ENVIO DE DATOS A LA APLICACIÓN CORRECTA

Lo que sí identifica es el proceso o servicio específico que se ejecuta en el dispositivo host de destino que actuará en los datos que se entregan. Los hosts, sean clientes o servidores en Internet, pueden ejecutar múltiples aplicaciones de red simultáneamente. Ver una página Web invoca al menos un proceso de red. Hacer clic en un hipervínculo hace que un explorador Web se comunique con un servidor Web. Al mismo tiempo, en segundo plano, es posible que cliente de correo electrónico esté enviando o recibiendo un e-mail y un colega o amigo enviando un mensaje instantáneo.

Piense en una computadora que tiene sólo una interfaz de red. Todos los streams de datos creados por las aplicaciones que se están ejecutando en la PC ingresan y salen a través de esa sola interfaz, sin embargo los mensajes instantáneos no emergen en el medio del documento del procesador de textos o del e-mail que se ve en un juego.

Cada aplicación o servicio es representado por un número de puerto en la Capa 4. Un diálogo único entre dispositivos se identifica con un par de números de puerto de origen y de destino de Capa 4 que son representativos de las dos aplicaciones de comunicación.

MODELO OSI

 La visión era que este conjunto de protocolos se utilizara para desarrollar una red internacional que no dependiera de sistemas propietarios.

Lamentablemente, la velocidad a la que fue adoptada la Internet basada en TCP/IP y la proporción en la que se expandió ocasionaron que el desarrollo y la aceptación de la suite de protocolos OSI quedaran atrás.

También describe la interacción de cada capa con las capas directamente por encima y por debajo de él. Aunque el contenido de este curso se estructurará en torno al modelo OSI, el eje del análisis serán los protocolos identificados en el stack de protocolos TCP/IP.

COMPARACION ENTRE EL MODELO OSI Y EL MODELO TCP/IP

Los protocolos que forman la suite de protocolos TCP/IP pueden describirse en términos del modelo de referencia OSI. En el modelo OSI, la capa Acceso a la red y la capa Aplicación del modelo TCP/IP están subdivididas para describir funciones discretas que deben producirse en estas capas.

En la capa Acceso a la red, la suite de protocolos TCP/IP no especifica cuáles protocolos utilizar cuando se transmite por un medio físico; sólo describe la transferencia desde la capa de Internet a los protocolos de red física. Las Capas OSI 1 y 2 analizan los procedimientos necesarios para tener acceso a los medios y los medios físicos para enviar datos por una red.

La Capa 4, la capa Transporte del modelo OSI, con frecuencia se utiliza para describir servicios o funciones generales que administran conversaciones individuales entre los hosts de origen y de destino. Estas funciones incluyen acuse de recibo, recuperación de errores y secuenciamiento.

Las Capas 5, 6 y 7 del modelo OSI se utilizan como referencias para proveedores y programadores de software de aplicación para fabricar productos que necesitan acceder a las redes para establecer comunicaciones.

DIRECCIONAMIENTO EN LA RED

El modelo OSI describe los procesos de codificación, formateo, segmentación y encapsulación de datos para transmitir por la red. Un flujo de datos que se envía desde un origen hasta un destino se puede dividir en partes y entrelazar con los mensajes que viajan desde otros hosts hacia otros destinos.

ENVIO DE DATOS AL DISPOSITIVO FINAL

Durante el proceso de encapsulación, se agregan identificadores de dirección a los datos mientras bajan al stack del protocolo en el host de origen.

El primer identificador, la dirección física del host, aparece en el encabezado de la PDU de Capa 2, llamado trama. En una LAN que utiliza Ethernet, esta dirección se denomina dirección de Control de Acceso al medio (MAC). Cuando dos dispositivos se comunican en la red Ethernet local, las tramas que se intercambian entre ellos contienen las direcciones MAC de origen y de destino.

Existen varios tipos de direcciones que deben incluirse para entregar satisfactoriamente los datos desde una aplicación de origen que se ejecuta en un host hasta la aplicación de destino correcta que se ejecuta en otro

TRANSPORTE  DE DATOS  A TRAVES DE INTERNETWORK

Mientras las direcciones de Capa 2 sólo se utilizan para comunicar entre dispositivos de una red local única, las direcciones de Capa 3 deben incluir identificadores que permitan a dispositivos de red intermediarios ubicar hosts en diferentes redes. En la suite de protocolos TCP/IP, cada dirección IP host contiene información sobre la red en la que está ubicado el host.

Los routers utilizan la porción del identificador de red de esta dirección para determinar qué ruta utilizar para llegar al host de destino. Una vez que se determina la ruta, el router encapsula el paquete en una nueva trama y lo envía por su trayecto hacia el dispositivo final de destino. Cuando la trama llega a su destino final, la trama y los encabezados del paquete se eliminan y los datos se suben a la Capa 4.

