Unidad 3. Modelos y

Fundamentos de redes
Unidad 3. Modelos y protocolos de red
Ingeniería en Telemática
Tercer semestre
Programa desarrollado de la asignatura:
Fundamentos de redes
Unidad 3. Modelos y protocolos de red
División:
Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología
Clave
22142314 / 21142314
Universidad Abierta y a Distancia de México
Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología
Telemática
Fundamentos de redes
Unidad 3. Modelos y protocolos de red
índice
Unidad 3. Modelos y protocolos de red ......................................................................................................... 3
Presentación de la Unidad......................................................................................................................... 3
Propósitos .................................................................................................................................................. 4
Competencia específica ............................................................................................................................ 4
3.1. Normas de red .................................................................................................................................... 5
3.1.1. Necesidad de reglas .................................................................................................................... 9
Actividad 1. Reglas y normas .................................................................................................................. 11
3.1.2. Estándares ................................................................................................................................. 11
3.2. Referencias ...................................................................................................................................... 16
3.2.1. Modelo de referencia OSI .......................................................................................................... 17
Actividad 2. Elección de estándares ....................................................................................................... 21
3.2.2. Protocolos .................................................................................................................................. 21
Actividad 3. OSI/TCP............................................................................................................................... 26
Evidencia de aprendizaje. Modelos y protocolos de red ......................................................................... 26
Autorreflexiones ....................................................................................................................................... 26
Cierre de la Unidad .................................................................................................................................. 26
Para saber más….................................................................................................................................... 27
Fuentes de consulta ................................................................................................................................ 28
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Unidad 3. Modelos y protocolos de red
Unidad 3. Modelos y protocolos de red
Presentación de la Unidad
El objetivo del estudio de esta unidad es que el estudiante comprenda, conozca e identifique los
estándares que existen en el entorno de modelos y protocolos de redes para intercambio de
información. Se mencionan y se explican los principales estándares que actualmente rigen en el
mundo. También se introduce al tema de los protocolos, las funciones que desempeña y por
qué son importantes, Asimismo, se explica la arquitectura del modelo de referencia OSI y TCP
por el impacto que han tenido en el desarrollo de las TIC en referencia a los dispositivos físicos
y características de transmisión, capacidad de canales y frecuencia de medios que has
estudiado en las unidades anteriores.
La presente unidad se complementa con actividades teóricas, así como un caso que permite al
estudiante una mejor comprensión de cada tema. Las actividades ayudan a complementar los
logros de aprendizaje.
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Propósitos
Al finalizar la unidad
1. Identificarás los modelos de referencia
de transmisión de datos.
2. Asociarás la arquitectura del modelo
OSI con algún modelo de transmisión
de datos.
3. Identificarás las características y
funciones de un protocolo de red
Competencia específica
Discriminar estándares de comunicación
para determinar condiciones de envío de
información mediante protocolos de
comunicación con modelos y estándares ya
preestablecidos.
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3.1. Normas de red
No todos los dispositivos de red son del mismo fabricantes, ni usan el mismo voltaje, ni
pertenece al mismo país, por lo que, para comunicarse entre ellos, se necesitan reglas de
comunicación llamadas protocolos.
Es decir, un protocolo es el conjunto de normas que regulan la comunicación
(establecimiento, mantenimiento y cancelación) entre los distintos componentes de una
red de computadoras. Existen dos tipos de protocolos: protocolos de bajo nivel y protocolos de
red:
 Los protocolos de bajo nivel controlan la forma en que las señales se transmiten por el
cable o medio físico.
 Los protocolos de red organizan la información (controles y datos) para su transmisión
por el medio físico a través de los protocolos de bajo nivel.
A manera de ejemplo, y como una manera gráfica, se representa el nivel de jerarquía en la
relación: estándar–protocolo–norma.
Estándar
Protocolo
Norma
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En ocasiones la relación podrá ser estándar–norma. Lo que quiere decir que no siempre en la
relación entre norma y estándar habrá un protocolo.
Estándar
Norma
En las redes existen protocolos para cualquier tipo de comunicación, por ejemplo: correo
electrónico, transferencia de archivos, mensajería instantánea, ver una página web, etc. A estos
tipos de comunicación se les llama servicios. Un servicio son acciones que puede llevar a cabo
un componente dentro de la red. Para proporcionar un servicio se requieren servidores
específicos para cada uno de ellos. Entre los más conocidos están los de web (http, htpps), de
correo electrónico (smtp, pop, imap, smtps, pops), de videoconferencias, de mensajería
instantánea, de telefonía de intenet (VoIP), de chat (IRC), etc.
A manera de ejemplo se muestra un diagrama de relación estándar–protocolo–norma,
utilizando el modelo OSI que se estudiará más adelante.
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Las normas que dictan la comunicación e interacción entre computadoras se llaman protocolos
o estándares. Los estándares de comunicación han sido establecidos por organismos,
asociaciones y/o instituciones. A continuación se mencionan algunas de las más importantes.
Estándares

ANSI (American National Standards Institute, Instituto Nacional Americano de
Estándares). Es una organización privada sin fines de lucro que permite la
estandarización de productos, servicios, procesos, sistemas y personal. Es el
representante de ISO e IEC. Entre sus estándares más conocidos se encuentra el
código ASCII y los subconjuntos de lenguajes de programación como ANSII C.

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers, Instituto de Ingenieros
Electricistas y Electrónicos). Asociación mundial técnico-profesional sin fines de lucro
que aporta criterios de estandarización de dispositivos eléctricos y electrónicos. Sus
estándares conocidos son el WI-FI n (IEEE 802.1 ln).

