Modelo OSI y TCP/IPcapaz

INTRODUCCIN

Entre los requerimientos necesarios para un diseo de una red de datos estn:Proporcionar conectividad general de manera robusta, equitativa y econmica para una gran cantidad de computadores.Ser lo suficientemente flexible para evolucionar y ajustarse a los cambios tecnolgicos y a los requerimientos de las nuevas aplicaciones que aparecen constantemente.Para afrontar esta complejidad, los diseadores de redes han creado unos modelos generales usualmente llamados arquitecturas de comunicaciones- que ayudan en el diseo y la implementacin de las redes.NECESIDAD DE LAS ARQUITECTURAS DE COMUNICACIONES

Cuando un sistema se vuelve complejo, el diseador del sistema introduce otro nivel de abstraccin.La idea de una abstraccin es definir un modelo unificador que capture los aspectos importantes del sistema y oculte los detalles de cmo fue implementado.El reto es identificar las abstracciones que simultneamente sean tiles en un amplio nmero de situaciones y, a la vez, puedan ser implementadas eficientemente. MODELO DE CAPAS Y LOS PROTOCOLOS

En sistemas en red, la abstraccin lleva al concepto del modelo de capas.Se comienza con servicios ofrecidos por la capa fsica y luego se adiciona una secuencia de capas, cada una de ellas ofreciendo un nivel de servicios ms abstracto.Un modelo de capas ofrece dos caractersticas interesantes:Descompone el problema de construir una red en partes ms manejables (no es necesario construir un sistema monoltico que hace todo)Proporciona un diseo ms modular (si se quiere colocar un nuevo servicio, slo se debe modificar la funcionalidad de una capa)MODELO DE CAPAS Y LOS PROTOCOLOS

PROCESO DE UN VIAJE AREO COMO UNA SERIE DE PASOStiquete (compra)

equipaje (entrega)

embarque

despegue

Vuelotiquete (recobro)

equipaje (recogida)

desembarque

aterrizaje

VueloRuta de vuelo

PROCESO DE UN VIAJE AREO EN CAPAS DE SERVICIOSEntrega mostrador a mostrador de [personas y equipaje]

Traslado de equipaje: entrega-recogida

Traslado de personas: embarque-desembarque

Traslado de la aeronave: pista a pistaRuta de vuelo desde el origen hasta el destinoCapas: cada capa implementa un servicio a travs de las acciones internas a la capa y solicitando el servicio proporcionado por una capa inferior

IMPLEMENTACIN DISTRIBUIDA DE LA FUNCIONALIDAD DE LAS CAPAStiquete (compra)

equipaje (entrega)

embarque

despegue

Vuelotiquete (recobro)

equipaje (recogida)

desembarque

aterrizaje

VueloSalida AeropuertoLlegada Aeropuertotrfico areo intermedio

Permite trabajar con sistemas complejosuna estructura explcita permite la identificacin de las partes del sistema complejo y la interrelacin entre ellasmodelo de referencia de capas para discusionesla modularidad facilita el mantenimiento y la actualizacin del sistemacambios que se realicen en la implementacin de un servicio de una capa es transparente para el resto del sistemaOTRA VEZ: POR QU UTILIZAR CAPAS?

Qu es OSI?Una sigla: Open Systems InterconnectionConceptualmente: arquitectura general requerida para establecer comunicacin entre computadorasOSI puede verse de dos formas:como un estndarcomo un modelo de referenciaARQUITECTURA OSI

El desarrollo inicial de las redes de computadores fue promovido por redes experimentales como ARPANet y CYCLADES, seguidos por los fabricantes de computadores (SNA, DECnet, etctera).Las redes experimentales se disearon para ser heterogneas (no importaba la marca del computador). Las redes de los fabricantes de equipos tenan su propio conjunto de convenciones para interconectar sus equipos y lo llamaban su arquitectura de redOSI ES UN ESTNDAR

La necesidad de interconectar equipos de diferentes fabricantes se hizo evidente.En 1977, la ISO (International Organization for Standarization) reconoci la necesidad de crear estndares para las redes informticas y cre el subcomit SC16 (Open Systems Interconnection)La primera reunin de ste subcomit se llevo a cabo en marzo de 1978. El modelo de referencia OSI fue desarrollado despus de cerca de 18 meses de discusin. OSI ES UN ESTNDAR

