CONCEPTOS BÁSICOS Arquitecturas de Red 1. INTRODUCCIÓN El modelo de capas de una red surgió como respuesta al problema de que cada fabricante implementaba su propia solución de red y muchas veces era incompatible con el hardware de otros fabricantes. El modelo de capas es una abstracción de una red en la que segmentamos o dividimos una conexión en capas independientes una de otra para descomponer el sistema en partes más pequeñas, más fáciles de analizar y de resolver. Cada capa recibe los datos de la capa superior o inferior, los procesa y se los devuelve a la siguiente capa. En este tema estudiaremos el modelo OSI (Modelo de interconexión de sistemas abiertos, en inglés, Open Systems Interconnection), el cual es un modelo de referencia para los protocolos de la red. Del mismo modo también estudiaremos el modelo TCP/IP. En el modelo de referencia OSI se pueden distinguir tres características fundamentales: ● Arquitectura, en la cual se definen los aspectos básicos de los sistemas abiertos. ● Servicios, proporcionados por un nivel a sus niveles adyacentes. ● Protocolo. Forma en que se conectan, se comunican o transfieren datos de dos puntos, denominados origen y destino 1 SMYR: Redes Locales CONCEPTOS BÁSICOS Arquitecturas de Red 2. MODELO OSI Las redes de ordenadores impusieron la necesidad de diseñar sistemas de comunicaciones capaces de interconectar equipos de fabricantes y de características distintas. Hace tiempo cada fabricante tenía su propia arquitectura y no había compatibilidad. A finales de los años 70, el ISO (Institute of Standard Organization) elaboró un estándar para la interconexión de sistemas, y lo expresó en el Modelo Referencia OSI (Open Systems Interconnect) que fue aprobado en 1983-84 (10 años después que el TCP/IP). La finalidad de este modelo era servir de base en la implementación de comunicaciones de datos entre diferentes sistemas sin tener para ello que recurrir a cambios de la lógica y fundamentos del hardware o software. Estas normas internacionales fueron acatadas por la mayor parte de los fabricantes de estándares de redes de ordenadores. El modelo OSI está construido en 7 capas o niveles. Cada uno de estos niveles es realizado por una parte de hardware y/o software del sistema: En la jerarquía de capas de OSI los niveles superiores (de la capa 7 a la 5) están más próximos al usuario y tienen un nivel de abstracción mayor. Se dice que son capas orientadas a la aplicación o al usuario. 2 SMYR: Redes Locales CONCEPTOS BÁSICOS Arquitecturas de Red Los niveles inferiores en cambio están más próximos a la red (capas de la 1 a la 3). De hecho, la capa física se ocupa del hardware. El nivel de transporte es un nivel de transición entre los niveles orientados a red y los orientados a las aplicaciones. ● NIVEL FÍSICO (Capa 1): Es el responsable de la conexión de un dispositivo a la red. Se encarga de la transmisión de información a través de ella; ya sea un medio guiado (un cable) o un medio no guiado (inalámbrico). Cables, conectores pertenecen a esta capa. ● NIVEL DE ENLACE (Capa 2): Se encarga del direccionamiento físico, acceso al medio, la detección de errores, la distribución ordenada de tramas y del control de flujo. Es aquí donde se preparan los datos mediante unas señales de inicio y final de cada paquete, para después transmitirlos a través del nivel 1 (físico). En la capa de enlace se encuentran las MAC de las NICs. Los switches pertenecen a esta capa. ● NIVEL DE RED (Capa 3): Esta capa se encarga del direccionamiento lógico (incluyendo la dirección lógica del origen y del destino) y del enrutamiento (los routers se encargan de enviar los paquetes de datos por las rutas más adecuadas de manera que se evite la congestión de la red). El principal dispositivo de esta capa es el router switches de nivel 3 (L3). ● NIVEL DE TRANSPORTE (Capa 4): Se encarga de la conexión de extremo a extremo y de la fiabilidad de los datos (que la información llegue a su destino libre de errores). En esta capa se encuentran los protocolos UDP y TCP. ● NIVEL DE SESIÓN (Capa 5): 3 SMYR: Redes Locales CONCEPTOS BÁSICOS Arquitecturas de Red Comunicación entre dispositivos de la red. Establece, administra y termina sesiones entre aplicaciones. En esta capa se encuentran los protocolos EPC, TCP, NetBios. ● NIVEL DE PRESENTACIÓN (Capa 6): Representación de los datos. Los datos llegan mediante una u otra codificación, dependiendo del sistema que los trate, y este nivel los traduce para que el usuario pueda verlos y comprenderlos. En esta capa se realiza el cifrado o descifrado de datos. ● NIVEL DE APLICACIÓN (Capa 7): Se encarga de la comunicación de la aplicación y la red. Son los servicios de la red ofrecidos a las aplicaciones. Servicios como correo electrónico (POP y SMTP), transferencia de ficheros (FTP),… El siguiente gráfico muestra el flujo de información entre capas. 