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MATERIAL SEMANA DOS MODELOS Y PROTOCOLOS DE COMUNICACION OBJETIVOS Identificar y analizar el modelo de referencia OSI Identificar algunos de los protocolos TCP/IP y direccionamiento IP
MODELO OSI El modelo OSI es un Modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos, fue creado por ISO (Organización Internacional para la Estandarización) en 1984. Proporciona a los fabricantes un conjunto de estándares que aseguran una mayor compatibilidad e interoperatividad entre los distintos tipos de tecnología de red producidos por las empresas a nivel mundial. El Modelo OSI es un lineamiento funcional para tareas de comunicaciones y, por consiguiente, no especifica un estándar de comunicación para dichas tareas. Sin embargo, muchos estándares y protocolos cumplen con los lineamientos del Modelo OSI. Dividiendo el problema general de la comunicación, en problemas específicos, se facilita la obtención de una solución a dicho problema. Esta estrategia establece dos importantes beneficios: Mayor comprensión del problema. La solución de cada problema específico puede ser optimizada individualmente. Este modelo persigue un objetivo claro y bien definido: Formalizar los diferentes niveles de interacción para la conexión de computadoras habilitando así la comunicación del sistema de cómputo independientemente del fabricante, arquitectura, localización o sistema operativo lo cual permite:
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se contemple desde el concepto BIT hasta el concepto APLICACION.
Desarrollar un modelo en el cual cada nivel define un protocolo que realiza
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funciones específicas diseñadas para atender el protocolo de la capa superior. No especificar detalles de cada protocolo. Especificar la forma de diseñar familias de protocolos, esto es, definir las funciones que debe realizar cada capa.
Estructura del Modelo OSI de ISO El objetivo perseguido por OSI establece una estructura que presenta las siguientes particularidades:
Estructura multinivel: Se diseñó una estructura multinivel con la idea de que cada nivel se dedique a resolver una parte del problema de comunicación. Esto es, cada nivel ejecuta funciones específicas. El nivel superior utiliza los servicios de los niveles inferiores: Cada nivel se comunica con su similar en otras computadoras, pero debe hacerlo enviando un mensaje a través de los niveles inferiores en la misma computadora. La comunicación internivel está bien definida. El nivel N utiliza los servicios del nivel N-1 y proporciona servicios al nivel N+1.
Puntos de acceso: Entre los diferentes niveles existen interfaces llamadas "puntos de acceso" a los servicios.
Dependencias de Niveles: Cada nivel es dependiente del nivel inferior y también del superior.
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 su similar en la computadora emisora esta enviándole información. Cualquier nivel dado, puede incorporar un encabezado al mensaje. Por esta razón, se considera que un mensaje está constituido de dos partes: Encabezado e Información. Entonces, la incorporación de encabezados es necesaria aunque representa un
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lote extra de información, lo que implica que un mensaje corto pueda ser voluminoso. Sin embargo, como la computadora destino retira los encabezados en orden inverso a como fueron incorporados en la computadora origen, finalmente el usuario sólo recibe el mensaje original.
Unidades de información: En cada nivel, la unidad de información tiene diferente nombre y estructura:
Niveles del Modelo OSI.
La descripción de los 7 niveles es la siguiente:
Nivel Físico: Su función es gestionar las características físicas de la conexión de red. Definir conexiones físicas entre computadoras. Describir el aspecto mecánico de la interface física. Describir el aspecto eléctrico de la interface física. Describir el aspecto funcional de la interface física. Definir la Técnica de Transmisión. Definir el Tipo de Transmisión. Definir la Codificación de Línea. Definir la Velocidad de Transmisión.
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Definir el Modo de Operación de la Línea de Datos.
Nivel Enlace de Datos: Se refiere al direccionamiento físico, arbitraje, detección de errores y estructura de trama. Detectar errores en el nivel físico. Establecer esquema de detección de errores para las retransmisiones o reconfiguraciones de la red. Establecer el método de acceso que la computadora debe seguir para transmitir y recibir mensajes. Realizar la transferencia de datos a través del enlace físico. Enviar bloques de datos con el control necesario para la sincronía. En general controla el nivel y es la interfaces con el nivel de red, al comunicarle a este una transmisión libre de errores.
