Máster en Energías Renovables Distribuidas Gestión de la red

Máster en
Energías Renovables Distribuidas
Gestión de la red eléctrica
Profesorado
Juan Carlos Amatti
Antonio Moreno Muñoz
Máster en Energías Renovables Distribuidas
Gestión de la Red Eléctrica
Contenido
1. Historia de los protocolos TCP/IP ....................................................... 4
2. Características de TCP/IP.................................................................... 4
3. Servicios de Internet a Nivel Aplicación ............................................. 5
3.1. Correo Electrónico .................................................................................................. 5
3.2. Transferencia de Archivos ...................................................................................... 5
3.3. Acceso Remoto ....................................................................................................... 5
4. Servicios de Internet a Nivel de Red.................................................... 5
4.1. Servicio sin Conexión de Entrega de Paquetes ....................................................... 6
4.2. Servicio de Transporte de Flujo Confiable ............................................................. 6
5. TCP/IP y el modelo OSI ....................................................................... 7
5.1. Evolución de las comunicaciones digitales............................................................. 7
5.2. El modelo de referencia OSI ................................................................................... 8
5.3. Comunicación Par - a – Par................................................................................... 11
5.4. Unidades de Datos ................................................................................................ 14
5.5. Capas Específicas del Modelo de Referencia ISO/OSI ........................................ 14
5.5.1. Capa Física ....................................................................................................... 15
5.5.2. Capa Enlace de Datos....................................................................................... 17
5.5.3. Capa Red .......................................................................................................... 17
5.5.4. Capa Transporte ............................................................................................... 18
5.6. Protocolos de Transporte ISO ............................................................................... 20
5.7. Aproximación al modelo de arquitectura de los protocolos TCP/IP..................... 22
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Tema 1
Sistemas de comunicación para la
gestión de la red
Objetivos
Analizar los sistemas de comunicación aplicables a la gestión de la red eléctrica,
tratando de enfatizar las ventajas de la normalización de estos.
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1. Historia de los protocolos TCP/IP
Los protocolos TCP/IP (Transaction Control Protocol/ Internet Protocol) se
originan a finales de la década del 60 (1969). En dicho año, DARPA (Defense
Advanced Research Projects Agency), creo ARPANET, un proyecto de Investigación y
Desarrollo (I+D) para crear una red experimental de intercambio de paquetes. Dicha red
fue evolucionando hasta que, en 1975, paso de ser experimental a ser completamente
operacional. Durante este periodo se desarrollaron los protocolos TCP/IP.
En 1983 los protocolos fueron adoptados como estándares militares y todas las
máquinas conectadas a ARPANET hubieron de migrar a estos protocolos. Para facilitar
esta migración DARPA fundó BBN (Bolt, Beranek & Newman) para implementar los
protocolos TCP/IP en el Unix de la Universidad de Berkeley (BSD Unix). Esto supuso
el inicio del largo matrimonio entre TCP/IP y Unix.
A finales del 83 la original ARPANET se divide en dos subredes, MILNET, la
parte no clasificada de la DDN (Defense Data Network) y una nueva y más reducida
ARPANET. Al conjunto de estas redes se le denominó INTERNET.
Finalmente en 1990 ARPANET desaparece, pero pese a ello INTERNET
permanece como la red de redes.
2. Características de TCP/IP
Los protocolos TCP/IP presentan las siguientes características:
•
•
Son estándares de protocolos abiertos y gratuitos. Su desarrollo y
modificaciones se realizan por consenso, no a voluntad de un determinado
fabricante. Cualquiera puede desarrollar productos que cumplan sus
especificaciones.
Independencia a nivel software y hardware Su amplio uso los hace
especialmente idóneos para interconectar equipos de diferentes fabricantes, no
solo a Internet sino también formando redes locales. La independencia del
hardware nos permite integrar en una sola varios tipos de redes (Ethernet, Token
Ring, X.25...)
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•
•
Proporcionan un esquema común de direccionamiento que permite a un
dispositivo con TCP/IP localizar a cualquier otro en cualquier punto de la red.