ISO (International Organization for Standardization, Organización para la
Estandarización). Es una organización internacional (163 países) que regula una serie
de normas para fabricación, comercio y comunicación, en todas las ramas industriales
excepto la electrónica y eléctrica. Entre las normas ISO más usadas están: las medidas
de papel (ISO 216; DIN-A4, etc), nombre de lenguas (ISO 639), sistemas de calidad
(ISO 9000, 9001 Y 9004), de gestión medioambiental (ISO 14,000).
Se conoce por ISO tanto a la organización como a las normas establecidas por la misma
para estandarizar los procesos de producción y control en empresas y organizaciones
internacionales.
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
IETF (Internet Engineering Task Force, Grupo de Trabajo de Ingeniería de
Internet). Organización internacional sin fines de lucro abierta (todo el mundo puede
participar) que tiene como como objetivos el contribuir a la ingeniería de internet,
actuando en diversas áreas, como transporte, encaminamiento, seguridad. Para
conocer algún tipo de protocolo o servicio de internet debes consultar a la RFC (Request
For Comments). Los RFC son utilizados para los protocolos de SMTP, MIME, HTTP,
HTTPS, POP3, etc.

ITU (Internacional Telecommunication Union, Unión Internacional de
Telecomunicaciones). Organismo de las Naciones Unidas encargado de regular las
telecomunicaciones entre las distintas administraciones y empresas operadoras. Regula
las telecomunicaciones, radiocomunicaciones y sus desarrollos.
Ejemplos de protocolos asociados a estándares
Organización
Protocolo
Descripción breve del protocolo
ANSI
ASCII
IEEE
WI-FI n (IEEE 802.11 n)
ISO
ISO 216
ISO 639
Código Americano Estandarizado para el
Intercambio de Información
Estándar que mejora significativamente el
rendimiento de la red con un incremento
significativo en la velocidad máxima de
transmisión de 54 Mbps a un máximo de 600
Mbps
Especifica los formatos de papel
Da códigos para lenguas y grupos o familias de
lenguas
Conjunto de normas sobre calidad y gestión
continua de calidad
Protocolo Simple de Transferencia de Correo
ISO 9000
IETF
SMTP
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RFC
MIME
HTTP
HTTPS
ITU
POP3
ITU-T H.323
Es un estándar que clasifica los recursos y
provee información (a los programas) acerca de
cómo manejarlos
El protocolo de transferencia es el sistema
mediante el cual se transfiere información entre
los servidores y los clientes
Versión de http para la transferencia segura de
información
Estándar para recibir mensajes de e-mail.
Estándar para el despliegue de servicios
multimedia (Voz, video, Datos)
3.1.1. Necesidad de reglas
Como se mencionó en el tema anterior, para que exista una comunicación es necesario que
exista un conjunto de reglas, denominadas protocolos. A su vez, los protocolos pertenecen a un
estándar, por lo tanto, para cada medio existe un protocolo diferente. Los protocolos determinan
el formato, la sincronización, la secuencia y el control de errores en la comunicación.
Para que exista una comunicación de un host a través de la red hacia otro host, se requiere la
interacción de una gran cantidad de protocolos diferentes. Las suites de protocolos son
conjuntos de reglas que funcionan conjuntamente para realizar una función de comunicación.
Estos protocolos se implementan en el software y hardware que utiliza cada host y dispositivo
de red.
Los protocolos controlan todo lo relacionado con la comunicación, que incluye lo siguiente:
 Cómo se construye la red física
 Cómo los host se conectan a la red
 Formato o estructura del mensaje para su transmisión
 Cuáles son los métodos por los cuales los dispositivos envían y/o reciben datos
 Cómo y cuándo se manejan los errores
Capas
El concepto de capas o niveles se utiliza para describir la comunicación entre dos dispositivos.
Muchas redes están organizadas como una serie de capas o niveles, cada una construida
sobre la inferior. Sin embargo, en todas las redes el propósito de cada capa es ofrecer ciertos
servicios a las capas superiores, de modo que no tengan que preocuparse en cómo se
implementan en la capa correspondiente.
Entonces, las capas inferiores reciben datos para procesar y ofrecer un resultado a la capa
superior. En este proceso se pueden modificar, corregir, encapsular, ampliar, etc., esos datos o
paquetes; pero en la mayoría de los casos ese proceso se simplifica al añadir cabeceras o
información de control de datos que reciben, sin preocuparse de su
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contenido.
Los protocolos pueden ser específicos de un fabricante; por ejemplo, el protocolo Appletalk y
Appleshare, exclusivos de APPLE, o pueden ser utilizados por distintas organizaciones, por
ejemplo SMBs (Bloques de mensajes del servidor) de Microsoft y clientes o redirectores con
permiso del propietario. Otros, en cambio, sólo se pueden implementar en equipos fabricados
por el proveedor propietario.
En la capa 1 está definido el medio físico a través del cual ocurre la comunicación. En cada par
de capas adyacentes hay una interfaz. La interfaz define cuáles operaciones y servicios ofrece
la capa inferior a la superior.
El conjunto de capas y protocolos recibe el nombre de arquitectura de red. Las
especificaciones de una arquitectura deben contener la información necesaria para que cada
capa obedezca en forma correcta al protocolo apropiado. La lista de protocolos se llama pila de
protocolos.