Nivel de Red: Tiene como objetivo el direccionamiento lógico, enrutamiento y el control de congestión. Es responsabilidad de este nivel establecer, mantener y terminar las conexiones. Proporciona el enrutamiento de mensajes, determinando si un mensaje en particular deberá enviarse al nivel 4 (Nivel de Transporte) o bien al nivel 2 (Enlace de datos). Conmuta, enruta y controla la congestión de los paquetes de información en una sub-red. Define el estado de los mensajes que se envían a nodos de la red.
Nivel de Transporte: Encargado del flujo de datos, control de flujo, detección y recuperación de error
Asegura que la llegada de datos del nivel de red encuentra las características de transmisión y calidad de servicio requerido por el nivel 5 (Sesión). Define como direccionar la localidad física de los dispositivos de la red. Asigna una dirección única de transporte a cada usuario.
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Define una posible multicanalización. Esto es, puede soportar múltiples conexiones. Define la manera de habilitar y deshabilitar las conexiones entre los nodos. Determina el protocolo que garantiza el envío del mensaje. Establece la transparencia de datos así como la confiabilidad en la transferencia de información entre dos sistemas.
Nivel Sesión: Es el encargado de establecer, mantener y terminar sesiones. Establece el inicio y termino de la sesión. Recuperación de la sesión. Control del diálogo; establece el orden en que los mensajes deben fluir entre usuarios finales. Referencia a los dispositivos por nombre y no por dirección. Permite escribir programas que correrán en cualquier instalación de red.
Nivel Presentación: Se realiza el formateo de paquetes Determina la forma de presentación de los datos sin preocuparse de su significado o semántica. Establece independencia a los procesos de aplicación considerando las diferencias en la representación de datos. Proporciona servicios para el nivel de aplicaciones al interpretar el significado de los datos intercambiados. Opera el intercambio. Opera la visualización.
Nivel Aplicación: Su función es la comunicación directa con la propia aplicación Proporciona comunicación entre dos procesos de aplicación, tales como: programas de aplicación, aplicaciones de red, etc. Proporciona aspectos de comunicaciones para aplicaciones especificas entre usuarios de redes: manejo de la red, protocolos de transferencias de archivos (ftp), etc.
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PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN EN REDES Los protocolos son los estándares que permiten que las computadoras puedan comunicarse en la red. Se pueden asimilar como los lenguajes: si se habla español, se necesita de un receptor que hable español para que entienda el mensaje. Así pasa en las redes, se necesita de protocolos para poder comunicar las maquinas. Los protocolos definen básicamente: Cómo las computadoras se identificarán unas con las otras en una red específica. La forma que deben tomar los datos para ser transmitidos Cómo la información debe ser procesada cuando llegue a su destino.
Protocolo TCP/IP Son las siglas de "Transfer Control Protocol / Internet Protocol" (protocolo de control de trasferencia de internet), éste es el conjunto establecido de normas de transporte y lenguaje definido para la Red Internet e incorporado por otras redes. Es también el protocolo más utilizado en comunicación en redes. TCP/IP es un protocolo de transmisión de paquetes. Cuando un ordenador quiere mandar a otro un archivo, lo primero que hace es partirlo en trozos pequeños (alrededor de unos 4 Kb) y posteriormente enviar cada trozo por separado. Cada paquete de información contiene la dirección en la Red donde ha de llegar, y también la dirección de remite, por si hay que recibir respuesta. Los paquetes viajan por la Red de forma independiente. Como entre dos puntos de la Red suele haber muchos caminos posibles, cada paquete escoge el que en ese momento es óptimo, dependiendo de factores como saturación de las rutas o atascos. Así, puede pasar que parte de un fichero que se envía desde Colombia hasta España pase por cable submarino hasta el Norte de Europa y de allí hasta España, y otra parte venga por satélite directamente. Esto permite que Internet sea una red estable ya que, por su propia dimensión y complejidad, existen cientos de vías alternativas para un destino concreto, por lo que, aunque fallen ordenadores intermediarios o no funcionen correctamente algunos canales de información, prácticamente, siempre existe comunicación entre dos puntos de la Red.
Modelo TCP/IP El TCP/IP es protocolo de comunicación de internet y también tiene un modelo con solo 4 capas.