El modelo OSI fue adoptado en 1979 por el comit tcnico TC97 (procesamiento de datos), del cual dependa el subcomit SC16 OSI fue adoptado en 1984 como la norma ISO/IEC 7498. En 1994 fue reemplazado por la versin 2, con algunas correcciones adicionales. La ISO/IEC 7498 tiene 4 partesParte 1: Modelo bsicoParte 2: Arquitectura de seguridadParte 3: Asignacin de nombres y direccionesParte 4: Farmework de gestin de red

OSI ES UN ESTNDAR

El modelo fue desarrollado en colaboracin con la ITU-T (International Telecommunication Union-Telecom sector) y tambin se present como la recomendacin X.200 de la ITU.Especificaciones ms detalladas estn descritas en las recomendaciones X.211-X.217bis. Estos documentos adicionales son similares a los RFCs para protocolos individuales.OSI ES UN ESTNDAR

OSI es un modelo de referencia que muestra como debe transmitirse un mensaje entre nodos en una red de datosEl modelo OSI tiene 7 niveles de funcionesNo todos los productos comerciales se adhieren al modelo OSISirve para ensear redes y en discusiones tcnicas (resolucin de problemas).OSI COMO MODELO DE REFERENCIA

La idea principal en el modelo OSI es que el proceso de comunicacin entre dos usuarios en una red de telecomunicaciones puede dividirse en niveles (capas) En el proceso de comunicacin cada nivel pone su granito de arena: el conjunto de funciones que ese nivel sabe hacer. EN QU SE FUNDAMENTA OSI?

Los usuarios que participan en la comunicacin utilizan equipos que tienen instaladas las funciones de las 7 capas del modelo OSI (o su equivalente)En el equipo que enva:El mensaje baja a travs de las capas del modelo OSI. En el equipo que recibe:El mensaje sube a travs de las capas del modelo OSICMO OPERA EL MODELO OSI?

OPERACIN: 1 APROXIMACINEn la vida real, las 7 capas de funciones del modelo OSI estn normalmente construidas como una combinacin de:1. Sistema Operativo (Windows XP, Win2003, Mac/OS Unix)2. Aplicaciones (navegador, cliente de correo, servidor web)3. Protocolos de transporte y de red (TCP/IP, IPX/SPX, SNA)4. Hardware y software que colocan la seal en el cable conectado al computador (tarjeta de red y driver) Al recibirel mensajesubeAl enviarel mensajebajaEl mensaje viaja a travs de la redNodo ANodo B

OPERACIN: 2 APROXIMACINAplicacinPresentacinSesinTransporteRedEnlaceFsicaAplicacinPresentacinSesinTransporteRedEnlaceFsica12345671234567Al enviarel mensajebajaAl recibirel mensajesubeREDNodo ANodo BLas capas del modelo OSI reciben un nombre de acuerdo a su funcin.

Las dos primeras capas (fsica y enlace) generalmente se construyen con hardware y software El cable, el conector, la tarjeta de red y el driver de la tarjeta pertenecen a los niveles 1 y 2Los otros cinco niveles se construyen generalmente con software IMPLEMENTACIN DE LAS CAPAS OSI

COMUNICACIN ENTRE CAPASCada capa ofrece un conjunto de funciones para la capa superior y utiliza funciones de la capa inferiorCada capa, en un nodo, se comunica con su igual en el otro nodoCapa ACapa BCapa ACapa BNODO 1NODO 2

INTRODUCCIN

SERVICIOS, INTERFACES Y PROTOCOLOSEl modelo OSI distingue entre:Servicios (funciones): Qu hace la capaInterfaces: Cmo las capas vecinas pueden solicitar/dar serviciosProtocolos: Reglas para que capas pares se comuniquen INTRODUCCIN2-*Capa ACapa BCapa ACapa BNODO 1NODO 2