La siguiente analogía ayudará a comprender la comunicación multicapas:
Imagina a dos filósofos (capa 3), uno de los cuales habla flamenco e inglés, y el otro
habla chino y francés. Ya que no tienen un idioma en común, cada uno contrata a un
traductor (capa 2), cada uno de los cuales establece contacto con una secretaria (capa
1). El filósofo 1 desea comunicar que le gustan los conejos. Para hacerlo, necesita a su
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traductor para que traduzca el mensaje, “I like rabbits”. Los traductores acuerdan el uso
del idioma holandés, así que el mensaje se convierte en “ik hou van konijnen”.
Filósofos
Traductores
Secretaria
A continuación, el traductor entrega el mensaje a su secretaria para que lo transmita, por
ejemplo, por fax (el protocolo de la capa 1). Cuando el mensaje llega, se traduce al francés y se
pasa al traductor para que le envíe el mensaje al filósofo 2. Observa que cada protocolo es
independiente por completo a los otros. Los traductores pueden cambiar de idioma, siempre
que ambos estén de acuerdo. De igual manera, las secretarias pueden cambiar el medio de
comunicación físico, ya sea por fax, correo electrónico, o teléfono, sin necesidad de informar a
las capas superiores.
Actividad 1. Reglas y normas
1. Revisa el documento de actividades.
*Revisa los criterios de evaluación para esta actividad.
3.1.2. Estándares
Un estándar, según la ISO, "son acuerdos documentados que contienen especificaciones
técnicas u otros criterios precisos para ser usados consistentemente como reglas, guías o
definiciones de características para asegurar que los materiales, productos, procesos y
servicios cumplan con su propósito". Por lo tanto, un estándar de telecomunicaciones "es un
conjunto de normas y recomendaciones técnicas que regulan la transmisión en los sistemas de
comunicaciones" (Martínez, 1999).
Tipos de estándares
Existen tres tipos de estándares: de facto, de jure, y los propietarios. Los estándares de facto
son aquellos que tienen una alta penetración y aceptación en el mercado, pero aún no son
oficiales. Un estándar de jure u oficial, en cambio, es definido por grupos u organizaciones
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oficiales tales como la ITU, ISO, ANSI, entre otras. Los estándares propietarios son propiedad
absoluta de una corporación o entidad, y su uso todavía no logra una alta penetración en el
mercado (Martínez, 1999).
Tipos de organizaciones de estándares
Básicamente, existen dos tipos de organizaciones que definen estándares: las organizaciones
oficiales y los consorcios de fabricantes.
El primer tipo de organismo está integrado por consultores independientes, integrantes de
departamentos o secretarías de estado de diferentes países u otros individuos. Ejemplos de
este tipo de organizaciones son la ITU, ISO, ANSI, IEEE, IETF, IEC, entre otras.
Los consorcios de fabricantes están integrados por compañías fabricantes de equipo de
comunicaciones o desarrolladores de software que conjuntamente definen estándares para que
sus productos entren al mercado de las telecomunicaciones y redes (ATM Forum, Frame Relay
Forum, Gigabit Ethernet Alliance, ADSL Forum, etc.). Una ventaja de los consorcios es que
pueden llevar más rápidamente los beneficios de los estándares promulgados al usuario final,
mientras que las organizaciones oficiales tardan más tiempo en liberarlos (Martínez, 1999).
Estándares de red (IEEE)
En 1980 el IEEE comenzó un proyecto llamado estándar 802, basado en conseguir un modelo
para permitir la intercomunicación de computadoras para la mayoría de los fabricantes. Para
ello se enunciaron una serie de normalizaciones que, con el tiempo, han sido adaptadas como
normas internacionales por la ISO. El protocolo 802 está dividido según las funciones
necesarias para el desempeño de las LAN. Cada división se identifica por un número: 802.x:
802.1 Definición internacional de redes. Define la relación entre los estándares 802 del
IEEE y el Modelo de Referencia para Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI) de la
ISO (Organización Internacional de Estándares).
802.2 Control de enlaces lógicos. Estándar que describe la parte superior de la capa de
enlace de datos que usa el protocolo LLC (Logical Link Control).
802.3 Redes CSMA/CD. Estándar que incluye el formato del paquete de datos para
Ethernet, el cableado a usar y el máximo de distancia alcanzable para este tipo de
redes. Describe una LAN usando una topología de bus, con un método de acceso al
medio llamado CSMA/CD y un cableado coaxial de banda base de 50 ohms, capaz de
manejar datos a una velocidad de 10 Mbps (López, s.f.).
802.4 Redes Token Bus. Hace referencia al método de acceso de Token, pero para una
red con topología de anillo, también conocida como Token Bus. Token Bus consiste en
un cable principal denominado bus, generalmente coaxial, al cual todos los equipos se
conectan mediante un adaptador que tiene forma de “T”; existe otra técnica que permite
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conectarse mediante un “cable de bajada” al cable principal. En los extremos del bus
hay una resistencia llamada terminador. En esta topología todos los mensajes pasan por
el bus y llegan a todos los equipos conectados (López, s.f.).
802.5 Redes Token Ring. Este estándar define una red con topología de anillo la cual
usa token (paquete de datos) para transmitir información. En una estación de trabajo la
cual envía un mensaje lo sitúa dentro de un token y lo direcciona específicamente a un
destino, la estación destino copia el mensaje y lo envía a un token de regreso a la
estación origen la cual borra el mensaje y pasa el token a la siguiente estación (López,
s.f.).
802.6 Redes de Área Metropolitana (MAN). Basado en la topología propuesta por la
University of Western Australia, conocida como DQDB (Distributed Queue Dual Bus)
utiliza un bus dual de fibra óptica como medio de transmisión. Ambos buses son
unidireccionales y en contrasentido. Con esta tecnología el ancho de banda es
distribuido entre los usuarios de acuerdo con la demanda que existe, en un proceso
conocido como inserción de ranuras temporales. Puesto que puede llevar transmisión de
datos síncronos y asíncronos, soporta aplicaciones de video, voz y datos.
