas. 100 MHz-10 GHz. Van en líneas rectas. Antes de la fibra formaban el centro del sistema telefónico de larga distancia. La lluvia las absorbe.

􀁻 Infrarrojo. Se usan en la comunicación de corta distancia (por ejemplo, controlo remoto de televisores). No pasan por las paredes, lo que implica que sistemas en distintas habitaciones no se interfieren. No se pueden usar fuera.

􀁻 Ondas de luz. Se usan lasers. Ofrecen un ancho de banda alto con costo bajo, pero el rayo es muy angosto, y el alineamiento es difícil.

􀁻El sistema telefónico.  En general hay que usarlo para redes más grandes que una LAN. La red telefónica conmutada básica (RTB) está formada básicamente por:

• las centrales de conmutación, 
• los pares telefónicos entre los clientes y las centrales de conmutación (local loops)
• las conexiones de larga distancia entre las centrales (las troncales, normalmente hoy de Fibra Óptica). Hay una jerarquía de las centrales de conmutación.

􀁻 Satélites. Funcionan como repetidores de microondas. Un satélite contiene algunos transponedores que reciben las señales de alguna porción del espectro, las amplifican, y las retransmiten en otra frecuencia.

• Hay tres bandas principales: C (que tiene problemas de interferencia terrenal), Ku, y Ka (que tienen problemas con la lluvia).
• Un satélite tiene 12-20 transponedores, cada uno con un ancho de banda de 36-50 MHz. Una velocidad de transmisión de 50 Mbps es típica. Se usa la multiplexación de división de tiempo (TDMA)
• La altitud de 36.000 km sobre el ecuador permite la órbita geosíncronica, pero no se pueden ubicar los satélites con espacios de menos de 1 o 2 grados.
• Los tiempos de tránsito de 250-300 milisegundos son típicos.
• Muy útil en la comunicación móvil, y la comunicación en las áreas con el terreno difícil o la infraestructura débil.

5.2. Capa de enlace de datos

Esta capa se ocupa del direccionamiento físico, de la topología de la red, del acceso al medio, de la detección de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo.

Por lo cual es uno de los aspectos más importantes a revisar en el momento de conectar dos ordenadores, ya que está entre la capa 1 y 3, como parte esencial para la creación de sus protocolos básicos (MAC, IP), para regular la forma de la conexión entre PCs, así determinando el paso de tramas (trama de bytes = unidad de medida de la información en esta capa, que no es más que la segmentación de los datos trasladándolos por medio de paquetes), verificando su integridad, y corrigiendo errores, por lo cual es importante mantener una excelente adecuación al medio físico (los más usados son el cable UTP o STP, par trenzado de 8 hilos con o sin apantallamiento), con el medio de red que redirecciona las conexiones mediante un router.

El dispositivo que usa la capa de enlace es el Switch que se encarga de recibir los datos del router y enviar cada uno de estos a sus respectivos destinatarios (servidor -> PC cliente o algún otro dispositivo que reciba información como teléfonos móviles, etc.)

Diseño punto a punto
a) Estrella
b)Anillo
c)Arbol
d)Completa
e)Intersección
f) Irregular

5.3. Capa de red

Se encarga de identificar el enrutamiento existente entre una o más redes. Las unidades de información se denominan paquetes, y se pueden clasificar en protocolos enrutables y protocolos de enrutamiento.

■ Protocolos Enrutables: las direcciones origen y destino viajan con los paquetes (IP, IPX, APPLETALK) : CONMUTACIÓN DE DATOS TIPO DATAGRAMA

■ Protocolos de Enrutamiento: permiten seleccionar las rutas (RIP, IGRP, EIGRP,OSPF, BGP) estableciendo el enlace y mandando por ellos los paquetes, pero sin incorporar las direcciones a los paquetes: CONMUTACIÓN DE DATOS TIPO CIRCUITO VIRTUAL

El objetivo de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aún cuando ambos no estén conectados directamente (puedan pertenecer a redes distintas). Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan encaminadores, aunque es más frecuente encontrarlo con el nombre en inglés routers.

Los routers trabajan en esta capa, aunque pueden actuar como switch de nivel 2 en determinados casos, dependiendo de la función que se le asigne. 

Los firewalls actúan sobre esta capa principalmente, para descartar direcciones de máquinas.

En este nivel se realiza el direccionamiento lógico y la determinación de la ruta de los datos desde el PC origen hasta el PC receptor final.

5.4. Capa de transporte

Capa encargada de efectuar el transporte de los datos (que se encuentran dentro del paquete) de la máquina origen a la de destino, independizándolo del tipo de red física que se esté utilizando. 

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).

5.5. Capa de sesión

Esta capa es la que se encarga de mantener y controlar el enlace establecido entre dos PCs que están transmitiendo datos de cualquier índole. 

Por lo tanto, el servicio provisto por esta capa es la capacidad de asegurar que, dada una sesión establecida entre dos máquinas, la sesión de comunicación se pueda efectuar y mantener para las operaciones definidas de principio a fin, reanudándolas en caso de interrupción.

En muchos casos, los servicios de la capa de sesión son parcial o totalmente prescindibles.

4.6. Capa de presentación

El objetivo es encargarse de la representación de la información en el PC destino, de manera que aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres los datos lleguen de manera reconocible.

Esta capa es la primera en trabajar más con el contenido de los datos comunicados que con la forma y las normas del cómo se establece la misma. En ella se tratan aspectos tales como la semántica y la sintaxis de los datos transmitidos, ya que distintos PCs (arquitecutas y/o SO distintos) pueden tener diferentes formas de manejarlos.