INTRODUCCIN

Otras personas incluyen la interfaz y el protocolo del modelo OSI como parte del Protocolo.El protocolo provee un servicio de comunicaciones que elementos (objetos) con un nivel ms alto en el modelo de capas (como los procesos de aplicaciones o protocolos de ms alto nivel) utilizan para intercambiar mensajes.En este caso, cada protocolo define dos interfaces diferentesUna interfaz de servicio hacia otros objetos dentro del mismo computador que desean utilizar el servicio de comunicaciones del protocolo. Esta interfaz define las operaciones que los objetos locales pueden solicitar al protocolo (es la interfaz de OSI). Una interfaz entre pares (peer-to-peer). Define la forma y el significado de los mensajes intercambiados entre implementaciones del mismo protocolo pero ejecutndose en diferentes nodos para establecer el servicio de comunicaciones (es el protocolo de OSI).OTRA FORMA DE VER LOS PROTOCOLOS Y LAS INTERFACES

OTRA FORMA DE VER LOS PROTOCOLOS Y LAS INTERFACES2-* INTRODUCCINNodo 1ProtocolObjeto de alto nivelInterfaz deServicioInterfaz Peer-to-peerNodo 2ProtocolObjeto de alto nivel

INTRODUCCIN

Excepto en la capa fsica, la comunicacin entre pares es indirecta.Cada protocolo se comunica con su par pasando los mensajes a otro protocolo de una capa inferior.Hay que recordar que la palabra protocolo se usa en dos sentidos:Algunas veces hace referencia a la abstraccin de las interfaces (operaciones definidas por la interfaz de servicio y la interfaz entre pares)Otras veces se refiere al mdulo programa- que implementa en la realidad las dos interfaces.MS SOBRE PROTOCOLOS

OPERACIN: 3 APROXIMACINAplicacinPresentacinSesinTransporteRedEnlaceFsicaAplicacinPresentacinSesinTransporteRedEnlaceFsicaREDNodo ANodo BDATOSDATOSDATOSDATOSHeader 4Header 3Header 2Unidades de InformacinPuede contenerencabezados delas capas 5, 6 y 7MensajePaqueteFramebits

Cuando un protocolo de una capa superior enva datos a su par en otro nodo, los entrega al protocolo de la capa inferior.El protocolo de la capa inferior no sabe si el protocolo de nivel superior enva una imagen, un correo o una secuencia numrica.Luego el protocolo del nivel inferior, para crear su mensaje, agrega una informacin de control (header) que es utilizada entre pares para comunicarse entre ellos.Esta informacin de control generalmente es colocada al iniciar el mensaje. En algunos casos se anexa informacin de control al final del mensaje y la llaman trailer.A los datos entregados por el protocolo de la capa superior, dentro del mensaje, se le llama cuerpo del mensaje o payload.La operacin de meter el mensaje del nivel superior detrs de un header o cabecera en el mensaje de nivel inferior se llama encapsulacin.ENCAPSULACIN

En de cada una de las capas de un modelo de comunicaciones se pueden alojar varios procolos. Por esto razn, dentro del header que agrega un protocolo al construir el mensaje para su par, ubicado en otro nodo, debe incluir un identificador para indicar a qu protocolo o servicio de la capa superior le pertenece el payload.Este identificador es conocido como llave de multiplexacin (demux key)Cuando el mensaje llega al nodo destino, el protocolo que lo recibe debe retirar el header, mirar la llave de multiplexacin y entregar (demultiplexar) la carga til (payload) al protocolo o aplicacin correctos en la capa superior.En los headers, las llaves de multiplexacin se implementan de diferentes maneras: diferentes tamaos (un byte, dos bytes, cuatro bytes) o algunos colocan slo la identificacin de la aplicacin destino, otros colocan la aplicacin origen y la destino.MULTIPLEXAMIENTO Y DEMULTIPLEXAMIENTO

OPERACIN: 4 APROXIMACIN (1)Enlace (2)Fsica (1)Usuario en el Nodo A enva el mensaje Tengo una idea.H4H3Tengo una idea.Tengo una idea.Tengo una idea.H3H4H2H4H3TengT2o una idea.H3H2T2H2H4H3TengT2o una idea.H3H2T2Tengo una idea.Tengo una idea.Red (3)Transp. (4)Sesin (5)Los datos se encapsulan y se registraa qu protocolo de la capa superiorle pertenece la carga til (payload)

OPERACIN: 4 APROXIMACIN (2)Fsica (1)Usuario en el Nodo B recibe el mensaje Tengo una idea.H4H3Tengo una idea.Tengo una idea.Tengo una idea.H3H4H2H4H3TengT2o una idea.H3H2T2H2H4H3TengT2o una idea.H3H2T2Tengo una idea.Tengo una idea.Enlace (2)Red (3)Transp. (4)Sesin (5)Para entregar el mensaje al protocolocorrecto, dentro de una capa, se usala llave de multiplexacin.