802.7 Grupo asesor técnico de anchos de banda. Este comité provee consejos técnicos
a otros subcomités en técnicas sobre anchos de banda de redes (López, s.f.).
802.8 Grupo asesor técnico de fibra óptica. Provee consejo a otros subcomités en redes
por fibra óptica como una alternativa a las redes basadas en cable de cobre. Los
estándares propuestos están todavía bajo desarrollo (López, s.f.).
802.9 Redes integradas de datos y voz. Comité para la integración de voz y datos IVD
(Integrated Voice and Data) en la red ISDN. También para ISLAN (Integrated Service
LAN) para voz conmutada o en paquetes sobre LAN 802.3.
802.10 Grupo asesor técnico de seguridad en redes. Grupo que trabaja en la definición
de un modelo normalizado de seguridad que opera sobre distintas redes e incorpora
métodos de autenticación y cifrado.
802.11 Redes inalámbricas. Este estándar define y gobierna las redes de área local
inalámbricas (WLAN) que operan en el espectro de 2.4 GHz y fue definida en 1997. El
estándar original especificaba la operación a 1 y 2 Mbps, usando tres tecnologías
diferentes:
 Frecuency Hopping Spread Spectrum (FHSS)
 Direct Secuence Spread Spectrum (DSSS)
 Infrarojos (IR)
El estándar original aseguraba la interoperabilidad entre equipos de
comunicación dentro de cada una de estas tecnologías inalámbricas, pero no
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entre las tres tecnologías. Desde entonces, muchos estándares han sido
definidos dentro de la especificación IEEE 802.11 que permiten diferentes
velocidades de operación. El estándar IEEE 802.11b permite operar hasta 11
Mbps, y el 802.11ª, que opera a una frecuencia mucho mayor (5GHz), permite
hasta 54 Mbps.
802.12 Prioridad de Demanda (100VG-ANYLAN). Comité para formar el estándar de
100 base VG que sustituye CSMA/CD por asignación de prioridades.
802.15. Grupo de trabajo especializado en redes inalámbricas de área personal
(wireless personal area networks, WPAN). Se divide en cinco subgrupos, del 1 al 5.
Los estándares que desarrolla definen redes tipo PAN o HAN, centradas en
distancias cortas. Al igual que Bluetooth o ZigBee, el grupo de estándares 802.15
permite que dispositivos portátiles como PC, PDAs, teléfonos, pagers, sensores y
actuadores utilizados en robótica, entre otros, puedan comunicarse e interoperar.
Debido a que Bluetooth no puede coexistir con una red inalámbrica 802.11.x, se
definió este estándar para permitir la interoperabilidad de las redes inalámbricas
LAN con las redes tipo PAN o HAN.
802.22. Estándar de conexión Wi-Fi de alta velocidad o WRAN (Wireless Regional Área
Network), que utiliza bandas de frecuencia de televisión para trasmitir la señal. La
novedad en este sistema está en el uso del “ruido blanco”, un espacio en el espectro
electromagnético que usa la TV analógica, pero que será liberado cuando se empiecen
a usar señales digitales. Este estándar aprovecha las bandas de frecuencia de televisión
VHF y UHF para transmitir la señal de internet de hasta 22 Mbps y en áreas de conexión
a 100 km alrededor del transmisor. Gracias a esto podrá llevarse internet de alta
velocidad a zonas rurales donde hasta ahora había dificultades para el envío y
recepción de la señal de forma más eficiente y como alternativa a la tecnología por
satélite.
Modelo OSI
A finales de la década de los setenta, la Organización Internacional para la Estandarización
(ISO International Organization for Standardization) empezó a desarrollar un modelo conceptual
para la conexión en red, al que llamó Open Systems Interconnection Reference Model o Modelo
de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos. En los entornos de trabajo con redes se
le conoce comúnmente como el modelo OSI. En 1984 este modelo comenzó a ser el estándar
internacional para las comunicaciones en red al ofrecer un marco de trabajo conceptual que
permitía explicar el modo en que los datos se desplazaban dentro de una red.
Las capas del modelo OSI son las siguientes:
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Protocolo de Control de Transmisión/Protocolo de Internet (TCP/IP)
TCP/IP es un sistema de protocolos de comunicaciones que hacen posibles servicios Telnet,
FTP y SMTP, HTTP, IP entre computadoras que no pertenecen a la misma red. Es utilizado por
muchos fabricantes de hardware, desde las computadoras personales hasta las
macrocomputadoras.
Telnet
Protocolo de internet estándar que permite a una computadora con conexión a internet
establecer una sesión como terminal remoto de otro sistema de la red. El protocolo proporciona
reglas básicas para vincular a un cliente (computadora) con un intérprete de comandos (del
lado del servidor). Utiliza una conexión TCP para enviar datos en formato ASCII.
Protocolo de Transferencia de Archivos (FTP)
Protocolo usado para la transferencia de archivos entre sistemas, que forma parte del conjunto
de protocolos TCP/IP, permitiendo la comunicación en internet entre distintos tipos de
computadoras y redes. El protocolo asegura que el archivo se transmita sin errores. El sistema
que almacena archivos que se pueden solicitar por FTP se denomina servidor de FTP.
Protocolo simple de transferencia de correo (SMTP)
Protocolo estándar usado para transmitir correo electrónico de un servidor a otro mediante una
conexión punto a punto.
Kerberos
Protocolo de seguridad soportado en entornos UNIX, así como otros sistemas operativos.
