21 DE NOVIEMBRE DE 2021 TEORIA UNIDAD 5 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICACIONES CRISTIAN FLORES AGUERO INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR ZACATECAS NORTE 5.1 Investigar el origen del estándar OSI y su impacto en la construcción de arquitecturas de red El estándar OSI es un modelo de referencia para los protocolos de red de arquitecturas en capas creado en 1984 por la Organización Internacional de Normalización (ISO, International Organization for Standardization). A principios de 1980 el desarrollo de redes originó desorden en muchos sentidos. Se produjo un enorme crecimiento en la cantidad y tamaño de las redes. Las empresas empezaron a tener muchas dificultades en el intercambio de información por no tener compatibilidad en las implementaciones y las especificaciones de las redes que utilizaban; para solucionar este problema la ISO investigo sobre los modelos de conexión, la arquitectura de sistemas de red (Systems Network Architecture, SNA) y TCP/IP consiguiendo un conjunto de reglas aplicables deforma general a todas las redes. Con base en esta investigación, la ISO desarrolló un modelo de red que ayuda a los fabricantes a crear redes que sean compatibles con otras redes. El modelo de referencia OSI se ha convertido en el modelo principal para las comunicaciones por red, el modelo OSI se considera la mejor herramienta disponible para enseñar cómo enviar y recibir datos a través de una red. Esta arquitectura 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. 5.2 Analizar las funciones de cada capa del modelo OSI. Las capas del modelo OSI son 7: 7. Capa de aplicación Esta es la única capa que interactúa directamente con los datos del usuario. Las aplicaciones de software, como navegadores web y clientes de correo electrónico, dependen de la capa de aplicación para iniciar comunicaciones. Sin embargo, debe quedar claro que las aplicaciones de software cliente no forman parte de la capa de aplicación; más bien, la capa de aplicación es responsable de los protocolos y la manipulación de datos de los que depende el software para presentar datos significativos al usuario. Los protocolos de la capa de aplicación incluyen HTTP, así como también SMTP (el Protocolo simple de transferencia por correo electrónico, uno de los protocolos que permiten las comunicaciones por este medio). 6. Capa de presentación Esta capa es principalmente responsable de preparar los datos para que los pueda usar la capa de aplicación; en otras palabras, la capa 6 hace que los datos se preparen para su consumo por las aplicaciones. La capa de presentación es responsable de la traducción, el cifrado y la compresión de los datos. Dos dispositivos de comunicación que se conectan entre sí podrían estar usando distintos métodos de codificación, por lo que la capa 6 es la responsable de traducir los datos entrantes en una sintaxis que la capa de aplicación del dispositivo receptor pueda comprender. Si los dispositivos se comunican a través de una conexión cifrada, la capa 6 es responsable de añadir el cifrado en el extremo del emisor, así como de decodificar el cifrado en el extremo del receptor, para poder presentar a la capa de aplicación datos descifrados y legibles. Después, la capa de presentación es también la encargada de comprimir los datos que recibe de la capa de aplicación antes de ser enviados a la capa 5. Esto ayuda a mejorar la velocidad y la eficiencia de la comunicación mediante la minimización de la cantidad de datos que serán transferidos. 5. Capa de sesión La capa de sesión es la responsable de la apertura y cierre de comunicaciones entre dos dispositivos. Ese tiempo que transcurre entre la apertura de la comunicación y el cierre de esta se conoce como sesión. La capa de sesión garantiza que la sesión permanezca abierta el tiempo suficiente como para transferir todos los datos que se están intercambiando; tras esto, cerrará sin demora la sesión para evitar desperdicio de recursos. La capa de sesión también sincroniza la transferencia de datos utilizando puntos de control. Por ejemplo, si un archivo de 100 megabytes está transfiriéndose, la capa de sesión podría fijar un punto de control cada 5 megabytes. En caso de desconexión o caída tras haberse transferido, por ejemplo, 52 megabytes, la sesión podría reiniciarse a partir del último punto de control, con lo cual solo quedarían unos 50 megabytes pendientes de transmisión. Sin esos puntos de control, la transferencia en su totalidad tendría que reiniciarse desde cero. 4. Capa de transporte La capa 4 es la responsable de las comunicaciones de extremo a extremo entre dos dispositivos. Esto implica, antes de proceder a ejecutar el envío a la capa 3, tomar datos de la capa de sesión y fragmentarlos seguidamente en trozos más pequeños llamados segmentos. La capa de transporte del dispositivo receptor es la responsable luego de rearmar tales segmentos y construir con ellos datos que la capa de sesión pueda consumir. La capa de transporte es también la responsable del control de flujo y del control de errores. El control de flujo sirve para determinar la velocidad óptima de transmisión que garantice que un emisor con velocidad de conexión alta no apabulle a un receptor cuya conexión sea lenta. La capa de transporte realiza un control de errores en el extremo receptor consistente en asegurarse de que todos los datos recibidos estén completos, y solicitará el reenvío en caso de que no. 3. Capa de red La capa de red es la responsable de posibilitar las transferencias de datos entre dos redes diferentes. Si los dos dispositivos que se comunican están en la misma red, entonces no hará falta esta capa de red. La capa de red lo que hace es fragmentar, en el dispositivo emisor, los datos de la capa de transporte en unidades más pequeñas llamadas paquetes y rearmarlos después en el dispositivo receptor. La capa de red también busca el mejor camino físico para que los datos lleguen a su destino, esto se conoce como enrutar. 