Redes- jerarquías de protocolos.ppt
- 2. Bibliografía recomendada • Redes de Computadores. Tanenbaum, A.S. 4ª ed. Ed Pearson. Capítulo 1 • Comunicaciones y Redes de Computadores Stallings, W. 7ª ed. Ed.Prentice Hall Capítulo 1.
- 3. Redes: jerarquías de protocolos • Para simplificar el proceso de desarrollo de sistemas de comunicaciones se han realizado una serie de acuerdos • Las redes se organizan en un conjunto de capas o niveles
- 4. Redes: jerarquías de protocolos • Acuerdos • La capa N ofrece servicios a la N+1 y solicita servicios a la N-1 • Las entidades que abarcan las capas correspondientes al nivel N en diferentes máquinas se llaman iguales • Los iguales de nivel N mantienen una “conversación” a través del protocolo de capa N • La lista de protocolos utilizados en una arquitectura (un protocolo por capa) se conoce como pila de protocolos
- 5. Redes: jerarquías de protocolos • Cont. acuerdos • Entre cada par de capas adyacentes existe una interfaz que define qué operaciones y servicios ofrece la capa inferior a la superior • Un conjunto de capas y protocolos se conoce como una arquitectura de red • Las arquitecturas de red de los sistemas abiertos están estandarizadas
- 6. Mensajes y jerarquías de protocolos. Encapsulamiento • El mensaje de nivel N encapsula al mensaje de nivel N+1 y le añade encabezados u otro tipo de información necesaria para llevar a cabo el protocolo de nivel N • Ninguno de los encabezados de las capas inferiores llega a la capa N
- 7. Mensajes y jerarquías de protocolos • Diferencia entre las comunicaciones virtual y real – Las comunicaciones se producen en vertical entre niveles adyacentes a través de las interfaces de los niveles – La única comunicación “horizontal” (remota) real se produce en el medio de transmisión
- 8. Mensajes y jerarquías de protocolos • Conceptualmente, las capas ven “como si” la comunicación fuera horizontal entre iguales – el mensaje de la capa N del extremo izquiero es recibido sin alteración por la capa N del extremo derecho • Al utilizar esta abstracción de comunicación “virtual” entre iguales, se simplifica enormemente el diseño de redes
- 9. Mensajes y jerarquías de protocolos E1 EN-2 EN-1 EN … Capa N Capa N-1 Capa N-2 Capa 1 Aplicaciones de usuario Capa N Capa N-1 Capa N-2 Capa 1 Aplicaciones de usuario … …
- 10. Servicios básicos ofrecidos por las capas • Servicio orientado a conexión • Servicio no orientado a conexión
- 11. Servicio orientado a conexión • Capa N ofrece un servicio orientado a conexión, el protocolo de nivel N debe garantizar el envío “como si” hubiese un “tubo” entre los iguales remotos • El emisor empuja objetos (bits) por un extremo y el receptor los toma por el otro • Se conserva el orden en que se han enviado los objetos (bits) • Esquema similar al utilizado en las comunicaciones telefónicas Datos 1 Datos 2 Datos 3 Capa N Capa N Implementación oculta de un servicio de envío de datos orientado a conexión
- 12. Servicio orientado a conexión • Se requiere información para identificar la conexión con la cual los datos están asociados • Servicio confiable y secuencial • Fases: – Establecer la conexión – Transferencia de datos – Terminar la conexión Datos 1 Datos 2 Datos 3 Capa N Capa N Implementación oculta de un servicio de envío de datos orientado a conexión
- 13. Servicio no orientado a conexión • Capa N ofrece un servicio no orientado a conexión • El protocolo de nivel N debe proporcionar primitivas para el envío de mensajes • Cada mensaje contiene la dirección de su destinatario y viaja de manera independiente por la red • No tiene por qué conservarse el orden de envío de mensajes Datos 1 Datos 2 Datos 3 Capa N Capa N Implementación oculta de un servicio de envío de datos no orientado a conexión