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Figura. Modelo TCP/IP
Capa de aplicación:
El modelo TCP/IP combina todos los aspectos relacionados con las aplicaciones en una sola capa y garantiza que estos datos estén correctamente empaquetados para la siguiente capa.
Capa de transporte: Esta capa se refiere a los aspectos de calidad del servicio con respecto a la confiabilidad, el control de flujo y la corrección de errores.
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Uno de sus protocolos, el protocolo para el control de la transmisión (TCP), ofrece maneras flexibles y de alta calidad para crear comunicaciones de red confiables, sin problemas de flujo y con un nivel de error bajo. TCP es un protocolo orientado a la conexión que mantiene un diálogo entre el origen y el destino mientras empaqueta la información de la capa de aplicación en unidades denominadas segmentos. “Orientado a la conexión” significa que los segmentos de Capa 4 viajan de un lado a otro entre dos hosts para comprobar que la conexión exista lógicamente para un determinado período. Esto se conoce como conmutación de paquetes.
Capa de Internet: El objetivo de la capa de Internet es enviar paquetes origen desde cualquier red en la Internet y que estos paquetes lleguen a su destino independientemente de la ruta y de las redes que hayan recorrido para llegar hasta allí. El protocolo específico que rige esta capa se denomina Protocolo Internet (IP). En esta capa se produce la determinación de la mejor ruta y la conmutación de paquetes. Se podría decir que eficacia (llegar a destino) y eficiencia (del mejor modo posible) son el propósito que persigue.
Capa de acceso de red: También denominada “capa de host a red”. Es la capa que se ocupa de todos los aspectos que requiere un paquete IP para realizar los enlaces físicos. Esta capa incluye los detalles de tecnología LAN y WAN y todos los de la capa física y de enlace de datos del modelo OSI presentado anteriormente.
Figura Paralelo entre Modelos TCP/IP y OSI
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Algunas de las capas del modelo TCP/IP reciben el mismo nombre que en el modelo OSI. Como el modelo TCP/IP sólo tiene 4 capas, la de aplicación contiene 3 capas del modelo OSI, así como la capa de acceso a la red contiene 2 del modelo OSI. Protocolo IP Protocolo IP V4 V4
El protocolo IPV4 tiene 32 bits los cuales están divididos en 4 partes de ocho cada una (4 octetos).
La dirección IP es número basado en el protocolo IPV4 el cual identifica a un equipo de la red.
Protocolo IP Protocolo IP V6
¿Por qué IP V6? Nadie se imaginó el crecimiento que iba a tener Internet en algún momento. Debido a eso, las direcciones IP se están acabando ya que este protocolo tiene una limitante de direcciones (232), más exactamente 4.294.967.296. El protocolo IP V6 tiene (2128) direcciones, es 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456
decir
exactamente
Esto permite: Mayor espacio de direcciones, el tamaño de las direcciones IP cambia de 32 bits a 128 bits. Paquetes IP eficientes y extensibles, sin que haya fragmentación en los routers, alineados a 64 bits y con una cabecera de longitud fija, más
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simple, que agiliza su procesado por parte del router. Posibilidad de paquetes con carga útil (datos) de más de 65.355 bytes. Seguridad en el núcleo del protocolo (IPsec). El soporte de IPsec es un requerimiento del protocolo IPv6. Capacidad de etiquetas de flujo. Puede ser usada por un nodo origen para etiquetar paquetes pertenecientes a un flujo (flow) de tráfico particular, que requieren manejo especial por los routers IPv6, tal como calidad de servicio no por defecto o servicios de tiempo real. Por ejemplo video conferencia. Características de movilidad, la posibilidad de que un nodo mantenga la misma dirección IP, IP, a pesar de su movilidad.