Son protocolos estandarizados de alto nivel que soportan servicios al usuario y
son ampliamente disponibles y consistentes.
3. Servicios de Internet a Nivel Aplicación
Término utilizado para referirse a la habilidad que tienen diversos sistemas de
computación para cooperar en la resolución de problemas computacionales.
Los servicios de aplicación de Internet más populares y difundidos incluyen:
3.1. Correo Electrónico
Al utilizar TCP/IP en los sistemas de correo electrónico, se logra que la entrega sea
mucho más confiable, debido a que no se basa en computadoras intermedias para
distribuir los mensajes de correo. Un sistema de entrega de correo TCP/IP opera al
hacer que la máquina del transmisor se conecte directamente a la máquina del receptor.
3.2. Transferencia de Archivos
Los protocolos TCP/IP incluyen un programa de aplicación para transferencia de
archivos. Al igual que el correo electrónico la transferencia de archivo es confiable
debido a que las dos máquinas comprendidas se comunican de manera directa.
3.3. Acceso Remoto
Permite que un usuario que esté enfrente de una computadora se conecte a una
máquina remota y establezca una sesión interactiva. Cuando termina la sesión de acceso
remoto, la aplicación regresa al usuario a su sistema local.
4. Servicios de Internet a Nivel de Red
En el nivel de redes, una red de redes proporciona dos grandes tipos de servicios
que todos los programas de aplicación utilizan:
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4.1. Servicio sin Conexión de Entrega de Paquetes
Significa, que una red de redes TCP/IP rutea mensajes pequeños de una máquina a
otra, basándose en la información de dirección que contiene cada mensaje. Como cada
paquete se rutea por separado, no garantiza una entrega confiable y en orden. Como
generalmente se introduce directamente en el HARDWARE subyacente, el servicio sin
conexión es muy eficiente.
4.2. Servicio de Transporte de Flujo Confiable
La mayor parte de las aplicaciones necesitan mucho más que solo la entrega de
paquetes, debido a que requieren que el SW de comunicaciones se recupere de manera
automática de los errores de transmisión, paquetes perdidos o fallas de los
computadores intermedios. El servicio de transporte confiable resuelve estos problemas.
Las principales características distintivas que distingue a TCP/IP de los otros servicios
básicos similares son:
Independencia de la Tecnología de Red
Como TCP/IP está basado en una tecnología convencional de conmutación de paquetes,
es independiente de cualquier marca de HARDWARE en particular. Los protocolos
TCP/IP definen la unidad de transmisión de datos, llamados Datagramas, y especificar
como transmitir los datagramas en una red particular.
Interconexión Universal
TCP/IP permite que se comunique cualquier par de computadores conectados a ella.
Cada computador tiene asignada una dirección reconocida de manera universal dentro
de la red de redes. Cada datagrama lleva en su interior las direcciones de su fuente y de
su destino. Los computadores intermedios de comunicación utilizan la dirección de
destino para tomar decisiones de ruteo.
Acceso de Recibo Punto a Punto
Los protocolos TCP/IP proporcionan acuses de recibo entre la fuente de destino y el
último destino en vez de proporcionarlos entre máquinas sucesivas a lo largo del
camino.
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Estándares de Protocolos de Aplicación
Además de los servicios básicos de nivel de transporte, los protocolos TCP/IP incluyen
estándares para muchas aplicaciones comunes, incluyendo correo electrónico,
transferencia de archivos y acceso remoto.
5. TCP/IP y el modelo OSI
5.1. Evolución de las comunicaciones digitales
Ha transcurrido casi cuatro décadas desde que los primeros sistemas comerciales de
procesamiento de datos fueron establecidos tanto en los Estados Unidos como en
Inglaterra.
En particular, en Inglaterra se utilizó las facilidades de transmisión de la Administración
Postal. En ese entonces no se utilizaba módems pues la transmisión se efectuaba en
banda de base sobre líneas telegráficas a velocidades de 110 bps. Para 1964 los sistemas
de procesamiento requerían ya operar “en línea” (la operación en línea es la
interconexión e intercambio de datos entre terminales y un computador central, por
ejemplo) y mediante la utilización de módems de banda angosta fue posible emplear la
infraestructura telefónica.