- 14. Servicio no orientado a conexión • No es necesario el establecimiento de conexión alguna • No es un servicio confiable • Esquema similar al utilizado en el envío postal Datos 1 Datos 2 Datos 3 Capa N Capa N Implementación oculta de un servicio de envío de datos no orientado a conexión
- 15. Ejemplos de servicios • Flujo fiable de bytes – Orientado a conexión: Sí – Pérdida de bytes: No – Ejemplo: Envío de un fichero de datos a través de la red • Conexión no confiable – Orientado a conexión: Sí – Pérdida de bytes: Sí – Ejemplo: Voz digitalizada
- 16. Ejemplos de servicios • Datagrama no confiable – Orientado a conexión: No – Pérdida de mensajes: Sí – Ejemplo: Correo electrónico no fiable • Solicitud-respuesta – Orientado a conexión: No – Pérdida de mensajes: No – Ejemplo: Solicitud a una base de datos
- 17. Relación entre servicios y protocolos • Servicio: Conjunto de primitivas (operaciones) que una capa proporciona a la capa que está sobre ella • Protocolo: Conjunto de reglas que rigen el formato y el significado de los paquetes o mensajes que se intercambian las entidades iguales en una capa
- 18. Relación entre servicios y protocolos Capa N Servicio proporcionado por la capa N Capa N +1 Capa N Capa N +1 Protocolo de nivel N que Implementa los servicios Proporcionados por la capa N •El servicio define qué operaciones se pueden realizar pero no indica cómo se realizaran esas operaciones •El servicio está relacionado con la interfaz (interacción) entre capas contiguas
- 19. Relación entre servicios y protocolos Capa N Servicio proporcionado por la capa N Capa N +1 Capa N Capa N +1 Protocolo de nivel N que Implementa los servicios Proporcionados por la capa N • Las entidades de nivel N utilizan un protocolo para implementar los servicios que ofrecen • Los protocolos están relacionados con la comunicación entre iguales remotos
- 20. Unidad de datos de protocolo (PDU) • Elementos de comunicación que intercambian entidades del mismo nivel. • El formato PDU lo define el protocolo de comunicación. Capa N Capa N +1 Capa N Capa N +1 Unidad de datos de protocolo (PDU)
- 21. Sentido de comunicación • Sentido del flujo de información – Simplex: Unidireccional – Semidúplex (Half-duplex): Bidireccional alternada – Dúplex (Full-duplex): Bidireccional simultanea
- 23. Modelos de referencia • OSI (Open Systems Interconnection) – Desarrollado y propuesto por el ISO (International Organization for Standardization) en 1970 – Describe un modelo de 7 capas para la interconexión de sistemas abiertos – OSI es un modelo de referencia pero no es una arquitectura de red
- 24. Modelo OSI Presentación Aplicación Sesión Transporte Red Enlace Física 1 2 3 4 5 6 7 Presentación Aplicación Sesión Transporte Red Enlace Física Protocolo de aplicación Protocolo de presentación Protocolo de sesión Protocolo de transporte Protocolo de red Protocolo de enlace Protocolo físico
- 25. Modelo OSI Presentación Aplicación Sesión Transporte Red Enlace Física 1 2 3 4 5 6 7 Presentación Aplicación Sesión Transporte Red Enlace Física Segmentos Paquetes Tramas Bits • Unidad de datos de protocolo (PDU)
- 26. Protocolos • Capa 7: Nivel de aplicación – SNMP, SMTP, NNTP, FTP, SSH, HTTP, SMB/CIFS, NFS, Telnet, IRC, ICQ, POP3, IMAP. • Capa 6: Nivel de presentación – ASN.1. • Capa 5: Nivel de sesión – NetBIOS, RPC, SSL. • Capa 4: Nivel de transporte – TCP, UDP, SPX. • Capa 3: Nivel de red – ARP, RARP, IP (IPv4, IPv6), X.25, ICMP, IGMP, NetBEUI, IPX, Appletalk. • Capa 2: Nivel de enlace de datos – Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM, HDLC. • Capa 1: Nivel físico – Cable coaxial, Cable de fibra óptica, Cable de par trenzado, Microondas, Radio, Palomas mensajeras, RS-232.