Utiliza una aplicación llamada servidor de autenticidad para validar contraseñas y esquemas de
encriptado. Este protocolo es uno de los más seguros, ya que impide que las claves de los
usuarios sean enviadas a través de la red y sean divulgadas. Además, centraliza la
autenticación, manteniendo una única base de datos de usuarios para toda la red.
Sistema de nombres de dominio (DNS)
Permite traducir nombres inteligibles en identificadores binarios asociados a dispositivos
conectados a la red, con el propósito de localizar y direccionar dichos dispositivos
mundialmente.
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Protocolo simple de administración de red (SNMP)
Protocolo de la capa de aplicación que les permite a los administradores de red administrar
dispositivos y diagnosticar problemas en la red. Es parte de los protocolos TCP/IP.
Llamada a procedimiento remoto (RPC)
Protocolo que permite a un programa ejecutar código en una computadora remota sin tomar en
cuenta el tipo de comunicación que hay entre las computadoras utilizadas.
Sistema de archivos de red (NFS)
Conjunto de protocolos desarrollados por Sun MicroSystems que permite a computadoras
remotas usar sistemas de archivos sobre la red e interactuar con esos sistemas de archivos
como si estuvieran montados localmente.
Protocolo de transferencia de archivos trivial (Trivial FTP)
Protocolo de transferencia de archivos sencillo que carece de seguridad, similar al FTP,
definido por primera vez en 1980. Se utiliza para transferir archivos pequeños entre redes de
computadoras.
Protocolo de control de transmisión (TCP)
Protocolo de comunicación que proporciona transferencia confiable de datos, creado en 1973
por Vint Cerf y Robert Kahn. Es responsable de ensamblar los datos pasados de aplicaciones
de capas superiores hacia paquetes estándar, y asegurar que los datos se transfieran en forma
segura, sin errores y en el mismo orden en que se transmitieron.
Protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP)
Es el protocolo usado en cada transacción de la world wide web. Define la sintaxis y la
semántica que utilizan los elementos de software de la arquitectura web (clientes, servidores)
para comunicarse, es orientado a transacciones y sigue el esquema petición-respuesta entre un
cliente y un servidor.
Protocolo internet (IP)
Proporciona los medios necesarios para la transmisión de bloques de datos llamados
datagramas desde el origen al destino, y si es necesario, de la fragmentación y el reensamblaje
de grandes datagramas para su transmisión a través de redes de trama pequeña.
3.2. Referencias
Por mucho tiempo se consideró al diseño de redes un proceso muy complicado de llevar a
cabo, debido a que los fabricantes de computadoras tenían su propia arquitectura de red, y ésta
era muy distinta al resto, además de que en ningún caso existía compatibilidad entre marcas.
Más tarde los fabricantes consideraron acordar una serie de normas internacionales para
describir las arquitecturas de redes. Así la ISO (Organización Internacional de Normalización)
desarrolla una estructura de normas comunes dentro de las redes. Estas normas se conocen
como el modelo de referencia OSI (el cual se conocerá a detalle más adelante), modelo bajo el
cual empezaron a fabricar computadoras con capacidad de comunicarse con otras marcas.
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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.
El modelo OSI 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. Como se mencionó anteriormente, OSI nace como una necesidad de
uniformar los elementos que participan en la solución de los problemas de comunicación entre
equipos de diferentes fabricantes.
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.
Beneficios:
 Mayor comprensión del problema.
 La solución de cada problema específico puede ser optimizada individualmente.
3.2.1. Modelo de referencia OSI
Este modelo se basa en una propuesta desarrollada por la Organización Internacional de
Normas (ISO, por sus siglas en inglés) como primer paso hacia la estandarización internacional
de los protocolos que se usan en diversas capas (Day y Zimmermann,
1983).
El modelo de referencia OSI (Open Systems Interconection, interconexión de sistemas abiertos)
considera siete capas para la comunicación entre computadoras, las cuales se muestran en la
siguiente figura.
Indica la aplicación en paquetes y el encapsulamiento por cada capa desde el origen hasta el
fin de la transmisión, es decir, análisis por capa del emisor y análisis por capa del receptor.
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La capa física
Se encarga de la transmisión de cadenas de bits no estructurados sobre el medio físico;
está relacionada con las características mecánicas, eléctricas, funcionales y de
procedimiento para acceder al medio físico.
La capa de enlace de datos
Proporciona un servicio de transferencia de datos seguro a través del enlace físico;
envía bloques de datos (tramas), llevando a cabo la sincronización, el control de errores
y el flujo necesarios.
La capa de red
Proporciona independencia a los niveles superiores respecto a las técnicas de
conmutación y de transmisión utilizadas para conectar los sistemas. Una consideración
clave de diseño es determinar cómo se encaminan los paquetes desde su origen al
destino, es decir, del funcionamiento de la subred.
La capa de transporte
Su función básica es aceptar datos de la capa de sesión, dividirlos en unidades más
pequeñas si es necesario, pasarlos a la capa de red y asegurar que todos lleguen
correctamente al otro extremo. Proporciona seguridad, procedimientos de recuperación
de errores y control de flujo origen-destino. Determina el tipo de servicio que
proporcionará a la capa de sesión y, finalmente, a los usuarios de la red.
La capa de sesión
Permite a los usuarios de la red establecer sesiones entre ellos. Una sesión permite el
transporte ordinario de datos, como lo hace la capa de transporte, pero también
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proporciona servicios mejorados que son útiles en algunas aplicaciones. Proporciona el
control de la comunicación entre las aplicaciones.