MODELO TCP/IP

Define cuatro categorías de funciones que deben tener lugar para que las comunicaciones sean exitosas. La arquitectura de la suite de protocolos TCP/IP sigue la estructura de este modelo. Por esto, es común que al modelo de Internet se lo conozca como modelo TCP/IP.

Las definiciones del estándar y los protocolos TCP/IP se explican en un foro público y se definen en un conjunto de documentos disponibles al público. Estos documentos se denominan Solicitudes de comentarios (RFCS). Contienen las especificaciones formales de los protocolos de comunicación de datos y los recursos que describen el uso de los protocolos.

Las RFC (Solicitudes de comentarios) también contienen documentos técnicos y organizacionales sobre Internet, incluyendo las especificaciones técnicas y los documentos de las políticas producidos por el Grupo de trabajo de ingeniería de Internet (IETF).

PROCESO  DE COMUNICACIÓN

El modelo TCP/IP describe la funcionalidad de los protocolos que forman la suite de protocolos TCP/IP. Esos protocolos, que se implementan tanto en el host emisor como en el receptor, interactúan para proporcionar la entrega de aplicaciones de extremo a extremo a través de una red.

Un proceso completo de comunicación incluye estos pasos:

1. Creación de datos a nivel de la capa de aplicación del dispositivo final origen.

2. Segmentación y encapsulación de datos cuando pasan por la stack de protocolos en el dispositivo final de origen.

3. Generación de los datos sobre el medio en la capa de acceso a la red de la stack.

4. Transporte de los datos a través de la internetwork, que consiste de los medios y de cualquier dispositivo intermediario.

5. Recepción de los datos en la capa de acceso a la red del dispositivo final de destino.

6. Desencapsulación y rearmado de los datos cuando pasan por la stack en el dispositivo final.

7. Traspaso de estos datos a la aplicación de destino en la capa de aplicación del dispositivo final de destino.

UNIDAD DE DATOS DEL PROTOCOLO Y ENCAPSULAMIENTO

Esto comúnmente se conoce como proceso de encapsulación.

Durante la encapsulación, cada capa encapsula las PDU que recibe de la capa inferior de acuerdo con el protocolo que se utiliza. En cada etapa del proceso, una PDU tiene un nombre distinto para reflejar su nuevo aspecto. Datos: el término general para las PDU que se utilizan en la capa de aplicación.

Segmento: PDU de la capa de transporte.

Paquete: PDU de la capa de Internetwork.

Trama: PDU de la capa de acceso a la red.

Bits: una PDU que se utiliza cuando se transmiten físicamente datos a través de un medio.

PROCESO DE ENVIO Y RECEPCION

Cuando se envían mensajes en una red, el stack del protocolo de un host funciona desde arriba hacia abajo. En el ejemplo del servidor Web podemos utilizar el modelo TCP/IP para ilustrar el proceso de envío de una página Web HTML a un cliente.

A cada segmento TCP se le otorga una etiqueta, denominada encabezado, que contiene información sobre qué procesos que se ejecutan en la computadora de destino deben recibir el mensaje. También contiene la información para habilitar el proceso de destino para reensamblar nuevamente los datos a su formato original.

Aquí, el segmento TCP en su totalidad es encapsulado dentro de un paquete IP, que agrega otro rótulo denominado encabezado IP. El encabezado IP contiene las direcciones IP de host de origen y de destino, como también la información necesaria para entregar el paquete a su correspondiente proceso de destino.

Cada encabezado de trama contiene una dirección física de origen y de destino. La dirección física identifica de forma exclusiva los dispositivos en la red local. El tráiler contiene información de verificación de errores. Finalmente, los bits se codifican en el medio Ethernet mediante el servidor NIC.

PROTOCOLOS INDEPENDIENTES DE LA TECNOLOGIA

En el ejemplo de la conversación cara a cara, es posible que un protocolo para comunicar establezca que para indicar que la conversación ha finalizado, el emisor debe permanecer en silencio durante dos segundos completos.

Los protocolos generalmente no describen cómo cumplir una función en particular. Funciones se requieren de una regla de comunicación en particular pero no cómo realizarlas, es posible que la implementación de un protocolo en particular sea independiente de la tecnología.

En el ejemplo del servidor Web, HTTP no especifica qué lenguaje de programación se utiliza para crear el explorador, qué software de servidor Web se debe utilizar para servir las páginas Web, sobre qué sistema operativo se ejecuta el software o los requisitos necesarios para mostrar el explorador. Tampoco describe cómo detecta errores el servidor, aunque sí describe qué hace el servidor si se produce un error.