2. Capa de enlace de datos La capa de enlace de datos es muy similar a la capa de red, salvo que lo que hace es facilitar la transferencia de datos entre dos dispositivos ubicados en una MISMA red. La capa de enlace de datos toma los paquetes de la capa de red y los rompe en trozos más pequeños denominados tramas. Al igual que la capa de red, la capa de enlace de datos es también la responsable del control de flujo y de errores respecto de esa comunicación dentro de la red (la capa de transporte solo realiza esto último respecto de comunicaciones entre redes). 1. Capa física Esta capa incluye los dispositivos físicos que participan en la transferencia de datos, como los cables. Se trata también de la capa en la que los datos se convierten en una secuencia de bits, que es una serie de unos y ceros. La capa física de ambos dispositivos debe consensuar además una convención de señales que permita distinguir los unos de los ceros en ambos dispositivos. 5.3 Analizar la arquitectura TCP/IP para identificar los estándares utilizados en cada una de sus capas. La arquitectura de protocolos TCP/IP está basada en un modelo conceptual de cuatro capas conocido como el modelo DARPA, nombre de la agencia gubernamental de EE.UU. que desarrolló inicialmente el protocolo TCP/IP. Las cuatro capas del modelo DARPA son: • • • • Aplicación Transporte Internet interfaz de red Cada capa de la arquitectura de protocolos TCP/IP corresponde a una o más capas del modelo de siete capas OSI o de Interconexión de sistemas abiertos (Open Systems Interconnection en inglés). Capa de aplicación La capa de aplicación proporciona a las aplicaciones la capacidad de acceder a los servicios de las demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos. Existen muchos protocolos de capa de aplicación y continuamente se están desarrollando nuevos. En esta arquitectura de protocolos, los de capa de aplicación más ampliamente conocidos son los utilizados para el intercambio de información de los usuarios: • Hypertext Transfer Protocol (HTTP): se utiliza para transferir archivos que componen las páginas Web de la World Wide Web. • File Transfer Protocol (FTP): se utiliza para la transferencia interactiva de archivos. • Simple Mail Transfer Protocol (SMTP): se utiliza para la transferencia de mensajes de correo electrónico y archivos adjuntos. • Telnet: es un protocolo de emulación de terminal, se utiliza para iniciar la sesión de forma remota en máquinas de la red. Además, dentro de la arquitectura de protocolos TCP/IP, estos otros protocolos de capa de aplicación ayudan a facilitar el uso y la gestión de redes TCP/IP: • Domain Name System (DNS): se utiliza para resolver un nombre de host a una dirección IP. • Routing Information Protocol (RIP): es un protocolo de enrutamiento que los enrutadores utilizan para intercambiar información de enrutamiento en una red IP. • Simple Network Management Protocol (SNMP): se utiliza entre una consola de gestión de red y dispositivos de red (routers, bridges, hubs inteligentes) para recoger e intercambiar información de gestión de la red. Algunos ejemplos de interfaces de capa de aplicación para aplicaciones TCP/IP son los sockets de Windows y NetBIOS. Los sockets de Windows proporcionan una interfaz de programación de aplicaciones estándar (API). NetBIOS es una interfaz estándar para el acceso a los servicios de protocolo, tales como sesiones, datagramas, y resolución de nombres. Capa de transporte La capa de transporte de esta arquitectura de protocolos es responsable de proporcionar a la capa de aplicación, servicios de sesión y de comunicación de datagramas. Los protocolos básicos de la capa de transporte son: • Transmission Control Protocol (TCP): proporciona un servicio de comunicaciones fiable orientado a la conexión uno a uno. TCP es responsable del establecimiento de una conexión TCP, la secuencia y el acuse de recibo de los paquetes enviados, y la recuperación de paquetes perdidos durante la transmisión. • User Datagram Protocol (UDP): proporciona una conexión, uno a uno o uno a muchos poco fiable. Por eso UDP se utiliza cuando la cantidad de datos a transferir es pequeña y no se desea la sobrecarga que supone establecer una conexión TCP o cuando las aplicaciones o protocolos de capa superior proporcionan una entrega fiable. Capa de Internet La capa de Internet de esta arquitectura de protocolos es responsable de las funciones de direccionamiento, empaquetado y enrutamiento. Los protocolos básicos de la capa de Internet son: • Internet Protocol (IP): es un protocolo enrutable responsable del direccionamiento IP, enrutamiento y fragmentación y reensamblado de paquetes. • Address Resolution Protocol (ARP): es responsable de la resolución de la dirección de la capa de Internet a la dirección de la capa de interfaz de red, tales como una dirección de hardware. • Internet Control Message Protocol (ICMP): es responsable de proporcionar funciones de diagnóstico y notificación de errores debidos a la entrega sin éxito de paquetes IP. • Internet Group Management Protocol (IGMP): es responsable de la gestión de grupos de multidifusión IP. Capa de interfaz de red La capa de interfaz de red de esta arquitectura de protocolos (también llamada capa de acceso de red) es responsable de la colocación de paquetes TCP/IP en la red y de la recepción de paquetes TCP/IP de fuera la red. TCP/IP fue diseñado para ser independiente del método de acceso a la red, el formato y el medio. De esta manera, TCP/IP se puede utilizar para conectar diferentes tipos de red. Estas incluyen tecnologías LAN como las tecnologías Ethernet y Token Ring, y WAN tales como X.25 y Frame Relay. Su independencia de cualquier tecnología de red específica da a TCP/IP la capacidad de adaptarse a las nuevas tecnologías tales como modo de transferencia asíncrono o Asynchronous Transfer Mode (ATM). 5.4 Identificar las diferencias y coincidencias del modelo OSI y TCP/IP mediante un cuadro comparativo.