La capa de presentación
Proporciona a los procesos de aplicación independencia respecto a las diferencias en la
representación de los datos (sintaxis). Gestiona las estructuras de datos abstractas y las
convierte de la representación que se usa dentro de la computadora a la representación
estándar de la red y viceversa.
La capa de aplicación
Proporciona el acceso al entorno OSI para los usuarios y los servicios de información
distribuida. Ofrece a las aplicaciones la posibilidad de acceder a los servicios de las
demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones.
Cabe señalar que el modelo OSI es un estándar utilizado para garantizar la comunicación en la
red entre diferentes dispositivos, y el modelo TCP es un protocolo que fue desarrollado para
UNIX que adoptó internet como un estándar.
Modelo de referencia TCP/IP
La arquitectura de la suite de protocolos TCP/IP sigue la estructura de este modelo. Por esto,
es común que al modelo de internet se lo conozca como modelo TCP/IP.
Características
Capa de acceso a la red
Controla los dispositivos de hardware y los medios que forman la red.
Capa de internet
Determina la mejor ruta a través de la red.
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Capa de transporte
Admite la comunicación entre distintos dispositivos de distintas redes.
Capa de aplicación
Representa datos para el usuario, además del control de codificación y de diálogo.
Comparación entre el modelo OSI y el modelo TCP/IP
La relación entre los dos modelos de red se produce en las capas 3 y 4 del modelo OSI. La
capa 3 del modelo OSI, la capa red, se utiliza casi universalmente para analizar y documentar
el rango de los procesos que se producen en todas las redes de datos para direccionar y
enrutar mensajes a través de una internetwork. El protocolo de internet (IP) es el protocolo de la
suite TCP/IP que incluye la funcionalidad descrita en la capa 3.
La capa 4, la capa transporte del modelo OSI, con frecuencia se utiliza para describir servicios
o funciones generales que administran conversaciones individuales entre los hosts de origen y
de destino. Estas funciones incluyen acuse de recibo, recuperación de errores y
secuenciamiento. En esta capa, los protocolos TCP/IP, protocolo de control de transmisión
(TCP) y protocolo de datagramas de usuario (UDP) proporcionan la
funcionalidad necesaria.
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Fundamentos de redes
Unidad 3. Modelos y protocolos de red
Actividad 2. Elección de estándares
1. Consulta el documento de actividades.
*Revisa los criterios de evaluación para esta actividad.
3.2.2. Protocolos
Una arquitectura de protocolos es una estructura de capas hardware y software que facilita el
intercambio de datos entre sistemas y proporciona aplicaciones distribuidas como el correo
electrónico. En cada capa de la arquitectura se implementan uno o varios protocolos. Cada
protocolo proporciona un conjunto de reglas que regulan el intercambio de datos entre los
sistemas.
Las tareas típicas que realiza un protocolo son, entre otras: encapsulamiento, segmentación,
ensamblado, control de la conexión, transmisión ordenada, control de flujo, control de errores,
direccionamiento y mutiplexación.
La capa de red presta un servicio a la capa de transporte, y la capa de transporte presenta
datos al subsistema de internet. La tarea de la capa de red consiste en trasladar esos datos a
través del internet. Ejecuta esta tarea encapsulando los datos y agregando un encabezado, con
lo que crea un paquete (la PDU de la capa 3). Este encabezado contiene la información
necesaria para completar la transferencia, como, por ejemplo, las direcciones lógicas origen y
destino.
La capa de enlace de datos suministra un servicio a la capa de red. Encapsula la información
de la capa de red en una trama (la PDU de la capa 2). El encabezado de trama contiene la
información (por ejemplo, las direcciones físicas) que se requiere para completar las funciones
de enlace de datos. La capa de enlace de datos suministra un servicio a la capa de red,
encapsulando la información de la capa de red en una trama.
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Unidad 3. Modelos y protocolos de red
La capa física también suministra un servicio a la capa de enlace de datos. La capa física
codifica los datos de la trama de enlace de datos en un patrón de unos y ceros (bits) para su
transmisión a través del medio (generalmente un cable) en la capa 1.
Características
Directos/indirectos: Si dos de los sistemas que se van a comunicar comparten una línea
punto a punto, las entidades de estos sistemas se podrán comunicar directamente entre las
entidades sin la intervención de un agente activo. Un intercambio de datos entre dos entidades
dependerá, a su vez, del buen funcionamiento de otras entidades. Un caso complejo es cuando
las dos entidades no comparten la misma red conmutada, aunque sí deberán de estar
conectadas a través de dos o más redes; a este conjunto de redes interconectadas se le llama
internet.
Monolíticos/estructurados: El carácter monolítico es aquel en que el emisor tiene el control en
una sola capa de todo el proceso de transferencia. En el carácter estructurado, hay varias
capas que se coordinan y que dividen la tarea de comunicación.
Simétricos/ asimétricos: Un carácter simétrico involucra entidades pares. En ciertas
situaciones, la simetría impuesta por la naturaleza del intercambio (por ejemplo, un proceso
<<cliente>> y un <<servidor>>), o por la necesidad expresa de reducir la complejidad de las
entidades o de los sistemas.
Estándares/ no estándares: Un carácter no estándar es aquel que se diseña y se implementa
para una comunicación particular, es decir, no está diseñada para comunicarse con otros
protocolos.
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Funciones
Encapsulamiento
Se denomina encapsulamiento al hecho de añadir a los datos información de control. Los datos
se aceptan o generan por una entidad, y se encapsulan en la PDU junto con la información.
Cada PDU no sólo contiene datos, sino que, además, debe incluir información de control. La
información de control se puede clasificar en las siguientes categorías:
 Dirección: en la PDU se debe indicar la dirección de emisor y/o receptor.