4 SMYR: Redes Locales CONCEPTOS BÁSICOS Arquitecturas de Red 3. CONCEPTO DE PUERTO Podemos distinguir en dos tipos de puerto, físico o lógico. PUERTO FÍSICO: Son las conexiones directas o indirectas que tiene la placa base. Por ejemplo, un puerto USB o un puerto paralelo para impresoras. PUERTO LÓGICO. Interfaz de comunicación de un programa con el exterior a través de una red. Hay un total de 65.535 puertos lógicos, algunos definibles para cada aplicación y otros reservados para el sistema operativo. Esta comunicación puede ser de dos tipos: 1. Comunicación fiable que garantice que toda la información que se envía llega a su destino o de lo contrario se responda con que no ha sido efectiva. Este tipo de comunicación en el conjunto de protocolos TCP/IP se llama comunicación o conexión TCP. Está orientado a la conexión y se utiliza en el nivel 4 de OSI. 2. Una comunicación no fiable en la que la información se envía sin garantizar que llega a su destino y por tanto, el emisor nunca sabe qué ha pasado con ella. Este tipo de comunicación en el conjunto de protocolos TCP/IP se llama comunicación o conexión UDP. Está orientado a la conexión y se utiliza en el nivel 4 de OSI. Es una comunicación más rápida. HTTP. HyperText Trasfer Protocol es el encargado de permitir y efectuar la transferencia o transporte de un determinado tipo de información denominada "páginas Web" entre dos equipos de una 5 SMYR: Redes Locales CONCEPTOS BÁSICOS Arquitecturas de Red red de la familia de protocolos TCP/IP. Su protocolo de base es el TCP a través del puerto predeterminado 80. FTP. File Transfer Protocol es el encargado de permitir y efectuar la transferencia de ficheros contenidos en los equipos que se comunican entre sí con dicho protocolo. Su protocolo de base es el TCP a través del puerto predeterminado 21. DHCP. Dynamic Host Configuration Protocol - Protocolo Configuración Dinámica de Servidor) es un protocolo de red que permite a los nodos de una red IP obtener sus parámetros de configuración automáticamente. Su protocolo de base es el UDP a través del puerto predeterminado 67. DNS. Domain Name System. Es un sistema utilizado en Internet para convertir los nombres de los dominios y de sus nodos de red publicados abiertamente en direcciones IP. Su protocolo de base es el UDP a través del puerto predeterminado 53. POP. Post Office Protocol, Protocolo de oficina de correo, permite a los usuarios de correo electrónico descargar en sus equipos clientes todos los mensajes que reciben de los demás (correo entrante) y que se almacenan en un equipo lejano denominado servidor de correo entrante. Su protocolo de base es el TCP a través del puerto predeterminado 110. SMTP. Simple Mail Transfer Protocol o Protocolo de transferencia simple, permite a los usuarios de correo electrónico enviar desde sus equipos clientes mensajes a otros usuarios (correo saliente) y que se almacenan en un equipo lejano denominado servidor de correo SMTP o de correo saliente. Su protocolo de base es el TCP a través del puerto predeterminado 25. 6 SMYR: Redes Locales CONCEPTOS BÁSICOS Arquitecturas de Red 4. DISPOSITIVOS CAPAS DE INTERCONEXIÓN ENTRE Podemos encontrar los siguientes dispositivos para interconectar las diferentes capas o niveles del modelo OSI: ● Repetidor: Actúan a nivel físico, sólo regeneran la señal, solo tienen una entrada y una salida. Se encuentran en la capa 1. ● Hub o Concentrador: Repetidor con varios puertos de entrada y salida. Se encuentran en la capa 1. ● Puente: Analiza tramas, se sitúa en el nivel de enlace de la arquitectura OSI. Tiene pocas entradas, entre 2 y 4. Se encuentran en la capa 2. ● Switch: Analiza tramas, se sitúa en el nivel de enlace de la arquitectura OSI. Los hay de dos tipos: no programables y programables (que permiten hacer VLANS). Se encuentran en la capa 2 los no programables y en la 3 los programables (L3). ● Router: Conectan redes distintas. Se encuentran en la capa 3. ● Pasarela: Une redes y es capaz de traducir protocolos. Hace que redes distintas se puedan comunicar. Se usan en las capas 5, 6 y 7. 7 SMYR: Redes Locales CONCEPTOS BÁSICOS Arquitecturas de Red 5. MODELO TCP/IP Diez años antes de que el modelo OSI apareciera ya existía la familia de protocolos TCP/IP la cual se ajusta a un modelo de capas que no se corresponde exactamente a las capas del modelo OSI. La pila de protocolos TCP/IP está basada en 4 capas: La correspondencia entre el modelo OSI y el TCP/IP es la siguiente: 8 SMYR: Redes Locales CONCEPTOS BÁSICOS Arquitecturas de Red El modelo TCP/IP es un conjunto de protocolos. 9 SMYR: Redes Locales CONCEPTOS BÁSICOS Arquitecturas de Red Resumen: Nombre del servicio que utilizan conexiones TCP Servicio HTTP o Web Servicio SSL (navegación segura ) Servicio FTP Servicio SMTP Servicio POP o POP3 Servicio IMAP Servicio Telnet Servicio IRC Servicio SSH Nombre del servicio que conexiones UDP Servicio TFTP Servicio SNMP Servicio DHCP Servicio DNS Puerto en lado servidor 80 443 20 y 21 25 110 143 23 6667 ( otros) 22 utilizan Puerto en lado servidor 69 161 67 (68 en cliente) 53 10 SMYR: Redes Locales