Esta capa también permite cifrar los datos y comprimirlos/descomprimirlos. Por lo tanto, podría decirse que esta capa actúa como un traductor.

4.7. Capa de aplicación

Ofrece a las aplicaciones (programas software) la posibilidad de acceder a los servicios de las demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones (programas) para intercambiar datos, como correo electrónico (Post Office Protocol y SMTP), gestores de bases de datos y servidor de ficheros (FTP), por UDP (DNS y Routing Information Protocol). 

ay tantos protocolos como aplicaciones distintas y puesto que continuamente se desarrollan nuevas aplicaciones el número de protocolos crece sin parar.

El usuario normalmente no interactúa directamente con el nivel de aplicación. Suele interactuar con programas que a su vez interactúan con el nivel de aplicación pero ocultando la complejidad subyacente.

6. Transmisión de Datos en el Modelo Osi.

Cuando el proceso emisor desea enviar datos al proceso receptor, entrega los datos a la capa de aplicación (7), donde se añade la cabecera de aplicación en la parte delantera de los datos, que se

entrega a la capa de presentación, y de esta manera se prosigue hasta la capa física.

Luego de la transmisión física, la máquina receptora, se encarga de hacer los pasos para ir eliminando las cabeceras según las capas que vaya recorriendo la información hasta llegar al proceso receptor.

Los detalles de cada una de las siete capas es un detalle técnico en el transporte de los datos entre los dos procesos.

MODELO DE REFERENCIA OSI (y I)

MODELO DE REFERENCIA OSI (y I)

Interconexión de Sistemas Abiertos

Índice
1. Introducción.
2. Estructura Del Modelo Osi De Iso.
3. Arquitectura De Red Basada En El Modelo Osi.
4. Arquitectura De Redes.
5. Capas Del Modelo Osi.
6. Transmision De Datos En El Modelo Osi.
7. Terminologia En El Modelo Osi

1. Introducción

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.

Este modelo se basa en el principio de Julio Cesar: "divide y vencerás", y está pensado para las redes del tipo WAN. La idea es diseñar redes como una secuencia de capas, cada una construida sobre la anterior.

Las capas se pueden dividir en dos grupos:

1. Servicios de transporte (niveles 1, 2, 3 y 4).
2. Servicios de soporte al usuario (niveles 5, 6 y 7).

El modelo OSI está pensado para las grandes redes de telecomunicaciones de tipo WAN.

No es un estándar de comunicaciones ya que es un alineamiento funcional para las tareas de comunicaciones. Sin embargo muchos estándares y protocolos cumplen con los mandatos del modelo.

OSI nace como una necesidad de uniformar los elementos que participan en la solución de los problemas de comunicación entre equipos de diferentes fabricantes.

1.1. Problemas de compatibilidad:

El problema de compatibilidad se presenta entre los equipos que van a comunicarse debido a diferencias en:

• Procesador Central.
• Velocidad.
• Memoria.
• Dispositivos de Almacenamiento.
• Interface para las Comunicaciones.
• Códigos de caracteres.
• Sistemas Operativos.

Lo que hace necesario atacar el problema de compatibilidad a través de distintos niveles o capas.

1.2. Importantes beneficios:

1. 1. Mayor comprensión del problema.
2. 2. La solución de cada problema especifico puede ser optimizada
3. individualmente.

1.3. Objetivos claros y definidos del modelo:

Formalizar los diferentes niveles de interacción para la conexión de computadoras habilitando así la comunicación del sistema de computo independientemente del fabricante y la arquitectura, como así también la localización o el sistema operativo.

1.4. Alcance de los objetivos:

• 1. Obtener un modelo en varios niveles manejando el concepto de BIT, hasta el concepto de APLICACIÓN.
• Desarrollo de un modelo en el que cada capa define un tipo de protocolos que realice funciones especificas, diseñadas para atender a la capa superior.
• Encapsular las especificaciones de cada protocolo de manera que se oculten los detalles.
• Especificar la forma de diseñar familias de protocolos, esto es, definir las funciones que debe realizar cada capa.

2. Estructura Del Modelo Osi De Iso.

Cualquier nivel puede incorporar un encabezado al mensaje. Por esta razón se considera que un mensaje está constituido de dos partes, el encabezado y la información.

Entonces, la incorporación de encabezados es necesaria aunque represente un lote extra en la información, lo que implica que un mensaje corto pueda ser voluminoso.

Sin embargo, como la computadora receptora retira los encabezados en orden inverso a como se enviaron desde la computadora emisora, el mensaje original no se afecta.

3. Arquitectura De Red Basada En El Modelo Osi.

El modelo de interconexión de sistemas abiertos, también llamado OSI (en inglés Open System Interconnection)

4. La estructura del Modelo OSI se caracteriza por:

A. Estructura multinivel: Se diseña una estructura multinivel con la idea de que cada nivel resuelva solo una parte del problema de la comunicación, con funciones especificas.

B. El nivel superior utiliza los servicios de los niveles inferiores: Cada nivel se comunica con su homologo en las otras máquinas, usando un mensaje a través de los niveles inferiores de la misma. La comunicación entre niveles se define de manera que un nivel N utilice los servicios del nivel N-1 y proporcione servicios al nivel N+1.

C. Puntos de acceso: Entre los diferentes niveles existen interfaces llamadas "puntos de acceso" a los servicios.

D. Dependencia de Niveles: Cada nivel es dependiente del nivel inferior como así también lo es del nivel superior.

E. Encabezados: En cada nivel, se incorpora al mensaje un formato de control. Este elemento de control permite que un nivel en la computadora receptora se entere de que la computadora emisora le está enviando un mensaje con información.

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