Las velocidades de información aumentaron gradualmente permitiendo la creación de
redes multipunto, aunque se seguía utilizando los canales telefónicos con la ayuda de
módems de velocidades más altas.
Para 1970 el concepto de “operación en línea” ya estaba bien establecido y muchas
compañías comerciales ofrecían servicios de computación, procesamiento y
almacenamiento de datos. En muchos casos se utilizaba la red conmutada telefónica, lo
cual restringía las velocidades de transmisión hasta un máximo de 300 bps.
Actualmente, gracias a los continuos progresos en las áreas de la informática y de la
electrónica digital, la red telefónica puede soportar hasta 56 kbps a 2400 baudios
mediante un acondicionamiento apropiado de la señal y de los canales.
Como la red telefónica fue diseñada fundamentalmente para la transmisión de voz,
fue necesario desarrollar redes especializadas dedicadas a la transmisión pura de datos.
Al principio las redes fueron diseñadas para ajustarse a los requerimientos de una sola
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aplicación o servicio (caso del sistema de reservación de pasajes, por ejemplo); pero con
las nuevas Redes Públicas de Datos se ofrece una gran cantidad de servicios de
procesamiento y transmisión de voz, datos e imágenes. La tendencia actual se centra en
el desarrollo de una red global de comunicaciones denominada “Red Digital de
Servicios Integrados (Integrated Services Data Network, ISDN)” que pondrá al alcance
a nivel doméstico en cualquier sitio y cualquier momento facilidades de comunicación
de voz, datos y video con cualquiera parte del mundo.
5.2. El modelo de referencia OSI
A la hora de describir la estructura y función de los protocolos de comunicaciones
se suele recurrir a un modelo de arquitectura desarrollado por la ISO (International
Standards Organization). Este modelo se denomina Modelo de Referencia OSI (Open
Systems Interconnect).
El modelo OSI esta constituido por 7 capas que definen las funciones de los
protocolos de comunicaciones (Figura 1). Cada capa del modelo representa una función
realizada cuando los datos son transferidos entre aplicaciones cooperativas a través de
una red intermedia.
Figura 1. Esquema de capas para el Modelo OSI
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En
su
Recomendación
X.200,
el
UIT-T
(Unión
Internacional
de
Telecomunicaciones) presenta la finalidad, el marco y la función de la estructura de un
modelo de referencia denominado “Modelo de Referencia ISO/OSI” aplicable al
proceso lógico de un sistema de comunicaciones.
Este modelo permitirá que se definan métodos de interfuncionamiento entre
diferentes redes del mismo tipo o de tipos diferentes, de modo que la comunicación se
establezca tan fácilmente por una combinación de redes como por una sola red. En la
Fig. 5.2 se muestra el Modelo de Referencia ISO/OSI con un nodo intermedio y en el
caso de transmisión por paquetes, como veremos posteriormente con más detalle.
La técnica básica de estructuración del Modelo ISO/OSI es la estratificación. Con
arreglo a esta técnica, se considera que cada sistema abierto está compuesto lógicamente
por un conjunto ordenado de subsistemas, que por razones de conveniencia se
representan en forma vertical, como se muestra en la figura 2.
Los subsistemas adyacentes se comunican a través de su frontera común. Los
subsistemas de un mismo rango N forman colectivamente la capa N del Modelo
ISO/OSI. Un subsistema N consta de una o varias entidades N en la correspondiente
capa N (una entidad N es un elemento activo de un subsistema N, por ejemplo, un
convertidor de protocolo).
Las entidades de una misma capa, pero en diferentes sistemas, que deben
intercambiar información para alcanzar algún objetivo común, se denominan “entidades
pares” y entidades de capas adyacentes interactúan a través de su frontera común. Por
ejemplo, los servicios que provee la Capa Enlace de Datos a la Capa Red son la
combinación de los servicios de ella misma más los de la Capa Física.