 Código para la detección de errores: para la detección de errores en la trama se debe
incluir alguna secuencia de comprobación.
 Control de protocolo: en la PDU se incluye información adicional para llevar a cabo las
funciones del protocolo.
Segmentación y ensamblado
El protocolo es el encargado del intercambio de cadenas de datos entre dos entidades.
Normalmente, la transferencia se realiza mediante una secuencia de bloques de datos de
tamaño limitado. En el nivel de aplicación, la unidad lógica de datos a transmitir se denomina
mensaje. Tanto si la entidad de aplicación envía los datos agrupados en mensajes, o si los
envía como cadena continúa, los protocolos de los niveles inferiores pueden necesitar partir los
datos en bloques más pequeños. Este procedimiento se denomina segmentación. Se denomina
PDU (unidad de datos del protocolo) al bloque de datos a intercambiar entre dos entidades.
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El procedimiento contrario a la segmentación se conoce como ensamblado. Los datos
segmentados tendrán que ensamblarse recuperando el formato de los mensajes originales para
ser entregados a la entidad de aplicación destino.
Control de la conexión
Cuando se prevé un intercambio voluminoso de datos y/o hay ciertos detalles del protocolo que
se deben controlar dinámicamente, será preferible la transferencia orientada a la conexión. En
este tipo de transferencia se dan tres fases:
 Establecimiento de la conexión: Las dos entidades acordarán un intercambio de
datos. Se enviará una solicitud de conexión a la otra. En los protocolos, la entidad de
recepción aceptará, o bien, denegará, la solicitud recibida, y consecuentemente la
conexión se establecerá o no.
 Transferencia de datos: Una vez establecida la conexión se entra a esta fase, durante
la cual se intercambia tanto los datos como la información de control. La situación más
típica es cuando los datos y confirmaciones de recibido se transmiten en ambos
sentidos.
 Cierre de la conexión: Cuando cualquiera de las dos entidades desee terminar la
conexión, enviará una solicitud de cierre de la conexión. La principal característica de
esta fase es que cada extremo numera secuencialmente las PDU que envía al otro
extremo.
Entrega en orden
Si dos entidades de comunicación residen en estaciones diferentes conectadas a través de una
red, habrá un cierto riesgo de que las PDU lleguen con un orden diferente al de partida, ya que
pueden seguir rutas distintas para llegar al destino. En los protocolos orientados a conexión,
suele exigir que se mantenga el orden en las PDU. De lo contrario, habrá conflictos al ordenar
el paquete.
Control de flujo
El control de flujo es una operación realizada por la entidad receptora para limitar la velocidad o
cantidad de datos que envía la entidad emisora. La aproximación más esencial para el control
de flujo es el procedimiento de parada y espera, en el que cada PDU se debe confirmar antes
de que se pueda enviar el siguiente.
Control de errores
Son necesarias para recuperar pérdidas o deterioros de los datos y de información de control.
Generalmente, el control de errores se implementa mediante dos funciones separadas:
detección de errores y la retransmisión. Para llevar a cabo la detección, el emisor inserta en
cada PDU transmitida un código que sea capaz de detectar errores; este código será función de
los bits que constituyan la PDU. El receptor comprueba el valor del código en la PDU recibida;
si se detecta un error, el PDU se descarta.
Direccionamiento
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Unidad 3. Modelos y protocolos de red
El concepto direccionamiento dentro de una arquitectura es complejo y abarca una serie de
cuestiones como las siguientes:
 Nivel del direccionamiento: Hace referencia al nivel de la arquitectura de
comunicaciones en el que se identifica a la entidad. Normalmente, cada sistema está
asociado a una única dirección, y esta dirección es una dirección de nivel de red. Una
vez que los datos, deberán cederse a algún proceso o aplicación dentro del sistema.
Normalmente, el sistema destino podrá procesar varias aplicaciones y cada aplicación
podrá servir a varios usuarios.
 Alcance del direccionamiento: Las características fundamentales de las direcciones
globales son:
 No ambigüedad: una dirección global identifica a un solo sistema. Los sinónimos están
permitidos.
 Aplicabilidad global: desde cualquier sistema se podrá identificar a cualquier otro,
utilizando su dirección global. Dado el carácter único y de aplicabilidad global de las
direcciones, con ellas se hace posible que se encaminen datos a cualquier red.
 Identificadores de la conexión: es usado exclusivamente cuando se trata de
transferencias orientadas a la conexión; al momento de que una entidad acepta la
conexión, se proporciona un identificador de la conexión y éste se utilizará por parte de
las entidades en futuras transmisiones.
 Modo de direccionamiento: hay tres tipos de direccionamiento. El primero es
unidestino (unicast), que es una dirección que alude a un único sistema o puerto; el
segundo es de tipo difusión (broadcast), cuando alude a todas las entidades dentro de
un dominio; y la última es multidestino (multicast), y es cuando se refiere a un
subconjunto específico de entidades.
Multiplexación
Es un concepto relacionado con el direccionamiento. Un posible esquema de multiplexación es
aquel en el que se establecen varias conexiones dentro de un único sistema. La multiplexación
se utiliza en particular en la asignación de conexiones de un nivel a otro. Para cada conexión
que se establezca en el nivel superior, se debe establecer una conexión de circuito virtual en el
nivel de acceso a la red.
Existen dos tipos de multiplexación:
 Ascendente: Consiste en que varias conexiones del nivel superior comparten o se
multiplexan sobre una única conexión de nivel inferior.