CLASES DE DIRECCIONES Las direcciones IPv4 se caracterizan por tener una parte para la dirección de red (Network ID) y para los dispositivos (HOST). La máscara de red aporta la característica de diferenciación de las partes en las direcciones IP. IP. Por ejemplo la máscara de red 255.255.0.0 (11111111.11111111.00000000.00000000) indica que los 2 primeros octetos de la dirección IP pertenece a la dirección de red y el resto para la identificación de los host. La versión 4 de IP (IPv4) utiliza 32 bits ó 4 bytes para representar sus direcciones IP. IP. La fórmula para calcular el número de direcciones, según los bits de la parte de dirección de red es:
y la del número de host es:
Direcciones Especiales Dirección de arranque: 0.0.0.0
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Dirección de loopback : 127.0.0.0
Clase A
La clase A se caracteriza por tener un número amplio de opciones para albergar direcciones de host. La máscara de esta red es 255.0.0.0. Las direcciones IP para esta clase comienzan desde 1.0.0.0 hasta 126.0.0.0, ya que la red 0.0.0.0 no es usada y la red 127.0.0.0 se reserva para las pruebas de loopback. Los Routers o las máquinas locales pueden utilizar esta dirección para enviar paquetes nuevamente hacia ellos mismos. Por lo tanto, no se puede asignar este número a una red.
Clase B
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La máscara de red de la clase B es 255.255.0.0, las direcciones de red van desde 128.0.0.0 hasta 191.255.0.0.
Clase C
La máscara de red de esta clase es 255.255.255.0, las direcciones de red van desde 192.0.0.0 hasta 223.255.255.0.
Clase D
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La dirección Clase D se creó para permitir multicast en una dirección IP. IP. Una dirección multicast es una dirección exclusiva de red que dirige los paquetes con esa dirección destino hacia grupos predefinidos de direcciones IP. IP. Por lo tanto, una sola estación puede transmitir de forma simultánea una sola corriente de datos a múltiples receptores. Los primeros bits de estas direcciones para esta clase son “1110” y van desde 224 hasta 239 (en el primer octeto).
Clase E
Se ha definido una dirección Clase E. Sin embargo, la Fuerza de tareas de Ingeniería de Internet (IETF) ha reservado estas direcciones para su propia investigación. Por lo tanto, no se han emitido direcciones Clase E para ser utilizadas en Internet. Los primeros cuatro bits de una dirección Clase E siempre son 1s. Por lo tanto, el rango del primer octeto para las direcciones Clase E es 11110000 a 11111111, ó 240 a 255.
Direcciones Pública y privadas Las direcciones públicas son direcciones expuestas ante la Internet y son provistas por un ISP (proveedor de servicios de Internet) ó un registro a un costo.
Las direcciones privadas, como si mismo nombre lo indican, es para uso interno,
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El siguiente gráfico muestra la tabla con las direcciones privadas para cada clase:
La dirección IP está acompañada de la máscara de subred que indicará qué rango de dirección IP identifica la red y qué rango está destinado para equipos, cabe anotar que los equipos en redes se denominan frecuentemente IP. host. Hay una máscara por defecto según la clase de dirección de la IP. Hay direcciones públicas y privadas en cada clase de las direcciones IP. IP. Las públicas son las direcciones IP que se utilizan en Internet y las privadas son las direcciones IP que se deben utilizar en las redes locales o LANs.
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¿Qué son ¿Qué son las Subredes? las Subredes? Son redes más pequeñas contenidas en una red. Estas se forman tomándole campos a los espacios de host para formar nuevas subredes. Para entender este tema primero se debe conocer el concepto de cómo pasar de un número decimal a un número binario. Teniendo en cuenta que en el protocolo IP V4 tiene 4 octetos de 8 bits cada uno. El número máximo a d m i t i d o e n u n a r e d c on protocolo IP V4 es el 255, pero en realidad el máximo número de redes disponibles es de 256 contando la red 0. Si se quiere hallar el número binario de 198 se debe buscar en los resultados la suma de estos que den este número.
Para hallar el numero binario simplemente los bits que se utilizan s e colocan como 1 y los que no se utilizan se colocan como 0.
La solución es el numero binario para 192 es 11000000. Como una dirección IP se compone de 4 octetos se hará lo mismo con los demás números de la dirección IP para hallar el número binario de la dirección.
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Para complementar y aclarar los procedimientos de cálculo de las direcciones y máscaras de subredes revise el archivo PDF “Cálculo manual de subredes” Referencias bibliográficas: -Feibel, Werner. The encyclopedia of networking, Network Press 1995 -Tanenbaum, Andrew. Redes de computadoras, Prentice Hall -http://www.frm.utn.edu.ar/comunicaciones/modelo_osi.html -http://www.ciscoredes.com/tutoriales/60-modelo-osi-y-tpc-ip.html -http://wospina.obolog.com/internet-actualidad-1210863
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