LOS 7 NIVELES DEL MODELO OSIAplicacinPresentacinSesinTransporteRedEnlaceFsicaAplicaciones de Red: transferencia de archivosFormatos y representacin de los datosEstablece, mantiene y cierra sesionesEntrega confiable/no confiable de mensajesEntrega los paquetes y hace enrutamienntoTransfiere frames, chequea erroresTransmite datos binarios sobre un medioNivel OSIFuncin que ofreceCada nivel ( capa) tiene unas funciones precisas para resolver determinados problemas de la comunicacin (divide y vencers)

La capa de aplicacin est cerca al usuario (no ofrece servicios a otras capas del modelo OSI)Es el nivel ms alto en la arquitectura OSIDefine la interfaz entre el software de comunicaciones y cualquier aplicacin que necesite comunicarse a travs de la red.Las otras capas existen para prestar servicios a esta capaLas aplicaciones estn compuestas por procesos.Un proceso de aplicacin se manifiesta en la capa de aplicaciones como la ejecucin de un protocolo de aplicacin.NIVEL DE APLICACIN (CAPA 7)

Define el formato de los datos que se intercambiarnAsegura que la informacin enviada por la capa de aplicacin de un nodo sea entendida por la capa de aplicacin del otro nodoSi es necesario, transforma a un formato de representacin comn Negocia la sintxis de transferencia de datos para la capa de aplicacin (estructura de datos)Ejemplo: formato GIF, JPEG PNG para imgenes.NIVEL DE PRESENTACIN (CAPA 6)

Define cmo iniciar, coordinar y terminar las conversaciones entre aplicaciones (llamadas sesiones).Administra el intercambio de datos y sincroniza el dilogo entre niveles de presentacin (capa 6) de cada sistemaOfrece las herramientas para que la capa de aplicacin, la de presentacin y la de sesin reporten sus problemas y los recursos disponibles para la comunicacin (control del dilogo sesin- entre aplicaciones)Lleva control de qu flujos forman parte de la misma sesin y qu flujos deben terminar correctamenteNIVEL DE SESIN (CAPA 5)

Proporciona un nmero amplio de servicios. Asegura la entrega de los datos entre procesos que han establecido una sesin y que se ejecutan en diferentes nodosEvita que las capas superiores se preocupen por los detalles del transporte de los datos hasta el proceso correctoHace multiplexamiento para las aplicacionescul es la aplicacin/servicio destino/origen?Segmenta bloques grandes de datos antes de transmitirlos (y los reensambla en le nodo destino)Asegura la transmisin confiable de los mensajes No deja que falten ni sobren partes de los mensajes trasmitidos (si es necesario, hace retransmisin de mensajes)hace control de flujo y control de congestinNIVEL DE TRANSPORTE (CAPA 4)

Entrega los paquetes de datos a la red correcta, al nodo correcto, buscando el mejor camino (es decir, permite el intercambio de paquetes).Evita que las capas superiores se preocupen por los detalles de cmo los paquetes alcanzan el nodo destino correctoEn esta capa se define la direccin lgica de los nodos Esta capa es la encargada de hacer el enrutamiento y el direccionamientoEnrutamiento: cul es el mejor camino para llegar a la red destino? Direccionamiento: cul es el nodo destino?NIVEL DE RED (CAPA 3)

Inicia, mantiene y libera los enlaces de datos entre dos nodos. Hace transmisin confiable (sin errores) de los datos sobre un medio fsico (un enlace)Define la direccin fsica de los nodosConstruye los framesTambin debe involucrarse con el orden en que lleguen los frames, notificacin de errores fsicos, reglas de uso del medio fsico y el control del flujo en el medio.Es diferente de acuerdo a la topologa de red y al medio utilizado.NIVEL DE ENLACE (CAPA 2)