En general, cada capa N proporciona servicios N a las entidades N+1 de la capa
N+1. Se supone que la capa más alta representa todas las utilizaciones posibles de los
servicios que proporcionan las capas más bajas.
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Figura 2. Modelo de referencia ISO/OSI
La capa de mayor nivel sólo asegura servicios a los procesos de aplicación escritos
por el usuario final. En este contexto el término “aplicación” se refiere al conjunto
completo de procesos involucrados en un cierto servicio de usuario, por ejemplo, el
correo electrónico.
La forma de prestación de un servicio por dos entidades situadas, por lo general, en
máquinas diferentes, debe estar bien definida y reglamentada de antemano para que
puedan interactuar las entidades involucradas en la prestación del servicio. La manera
como las dos entidades cooperan para prestar el servicio se denomina “Protocolo”.
Cada protocolo está concebido para prestar un servicio único y bien definido, y el
conjunto de capas en las cuales se descompone el sistema es el mismo en cada máquina
y cada capa presta el mismo servicio a la capa inmediata superior. La capa de más bajo
nivel, la Capa Física, es la que está conectada directamente al medio físico de
transmisión.
No todas las entidades pares N necesitan, o incluso pueden comunicarse. Puede
existir condiciones que impidan esta comunicación, como el hecho de que no se
encuentren en sistemas abiertos interconectados, o cuando ellas no contienen los
mismos protocolos par-a-par.
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5.3. Comunicación Par - a – Par
La manera mediante la cual tiene lugar la comunicación en la arquitectura OSI se
muestra en la Fig. 5.3. La elaboración de la trama a transmitir es un proceso de
“encapsulamiento”, en el cual cada capa, excepto la Capa Física, agrega uno o más
campos a la información que viene de las capas superiores.
Cada capa considera a los bloques que vienen desde arriba simplemente como
“datos o información” sin preocuparse acerca de su semántica y sintaxis. La trama final
se transmite y en el extremo receptor en cada una de las capas se toma la acción
especificada en los correspondientes elementos de servicio y transfiere hacia arriba lo
que considera como “datos o información”.
La configuración de la trama en cualquiera de las capas dependerá del tipo de
protocolo par-a-par utilizado. En efecto, cada protocolo par-a-par define mensajes de
control y supervisión, por ejemplo, para establecer conexiones en esa capa, para control
de flujo, control de error, etc. que son interpretados en la capa par correspondiente.
Nótese que el tamaño de los paquetes va creciendo, a medida que se baja de nivel, con
la información agregada por cada capa para controlar el intercambio de información.
Figura 3. Construcción de la trama en el modelo OSI
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Como ejemplo de un protocolo par-a-par, en la figura 4 se muestra el conocido
protocolo de comunicación de Capa Enlace denominado Protocolo HDLC (“High-Level
Data Link Control”) utilizado en muchos sistemas de comunicación y sistemas de
automatización industrial. En cada capa los elementos de servicios se agrupan en un
solo bloque denominado Unidad de Servicios de Datos (SDU). En el protocolo HDLC
(figura 5.4), el SDU o Elementos de Servicio E2 agregados en la Capa Enlace son:
Banderas, Dirección, Control y CRC.
Figura 4. Configuración del protocolo de la capa de enlace HDLC
Las siete capas del modelo tienen funciones específicas dentro de la lógica de un
proceso de comunicación entre dos usuarios. Las capas superiores Transporte, Sesión,
Presentación y Aplicación tienen protocolos de alto nivel cuyas funciones están
relacionadas con los usuarios finales, ya que están asociadas con éstos y no con la red.
Para estas capas la red es completamente transparente. En las figuras 5 y 6 se muestra la
distinción entre las capas de servicio al usuario y las capas de red.
De acuerdo con estas funciones, las Capas Física, Enlace y Red son las que
intervienen directamente en la transmisión de la información; por esta razón se dice que
ellas desempeñan funciones de red.