- 27. Modelo OSI • Nivel Físico (1) – transmite y recibe bits – especificaciones mecánicas y eléctricas para usar el medio – estructura física de la red (topología) – especifica cables, conectores y otros componentes – detecta colisión de datos – establece, mantiene y desconecta enlaces físicos
- 28. Modelo OSI • Nivel de Enlace de Datos (2) – divide los datos (paquetes) en marcos (frames) – identifica los dispositivos en la red – proporciona una transferencia de datos fiable – añade bits para la detección / corrección de errores – controla el acceso y uso del canal – define la topología lógica
- 29. Modelo OSI • Nivel de Enlace de Datos (2) – resuelve problemas de pérdida, daño y duplicación de frames – añade símbolos para indicar el principio y el final del mensaje – servicios de conexión o desconexión – soporta IEEE MAC y LLC
- 30. Modelo OSI • División de la Capa de Enlace (2) – Control de Acceso al Medio (Media Access Control) • Controla el acceso cuando múltiples dispositivos comparten el mismo medio – Control de Enlace Lógico (Logical Link Control) • Establece y mantiene el enlace entre dispositivos
- 31. Modelo OSI • Formas de Control de Acceso al Medio – Contención – Pase de Señal o testigo (Token Passing) – Encuesta (Polling)
- 33. Contención • Contención – Buena si se usa hasta un 30% del ancho de banda – Excelentes resultados a bajo coste – Las colisiones se incrementan con el # de computadoras en la red – Todas las computadoras son iguales – Probabilística
- 35. Encuesta • Acceso determinístico (tareas críticas en tiempo) • Prioridades asignadas • No hay colisiones • Introduce un punto simple de fallo • Gasto de tiempo y ancho de banda por encuestas innecesarias
- 36. Control de Enlace Lógico • Mantiene direcciones de dispositivos que permiten enviar mensajes a uno en particular • Direcciones físicamente grabadas por los fabricantes (Ethernet, Token). MAC Address • 00 : 1B : 85 : 12 : E3 : 08 Consecutivo Fabricante
- 37. Modelo OSI • Nivel de Red (3) – encamina paquetes a redes especificas dentro de una red de redes – encamina paquetes a procesos específicos corriendo sobre el dispositivo destino usualmente denominados Puertos y Sockets – divide los mensajes enviados en paquetes y se ocupa de la secuenciación
- 38. Modelo OSI • Nivel de Red (3) – realiza control de congestión y flujo de datos – proporciona un circuito virtual o servicios “datagram” (connection oriented, connectionless) – envía mensajes en el orden correspondiente – controla la interconexión
- 39. Modelo OSI • Nivel de Transporte (4) – establece una sesión fiable de envío directo (detección de errores y recuperación), una vez que la conexión se ha establecido – fragmentación del mensaje en paquetes – transmisión simultánea de sesiones diferentes con un mismo origen y un mismo destino (multiplexing)
- 40. Modelo OSI • Nivel de Transporte (4) – crea distintas conexiones en la red – controla la calidad del servicio – disgrega y reúne los mensajes – controla el flujo de datos
- 41. Modelo OSI • Nivel de Sesión (5) – Maneja los diálogos entre dos computadoras estableciendo, administrando y terminando las comunicaciones
- 42. Control del Dialogo Transmisión en una dirección (Alarmas de fuego) Transmisión en dos direcciones alternada (Radioaficionados) Transmisión simultanea en dos direcciones (Teléfono) Alarma de humo Estación de bomberos Persona Persona Persona Persona Semidúplex Dúplex Simplex
- 43. Control del Dialogo • Administración de la Sesión – Una sesión es un diálogo formal entre un solicitante de un servicio y el proveedor • Establecimiento de la conexión • Transferencia de datos • Liberación de la conexión
- 44. Modelo OSI • Establecimiento de la conexión – Especificación de servicios requeridos – Autenticación – Negociación de protocolos – Notificación del Identificador de Conexión – Establecimiento del control del dialogo, reconocimiento y retransmisión
- 45. Modelo OSI • Transferencia de datos – Intercambio de reconocimientos y otros datos de control para el manejo del diálogo – Incorporación de protocolos para recomenzar diálogos interrumpidos siempre que la conexión no haya sido liberada
- 46. Modelo OSI • Nivel de Presentación (6) – La capa de presentación atiende la sintaxis o reglas gramaticales necesarias para la comunicación entre computadoras – El nombre ha causado considerable confusión al creerse que esta capa presenta datos al usuario y realmente lo que presenta es un formato uniforme de datos a la capa de aplicación
- 47. Modelo OSI • Nivel de Presentación (6) – Orden de los datos, seguridad, compresión y conversión de código – se asegura de que los datos siguen el código estándar (ASCII) – Conversión de ficheros entre plataformas
- 48. Modelo OSI • Nivel de Aplicación (7) – A la capa de aplicación le concierne el proveer servicios sobre la red. – Estos servicios incluyen Servicios de Transferencia de Ficheros, Servicios de Impresión, Servicios de Correo Electrónico, etc. • No es responsable de correr aplicaciones de usuario tales como procesadores de textos, lenguajes, etc.
- 49. Modelo de 3 Niveles • de OSI de 7 niveles a la aplicación en 3 niveles – Perspectiva desde un integrador de sistemas Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace de Datos Físico Servicios de Red Protocolos de Red Infraestructura de Red