Define las caractersticas mecnicas, elctricas y funcionales para establecer, mantener, repetir, amplificar y desactivar conexiones fsicas entre nodosAcepta un chorro de bits y los transporta a travs de un medio fsico (un enlace)Nivel de voltaje, sincronizacin de cambios de voltaje, frecuencia de transmisin, distancias de los cables, conectores fsicos y asuntos similares son especificados en esta capa.NIVEL FSICO (CAPA 1)

ARQUITECTURA OSIUno o ms nodos dentro de la RedAplicacinPresentacinSesinTransporteRedEnlaceFsicaRedEnlaceFsicaAplicacinPresentacinSesinTransporteRedEnlaceFsicaRedEnlaceFsicaINICIO DEL SISTEMAFIN DEL SISTEMAintermediadores

El modelo OSI permite trabajar con la complejidad de los sistemas de comunicacin de datosLas implementaciones de arquitecturas de red reales no cumplen (o lo hacen parcialmente) con el Modelo OSI:TCP/IP, SNA, Novell Netware, DECnet, AppleTalk, etc.PERSPECTIVAS DEL MODELO OSI

Se intent construir una implementacin del modelo OSIA finales de los 80, el gobierno de EEUU quiso establecer GOSIP (Government Open Systems Interconnect Profile) como algo obligatorio. NO funcion. Perdi vigencia en 1995Qu suceder con OSI?Los protocolos para OSI se ven muy poco (algunas tecnologas WAN los usan)TCP/IP sigue mejorando continuamenteUna parte de las recomendaciones de la ITU-T que sobrevive, son las utilizadas en VoIP (H.323, H.225, Q.931, G.711, entre otras)El modelo OSI sigue siendo un modelo pedaggico.PERSPECTIVAS DEL MODELO OSI

El nombre TCP/IP se refiere a una suite de protocolos de datos.Una coleccin de protocolos de datos que permite que los computadores se comuniquen. El nombre viene de dos de los protocolos que lo conforman:Transmission Control Protocol (TCP)Internet Protocol (IP)Hay muchos otros protocolos en la suite QU ES TCP/IP?

TCP/IP son los protocolos fundamentales de Internet (Aunque se utilizan para Intranets y Extranets)Stanford University y Bold, Beranek and Newman (BBN) presentaron TCP/IP a comienzos de los 70 para una red de conmutacin de paquetes (ARPANet).La arquitectura de TCP/IP ahora es definida por la Internet Engineering Task Force (IETF)TCP/IP E INTERNET

Los estndares de los protocolos son abiertos: interconecta equipos de diferentes fabricantes sin problema.Independiente del medio de transmisin fsico.Un esquema de direccionamiento amplio y comn.Protocolos de alto nivel estandarizados (muchos servicios!)POR QU ES POPULAR TCP/IP?

Para garantizar que TCP/IP sea un protocolo abierto los estndares deben ser pblicamente conocidos.La mayor parte de la informacin sobre los protocolos de TCP/IP est publicada en unos documentos llamados Request for Comments (RFCs) - Hay otros dos tipos de documentos: Military Standards (MIL STD), Internet Engineering Notes (IEN) -.ESTNDARES DE TCP/IP

ARQUITECTURA DE TCP/IP (CUATRO CAPAS)Aplicaciones y procesos que usan la redServicios de entrega de datos entre nodosDefine el datagrama y maneja el enrutamientoRutinas para acceder el medio fsicoNo hay un acuerdo sobre como representar la jerarqua de losprotocolos de TCP/IP con un modelo de capas (utilizan de tres a cinco).

aplicacin: soporta las aplicaciones de la redFTP, SMTP, HTTPtransporte: transferencia de datos host to hostTCP, UDPred: enrutamiento de datagramas desde la fuente al destinoIP, protocolos de enrutamientoenlace: transferencia de datos entre elementos de red vecinosPPP, Ethernetfsica: bits en el cable

PILA DE PROTOCOLOS DE INTERNET (CINCO CAPAS)

Cada capa:distribuidaLas entidades implementan las funciones de cada capa en cada nodolas entidades realizan acciones, e intercambian mensajes con sus igualesCAPAS: COMUNICACIN LGICA