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Figura 5. Las capas de usuario del modelo ISO/OSI
Figura 6. Capas de Servicios de Red del Modelo ISO/OSI
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5.4. Unidades de Datos
Los datos que se transfieren entre entidades iguales contienen datos del usuario, que
vienen del nivel superior, así como información de control o elementos de servicio del
respectivo protocolo. Este es principio del encapsulamiento que permite elaborar la
arquitectura completa del Modelo ISO/OSI representada en la figura 5.2 Este principio
de encapsulamiento se muestra en la figura 7.
Nótese que si desde la Capa N+1 viene un PDU cuya longitud no puede ser
manejada por la Capa N, esta capa puede segmentar el PDU N+1 que llega en varios
PDU N y agregarles los elementos de servicio PCI N apropiados. También es posible
concatenar PDU N+1 relativamente cortos, para formar PDU N más grandes.
Figura 7. Unidades de dataos en la arquitectura OSI
5.5. Capas Específicas del Modelo de Referencia ISO/OSI
La estructura general de la arquitectura del Modelo ISO/OSI refleja los conceptos
de arquitectura en que se basa dicho modelo y la elección de las capas específicas y sus
contenidos.
Las capas o niveles están representados en las figuras 5.5 y 5.6. La capa más alta es
la Capa de Aplicación y consiste en las entidades de aplicación que cooperan entre sí en
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el entorno OSI. Las capas inferiores proporcionan los servicios mediante los cuales
cooperan las entidades de aplicación.
Las capas o niveles 1 al 3 son definidos por el UIT-T, mientras que las capas o
niveles 4 al 7 son definidos conjuntamente por el UIT-T y la ISO. Sin embargo, en la
recomendación UIT-T X.200 están definidos todos los niveles. Nótese que en el UIT-T
a los estratos se les denomina “niveles” mientras que en la ISO se les llama “capas”.
La Transmisión de Datos propiamente dicha tiene que ver con los tres primeros
niveles del modelo de referencia incluyendo la conexión física, y por ello se destinan a
la Función de Transmisión con énfasis especial en la Capa Física (Nivel 1). La Capa
Enlace (Nivel 2) la estudiaremos mediante la descripción de los protocolos de
transmisión comerciales e industriales más conocidos y la Capa Red (Nivel 3) desde el
punto de vista de la Transmisión Digital por Paquetes, que está definida por el UIT-T en
su Recomendación X.25.
A continuación se definirán a grandes rasgos algunas de las características y
funciones de las cuatro primeras capas.
5.5.1. Capa Física
La Capa Física o Nivel 1 proporciona los medios mecánicos, eléctricos, funcionales
y de procedimiento para activar, mantener y desactivar conexiones físicas en la
transmisión de información entre entidades de la Capa Enlace de Datos. La conexión
física puede incorporar sistemas abiertos intermedios, cada uno actuando en relevo
(repetidoras), dentro de la Capa Física. Las entidades de la Capa Física están
interconectadas a través de los medios físicos de transmisión: conductores metálicos,
fibras ópticas, microondas, etc.
La Capa Física tiene las siguientes funciones:
•
•
•
Activación y desactivación de las conexiones físicas.
Transmisión de las unidades de datos.
Administración, supervisión y control de las funciones y servicios de la capa.
La Capa Física proporciona los siguientes servicios a la Capa Enlace de Datos:
•
Proporciona las conexiones físicas y las unidades de datos correspondientes.
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•
•
•
Enlaza físicamente los puntos terminales.
Reconoce los niveles de conexión.
Proporciona los medios para la detección y notificación de errores y el control
de secuencias.
•
Controla la calidad de los parámetros de servicio.
Para que los sistemas abiertos puedan comunicar en el entorno real, es preciso
establecer conexiones físicas, como se muestra en la figura 8. Su representación lógica
se muestra en la figura 9 y se denomina “conexión por medios físicos”.