BENEFICIOS DEL USO DE UN MODELO EN CAPAS

Para visualizar la interacción entre varios protocolos, es común utilizar un modelo en capas. Un modelo en capas muestra el funcionamiento de los protocolos que se produce dentro de cada capa, como así también la interacción de las capas sobre y debajo de él.

Existen beneficios al utilizar un modelo en capas para describir los protocolos de red y el funcionamiento. Uso de un modelo en capas:

Fomenta la competencia, ya que los productos de distintos proveedores pueden trabajar en conjunto.

Evita que los cambios en la tecnología o en las capacidades de una capa afecten otras capas superiores e inferiores.

MODELOS DE PROTOCOLOS Y REFERENCIAS

Existen dos tipos básicos de modelos de networking: modelos de protocolo y modelos de referencia.

Un modelo de protocolo proporciona un modelo que coincide fielmente con la estructura de una suite de protocolo en particular. El modelo TCP/IP es un modelo de protocolo porque describe las funciones que se producen en cada capa de los protocolos dentro del conjunto TCP/IP.

El modelo de interconexión de sistema abierto (OSI) es el modelo de referencia de internetwork más ampliamente conocido.

Aunque los modelos TCP/IP y OSI son los modelos principales que se utilizan cuando se analiza la funcionalidad de red, los diseñadores de protocolos de red, servicios o dispositivos pueden crear sus propios modelos para representar sus productos. 

SUITES DE PROTOCOLOS Y ESTANDARES DE LA INDUSTRIA

Un estándar es un proceso o protocolo que ha sido avalado por la industria de networking y ratificado por una organización de estándares, como el Instituto de ingenieros eléctricos y electrónicos (IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers) o el Grupo de trabajo de ingeniería de Internet (IETF).

Si un protocolo no es observado estrictamente por un fabricante en particular, es posible que sus equipos o software no puedan comunicarse satisfactoriamente con productos hechos por otros fabricantes.

Protocolo para regir una comunicación unidireccional y el otro extremo adopta un protocolo que describe una comunicación bidireccional, es muy probable que no pueda intercambiarse ninguna información.

INTERACCION DE LOS PROTOCOLOS

 Esta interacción utiliza una cantidad de protocolos y estándares en el proceso de intercambio de información entre ellos. Los distintos protocolos trabajan en conjunto para asegurar que ambas partes reciben y entienden los mensajes. Algunos ejemplos de estos protocolos son:

Protocolo de aplicación:

Protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP) es un protocolo común que regula la forma en que interactúan un servidor Web y un cliente Web. HTTP define el contenido y el formato de las solicitudes y respuestas intercambiadas entre el cliente y el servidor. Tanto el cliente como el software del servidor Web implementan el HTTP como parte de la aplicación.

Protocolo de transporte:

 TCP divide los mensajes HTTP en pequeñas partes, denominadas segmentos, para enviarlas al cliente de destino. También es responsable de controlar el tamaño y los intervalos a los que se intercambian los mensajes entre el servidor y el cliente.

Protocolo de internetwork:

El protocolo internetwork más común es el Protocolo de Internet (IP). IP es responsable de tomar los segmentos formateados del TCP, encapsularlos en paquetes, asignarles las direcciones correctas y seleccionar la mejor ruta hacia el host de destino.

Protocolos de acceso a la red:

Los protocolos de administración de enlace de datos toman los paquetes IP y los formatean para transmitirlos por los medios. Los estándares y protocolos de los medios físicos rigen de qué manera se envían las señales por los medios y cómo las interpretan los clientes que las reciben.

REGLAS QUE RIGEN LAS COMUNICACIONES

Estos protocolos son específicos de las características de la conversación. En nuestras comunicaciones personales cotidianas, las reglas que utilizamos para comunicarnos a través de un medio, como el teléfono, no necesariamente son las mismas que los protocolos que se usan en otro medio, como escribir una carta.

Un grupo de protocolos interrelacionados que son necesarios para realizar una función de comunicación se denomina suite de protocolos. Estos protocolos se implementan en el software y hardware que está cargado en cada host y dispositivo de red.

Los protocolos se muestran como una jerarquía en capas, donde cada servicio de nivel superior depende de la funcionalidad definida por los protocolos que se muestran en los niveles inferiores. Las capas inferiores del stack competen a los movimientos de datos por la red y a la provisión de servicios a las capas superiores, concentrados en el contenido del mensaje que se está enviando y en la interfaz del usuario.

Uso de capas para describir una comunicación cara a cara

Por ejemplo: considere a dos personas comunicándose cara a cara. Como muestra la figura, se pueden utilizar tres capas para describir esta actividad. En la capa inferior, la capa física, puede haber dos personas, cada una con una voz que puede pronunciar palabras en voz alta. En la segunda capa, la capa de las reglas, existe un acuerdo para hablar en un lenguaje común. En la capa superior, la capa de contenido, están las palabras que en realidad se pronuncian, el contenido de la comunicación.