Transportetoma datos de la aplicacinagrega direccionamiento, agrega informacin de chequeo de confiabilidad para formar el datagramaenva el datagrama al otro nodoespera el acuse de recibo (ack) del otro nodoanaloga: la oficina postalCAPAS: COMUNICACIN LGICAtransportetransporte

CAPAS: COMUNICACIN FSICA

ENCAPSULACIN DE DATOSCada capa de la pila TCP/IP adiciona informacin de control (un header) para asegurar la entrega correcta de los datos.Cuando se recibe, la informacin de control se retira.DATOS

INTRODUCCIN

Cada capa toma los datos de la capa superioragrega informacin de control (header) y crea una nueva unidad de datospasa esta nueva unidad a la capa inferior

CAPAS DE LOS PROTOCLOS Y LOS DATOSorigendestinomensajesegmentodatagramaframe

2-*Ubicacin de los protocolos de TCP/IP en el Modelo de Referencia OSI (Open Systems Interconnection)LlegModemSolicitudDNSRed delCampusAQU EST LA TARJETA DE REDY EL DRIVERModemEL MODEM ESTEN LA CAPA 1

INTRODUCCIN

Diseo en forma de clepsidra (reloj de arena)Aplicacin vs. Protocolo de Aplicacin (FTP, HTTP)REPRESENTACIN ALTERNATIVA DE LA ARQUITECTURA DE INTERNETFTPHTTPSNMPTFTPTCPUDPIPRED1RED2REDn

OTRAS REPRESENTACIONES DE LA ARQUITECTURA DE INTERNET

El modelo de capas permite ver las responsabilidades de los diferentes equipos utilizados para interconectar redes de datos (routers, switches, hubs y gateways).Cada dispositivo de red se disea para para una tarea especfica. Tienen diferentes niveles de inteligencia y procesan el trfico de forma diferente. Utilizar las capas aplicadas a las tareas de cada tipo de dispositivo facilita entender lo que cada uno de ellos hace.EQUIPOS DE INTERCONEXIN Y EL MODELO DE CAPAS

EQUIPOS DE INTERCONEXIN, MODELO DE CAPAS Y ESQUEMA DE DIRECCIONAMIENTO/MULTIPLEX UTILIZADOAplicacinPresentacinSesinTransporteRedEnlaceFsicaGatewayRouterSwitchHubNmero de PuertoDireccim IPDireccin MACBitsCapaDispositivoDireccionamiento/Multiplex amiento

REPETIDOR (HUB)Nodo ANodo BEl repetidor conecta redes de rea local en la CAPA 1 (fsica) del modelo de referencia OSI

El repetidor es el responsable deAmplificar la seal para asegurar que la amplitud sea la correctaAsegurar la fase de la seal (jitter)Repetir las seales de un segmento a los otros segmentos conectados al repetidorQU HACE UN REPETIDOR?

SWITCH (BRIDGE)Nodo ANodo BEl switch/bridge conecta segmentos fsicos de red de rea local en la capa 2para formar una red ms grande

Los bridges y switches:Analizan los frames que llegan, de acuerdo a la informacin que traiga el frame toman la decisin de cmo re-enviarlo (generalmente con base en la MAC address) y envan el frame a su destinoNo analizan la informacin de las capas superiores (pueden pasar rpidamente el trfico de diferentes protocolos).Extienden la red (ms distancia) y separan dominios de colisin.

QU HACE UN SWITCH (BRIDGE)?

ROUTER (ENRUTADOR, ENCAMINADOR)Nodo ANodo BEl enrutador conecta redes lgicamente (capa 3). Determina la siguiente red para enviar un paquete a sudestino final.

Conecta al menos dos redes y decide de que manera envar cada paquete de informacin basado en el conocimiento del estado de las redes que interconecta y la direccin lgica.Crea y/o mantiene una tabla de rutas disponibles junto con sus condiciones para determinar la mejor ruta para que un paquete alcance su destinoPuede filtrar paquetes por direccin lgica, nmero de protocolo y nmero de puertoSepara dominios de broadcast (subredes, VLANs,)Interconecta redes WAN y LAN

QU HACE UN ENRUTADOR?

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