Figura 8. Interconexión Física entre los Sistemas Abiertos, entorno Real
Figura 9. Representación Lógica de las Interconexiones Físicas, entorno Lógico
Las características mecánicas, electromagnéticas y de otra naturaleza de las
conexiones por medios físicos, que dependen del medio empleado, se definen en la
frontera entre la capa física y los medios físicos. La definición de estas características se
establecen en otras Recomendaciones del UIT-T.
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5.5.2. Capa Enlace de Datos
La Capa Enlace de Datos o Nivel 2 proporciona los medios funcionales y de
procedimiento para establecer, mantener y terminar conexiones a nivel de Enlace entre
entidades de la Capa Red, y para transferir unidades de datos entre entidades de la Capa
Enlace. Una conexión de Enlace está soportada por una o varias conexiones físicas y
fundamentalmente es una conexión punto a punto, para diferenciarla de una conexión de
Red que es una conexión fin a fin. La Capa Enlace detecta y posiblemente puede
corregir errores que pueden ocurrir en la Capa Física; además, la Capa Enlace capacita a
la Capa Red para que controle la interconexión de circuitos de datos dentro de la Capa
Física.
La Capa Enlace tiene las siguientes funciones:
•
Establecimiento y terminación de conexiones.
•
Delimitación, sincronización y control de secuencias.
•
Detección, notificación o corrección de errores.
•
Control de flujo e identificación e intercambio de parámetros.
•
Control de la interconexión de los circuitos de datos.
•
Administración, supervisión y control de los servicios y funciones de la capa.
La Capa Enlace proporciona los siguientes servicios a la Capa Red:
•
Proporciona la sección de transmisión y las unidades de datos de servicio para
el enlace de datos.
•
Identifica los puntos terminales de la conexión a nivel de enlace.
•
Controla el flujo de la secuencia de datos.
•
Notifica la aparición de errores y puede también recuperarlos.
•
Control de la calidad de los parámetros de servicio.
5.5.3. Capa Red
La Capa Red o Nivel 3 proporciona los medios para establecer, mantener y terminar
conexiones a nivel de red entre sistemas abiertos, y los medios funcionales y de
procedimiento para intercambiar unidades de datos entre entidades pares de la Capa
Transporte utilizando los medios de la Capa Red. La Capa Red independiza a las
entidades de la Capa Transporte de las tareas de enrutamiento y relevo asociadas con el
establecimiento y operación de una conexión a nivel de red, es decir, de fin a fin.
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El servicio básico provisto por la Capa Red es la transferencia transparente de datos
entre entidades pares de la Capa Transporte. Este servicio permite que la estructura y el
contenido detallado (sintaxis y semántica) de los datos a transmitir sean determinados
exclusivamente por las entidades de las capas superiores a la Capa Red.
La Capa Red tiene las siguientes funciones:
•
Direccionamiento, enrutamiento y relevo.
•
Conexiones de Red, simples o multiplexadas.
•
Identificación de las conexiones de la red.
•
Servicios de transferencia de las unidades de datos en forma segmentada o
por bloques.
•
Detección, corrección o notificación de errores.
•
Secuenciamiento, sincronización y control de flujo.
•
Petición, Indicación, Respuesta y Confirmación de Llamadas. Estos términos
se denominan “primitivas”.
•
Administración, supervisión y control de los servicios y funciones de la capa.
Asimismo, la Capa Red proporciona los siguientes servicios a la Capa Transporte:
•
Direccionamiento y conexiones a nivel de red.
•
Identificación de los puntos terminales en las conexiones.
•
Transferencia de las unidades de datos de servicio de la red.
•
Control de la calidad de los parámetros de servicio.
•
Notificación sobre errores no corregibles a nivel de red.
•
Control de flujo y de secuencias.
•
Transferencia de datos a alta velocidad.
•
Inicialización y terminación de las conexiones de red.
5.5.4. Capa Transporte
La capa de transporte identifica de manera única cada entidad de sesión por su
dirección de transporte. Cuando se proporciona el servicio en modo sin conexión, la
capa de transporte suministra un servicio en el modo sin conexión que relaciona una
petición de transmisión de una unidad de datos del servicio de transporte con una
petición al servicio de red en modo sin conexión. En el modo con conexión, el servicio
de transporte ofrece los
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medios para establecer, mantener y liberar conexiones de transporte. Las
conexiones de transporte proporcionan transmisión fulldúplex entre un par de entidades
de sesión (a través de puntos de acceso al servicio de transporte).