 Descendente: Consiste en establecer una única conexión de nivel superior utilizando
varias conexiones del nivel inferior, así el tráfico de la conexión del nivel superior se
divide entre las conexiones inferiores.
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Servicios de transmisión
Un protocolo puede proporcionar una serie de servicios adicionales a las entidades que lo
utilicen, por ejemplo:
 Prioridad: Ciertos mensajes pueden necesitar llegar más rápido que otros,
otorgándoles el menor retardo posible.
 Calidad de servicio: Ciertos tipos de datos requieren una velocidad de transmisión
mínima o un retardo máximo.
 Seguridad: Implementar ciertos mecanismos de seguridad como: accesos restringidos
etc.
Todos estos sistemas dependerán del sistema de transmisión subyacente y de cualquiera de
las entidades que intervengan en los niveles inferiores.
Actividad 3. OSI/TCP
1. Revisa el documento de actividades.
*Revisa los criterios de evaluación para esta actividad.
Evidencia de aprendizaje. Modelos y protocolos de red
1. Consulta el documento de actividades.
*Revisa los criterios de evaluación para esta actividad.
Autorreflexiones
Consulta el documento de actividades.
Cierre de la Unidad
Ahora que conoces los modelos divididos en capas como son OSI Y TCP, que son los más
importantes dentro de la comunicación de redes, entiendes a fondo cómo el enfoque de capas
resulta efectivo para el análisis de problemas.
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Unidad 3. Modelos y protocolos de red
Las 7 capas del modelo OSI son: aplicación, presentación, sesión, transporte, red, enlace de
datos y física, y es importante que tengas siempre presente su funcionamiento, ya que te
servirá para identificar los medios de transmisión de información, para distinguir su uso
a través de sus características y capacidades, poder describir los tipos de redes de cómputo
utilizados para la transmisión de información, mediante la revisión de las topologías existentes.
No debes olvidar que los protocolos son los encargados de que dos computadoras de distintos
lugares geográficos y de diferentes fabricantes puedan comunicarse entre sí. Ten en cuenta
que los protocolos no sólo aplican para las redes de cómputo, sino en diversos ámbitos de las
telecomunicaciones. Un punto importante es detectar los dispositivos y medios involucrados
para determinar el estándar a seguir.
En esta asignatura revisaste la arquitectura, estructura, funciones, componentes y modelos de
internet y de otras redes básicas de computadoras. Asimismo, utilizaste los modelos OSI y TCP
en capas para examinar la naturaleza y las funciones de los protocolos y servicios en las capas
de aplicación, red, enlace de datos y la capa física.
A lo largo de la asignatura también se presentaron los principios y la estructura del
direccionamiento IP, así como los aspectos fundamentales de los conceptos, los medios y las
operaciones de Ethernet.
La materia Fundamentos de redes tiene importantes aplicaciones en diversas áreas del
conocimiento de la telemática, pues indica desde cómo es el funcionamiento interno de las
capas del modelo OSI dentro de la computadora, hasta su interacción para tener una
comunicación de manera remota. Por lo anterior, analizaste la configuración de los sistemas
computacionales, entendiendo así su relación con las TIC.
Ahora puedes determinar el tipo de comunicación con sus diferentes estándares y reglas,
partiendo de los protocolos de comunicación para su respectiva interacción
Para saber más…
Para conocer el proceso de ponchado de un cable UTP, en la sección de descargables puedes
el ver video que se ha realizado para brindarte elementos y que tú mismo lo puedas hacer.
Para profundizar más sobre los protocolos de comunicación y las redes de computadoras,
puedes consultar: Salavert, C.A. (2003). Los protocolos en las redes de ordenadores. Madrid:
Edicions UPC.
En relación a los protocolos de comunicación en internet puedes consultar: Barcelo, O. J. M.
(2008). Protocolos y aplicaciones Internet. Catalunya: Editorial UOC
Si deseas ver la información que está publicando el IEEE (The Institute of Electrical and
Electronics Engineers), puedes referirte al sitio IEEE Sección México con la siguiente referencia
electrónica: http://www.ieee.org.mx
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Fuentes de consulta
Bibliografía básica
 Andreu, J. (2011). Redes Locales. España: Editex.
 Cisco Systems, Inc. (2007). Aspectos Básicos de Networking. Estados Unidos: CNNA
Exploration v4.0.
 Cisco Systems, Inc. (s.f.). Conceptos Básicos de Networking. Estados Unidos: CNNA 1
v3.1.
Bibliografía complementaria
 Day, & Zimmermann. (1983). El modelo de referencia OSI. (págs. 1334-1340).
Cambridge, Massachusetts. Proc. of the IEE vol.71.
 Stallings, W. (2004). Comunicaciones y Redes de Computadores. Madrid: Pearson
Education.
 Tanenbaum, A. S. (1997). Redes de Computadoras. Estados Unidos: Prentice Hall.
Fuentes de internet
 Espectro IEEE (2011). El super wifi ya tiene estándar. IEEE 802.22. Disponible en:
http://www.lavidawifi.com/2011/07/el-super-wifi-ya-tiene-estandar
 Martínez, E. (1999). Estándares de Telecomunicación. Disponible en:
http://www.eveliux.com/mx/estandares-de-telecomunicaciones.php
 Reina, F., Ruiz, J. A. (2011). Redes de área Local. Disponible en:
www.forpas.us.es/aula/hardware/dia4_redes.pdf
 Varela, C., Domínguez, L. (2002) Redes Inalámbricas. Escuela Técnica Superior de
Ingeniería Informática. Universidad de Valladolid. Disponible en:
http://blyx.com/public/wireless/redesInalambricas.pdf
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