Se puede establecer más de una conexión de transporte entre dos direcciones de
transporte. Una entidad de sesión utiliza los identificadores de punto extremo de la
conexión de transporte suministrados por la capa de transporte para distinguir los puntos
extremos de la conexión de transporte.
El funcionamiento de una conexión de transporte es independiente del
funcionamiento de todas las demás, salvo en lo que respecta a las limitaciones
impuestas por los recursos finitos de que dispone la capa de transporte.
La calidad del servicio ofrecida en una conexión de transporte depende de la clase
de servicio pedida por las entidades de sesión al establecer la conexión de transporte. La
calidad de servicio seleccionada se mantiene durante toda la conexión de transporte. Se
notifica a la entidad de sesión cualquier fallo en mantener la calidad de servicio
seleccionada en una conexión de transporte dada.
Servicios de la Capa Transporte A continuación se describen los siguientes servicios proporcionados por la capa de
transporte en el modo con conexión:
•
•
•
•
Establecimiento de la conexión de transporte.
Liberación de la conexión de transporte.
Transferencia de datos.
Transferencia de datos acelerados.
En el modo sin conexión, la capa de transporte no proporciona segmentación ni
reensamblado. De esta manera, el tamaño de las unidades de datos del servicio de
transporte está limitado por el tamaño de las unidades de datos del protocolo de
transporte y de la información de control del protocolo de transporte.
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Funciones en la Capa de Transporte En el modo con conexión, las funciones de la capa de transporte pueden incluir las
siguientes:
•
•
Correspondencia de la dirección de transporte con una dirección de red.
Multiplexación de conexiones de transporte (de extremo a extremo) en
conexiones
de red.
•
•
•
Establecimiento y liberación de conexiones de transporte.
Control de secuencia de extremo a extremo en cada conexión.
Detección de errores de extremo a extremo y toda la supervisión necesaria de la
calidad de servicio
•
•
•
Recuperación tras error de extremo a extremo.
Segmentación, bloqueo y concatenación de extremo a extremo.
Control de flujo de extremo a extremo en cada conexión.
Funciones de supervisión.
Transferencia de unidades de datos aceleradas del servicio de transporte
•
•
Básicamente, la función de la Capa Transporte es aceptar datos de la Capa Sesión,
segmentarlos si es necesario, pasarlos a la Capa Red, y asegurarse de que la información
llegue correctamente a su destino. La Capa Transporte proporciona entonces un
mecanismo de transferencia de datos de fin a fin que es transparente y confiable para el
Nivel de Sesión y niveles superiores.
De acuerdo con el concepto de estratificación de funciones, a la Capa Transporte no
le interesa si la conmutación es por circuitos o paquetes, ni el medio de transmisión
utilizado (conductores metálicos, fibras ópticas, radio, etc.), ni el tipo de red empleado
(Redes de Gran Area, Redes de Area Local, etc.); a la Capa Transporte sólo le interesa
la calidad de servicio recibido expresada en parámetros como tiempo de respuesta, tasa
de error, velocidad de tráfico (throughput), etc.
5.6. Protocolos de Transporte ISO
Se han definido cinco clases para el protocolo de transporte ISO a fin de manejar tanto
los diferentes tipos de transferencia de datos que podrían esperarse sobre una conexión
de transporte, como la amplia variedad de redes que podrían estar disponibles para
proporcionar los servicios de red.
Clases de Protocolo de Transporte ISO
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Clase 0. Es la más sencilla, no tiene repercusión sobre el sistema de red.
Clase 1. Añade recuperación de error a redes inestables e inseguras.
Clase 2. Posee todas las funciones de la Clase 0 más multiplexamiento.
Clase 3. Combina la recuperación de error y multiplexamiento.
Clase 4. Añade facilidades para detectar errores y datos fuera de secuencia
La Capa Transporte es tangible a la capa destino. Esto quiere decir que un
programa en el terminal transmisor tiene una conversación con un programa similar en
el terminal de destino. En las capas inferiores, los protocolos son entre cada terminal y
sus vecinos adyacentes.
Además de multiplexar varias cadenas de mensajes en un canal, la Capa de
Transporte debe encargarse de establecer y terminar conexiones en la red. Esto
involucra algún tipo de mecanismo de numeración o de nombramiento, para que un
proceso en un terminal tenga una manera o método para describir con quién desea
conversar.
Esta representación en forma de pila, en la que cada capa reposa sobre la anterior
suele llamarse pila de protocolos o simplemente pila.
En una capa no se define un único protocolo sino una función de comunicación de
datos que puede ser realizada por varios protocolos. Así, por ejemplo, un protocolo de
transferencia de ficheros y otro de correo electrónico facilitan, ambos, servicios de
usuario y son ambos parte de la capa de aplicación.
Cada protocolo se comunica con su igual en la capa equivalente de un sistema
remoto. Cada protocolo solo ha de ocuparse de la comunicación con su gemelo, sin
preocuparse de las capas superior o inferior. Sin embargo, también debe haber acuerdo
en como pasan los datos de capa en capa dentro de un mismo sistema, pues cada capa
esta implicada en el envío de datos.
Las capas superiores delegan en las inferiores para la transmisión de los datos a
través de la red subyacente. Los datos descienden por la pila, de capa en capa, hasta que
son transmitidos a través de la red por los protocolos de la capa física. En el sistema
remoto, irán ascendiendo por la pila hasta la aplicación correspondiente.
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La ventaja de esta arquitectura es que, al aislar las funciones de comunicación de la
red en capas, minimizamos el impacto de cambios tecnológicos en el juego de
protocolos, es decir, podemos añadir nuevas aplicaciones sin cambios en la red física y
también podemos añadir nuevo hardware a la red sin tener que reescribir el software de
aplicación.
5.7. Aproximación al modelo de arquitectura de los protocolos TCP/IP
El modelo de arquitectura de estos protocolos es mas simple que el modelo OSI,
como resultado de la agrupación de diversas capas en una sola o bien por no usar alguna
de las capas propuestas en dicho modelo de referencia.
Así, por ejemplo, la capa de presentación desaparece pues las funciones a definir en
ellas se incluyen en las propias aplicaciones. Lo mismo sucede con la capa de sesión,
cuyas funciones son incorporadas a la capa de transporte en los protocolos TCP/IP.
Finalmente la capa de enlace de datos no suele usarse en dicho paquete de protocolos.
De esta forma nos quedamos con una modelo en cuatro capas, tal y como se ve en
la figura 10.
Figura 10. Diferencias entre el Modelo TCT/IP y el ISI/OSI
Al igual que en el modelo OSI, los datos descienden por la pila de protocolos en el
sistema emisor y la escalan en el extremo receptor. Cada capa de la pila añade a los
datos a enviar a la capa inferior, información de control para que el envío sea correcto.
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Esta información de control se denomina cabecera, pues se coloca precediendo a los
datos. A la adición de esta información en cada capa se le denomina encapsulación.
Cuando los datos se reciben tiene lugar el proceso inverso, es decir, según los datos
ascienden por la pila, se van eliminando las cabeceras correspondientes (figura 11).
Figura 11. Trama de datos del modelo TCT/IP
Cada capa de la pila tiene su propia forma de entender los datos y, normalmente,
una denominación especifica que podemos ver en la figura 13. Sin embargo, todos son
datos a transmitir, y los términos solo nos indican la interpretación que cada capa hace
de los datos.
TCP
UDP
Capa de Aplicación
Flujo
Mensaje
Capa de Transporte
Segmento
Paquete
Capa de Internet
Datagrama
Datagrama
Trama
Trama
Capa de Acceso a la Red
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Figura 13 Denominación especifica de cada capa de los datos para TCP/IP
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