PROTOCOLOS DE RED

A nivel humano, algunas reglas de comunicación son formales y otras simplemente sobreentendidas o implícitas, basadas en los usos y costumbres. Para que los dispositivos se puedan comunicar en forma exitosa, una nueva suite de protocolos debe describir los requerimientos e interacciones precisos.

Las suite de protocolos de networking describen procesos como los siguientes:

·         el formato o estructura del mensaje, el método por el cual los dispositivos de networking comparten información sobre rutas con otras redes, cómo y cuando se pasan los mensajes de error y del sistema entre dispositivos, o

·         el inicio y terminación de las sesiones de transferencia de datos.

Propietario, en este contexto, significa que una compañía o proveedor controla la definición del protocolo y cómo funciona. Algunos protocolos propietarios pueden ser utilizados por distintas organizaciones con permiso del propietario. 

REDES DE AREA AMPLIA

Cuando la ubicaciones separadas por grandes distancias geográficas, es posible que deba utilizar un proveedor de servicio de telecomunicaciones (TSP) para interconectar las LAN en las distintas ubicaciones. Tradicionalmente, los TSP transportaban las comunicaciones de voz y de datos en redes separadas. Cada vez más, estos proveedores ofrecen a sus subscriptores servicios de red convergente de información.

Estas redes que conectan las LAN en ubicaciones separadas geográficamente se conocen como Redes de área amplia (WAN).

Las WAN utilizan dispositivos de red diseñados específicamente para realizar las interconexiones entre las LAN.

Las LAN y WAN son de mucha utilidad para las organizaciones individuales. Conectan a los usuarios dentro de la organización.

INTERNET: una red de redes

Internetwork

Una malla global de redes interconectadas (internetworks) cubre estas necesidades de comunicación humanas. Algunas de estas redes interconectadas pertenecen a grandes organizaciones públicas o privadas, como agencias gubernamentales o empresas industriales, y están reservadas para su uso exclusivo.

Proveedores de servicios de Internet (ISP). Estas redes ISP se conectan entre sí para proporcionar acceso a millones de usuarios en todo el mundo. Garantizar la comunicación efectiva a través de esta infraestructura diversa requiere la aplicación, como también la cooperación de muchas agencias de administración de redes.

Intranet

El término intranet se utiliza generalmente para referirse a una conexión privada de algunas LAN y WAN que pertenecen a una organización y que está diseñada para que puedan acceder solamente los miembros y empleados de la organización u otros que tengan autorización.

REPRESENTACIONES DE RED

Transporta información compleja como la conectividad de red y el funcionamiento de una gran internetwork, es de mucha utilidad utilizar representaciones visuales y gráficos. La capacidad de reconocer las representaciones lógicas de los componentes físicos de networking es fundamental para poder visualizar la organización y el funcionamiento de una red.

Algunos términos importantes para recordar son:

Tarjeta de interfaz de red (NIC): una NIC o adaptador LAN proporciona la conexión física con la red en la computadora personal u otro dispositivo host.

Puerto físico: conector o toma en un dispositivo de red en el cual el medio se conecta con un host o con otro dispositivo de red.

Interfaz: puertos especializados de un dispositivo de internetworking que se conecta con redes individuales.

MEDIOS DE RED

La comunicación a través de una red es transportada por un medio. El medio proporciona el canal por el cual viaja el mensaje desde el origen hasta el destino.

Las redes modernas utilizan principalmente tres tipos de medios para interconectar los dispositivos y proporcionar la ruta por la cual pueden transmitirse los datos. Estos medios son:

·         hilos metálicos dentro de los cables,

·         fibras de vidrio o plásticas (cable de fibra óptica), y

·         transmisión inalámbrica.

Los diferentes tipos de medios de red tienen diferentes características y beneficios. No todos los medios de red tienen las mismas características ni son adecuados para el mismo fin. Los criterios para elegir un medio de red son:

·         la distancia en la cual el medio puede transportar exitosamente una señal,

·         el ambiente en el cual se instalará el medio,

·         la cantidad de datos y la velocidad a la que se deben transmitir, y

·         el costo del medio y de la instalación.

REDES DE AREA LOCAL

Las infraestructuras de red pueden variar en gran medida en términos de:

·         el tamaño del área cubierta,

·         la cantidad de usuarios conectados, y

·         la cantidad y tipos de servicios disponibles.

Una red individual generalmente cubre una única área geográfica y proporciona servicios y aplicaciones a personas dentro de una estructura organizacional común, como una empresa, un campus o una región. Este tipo de red se denomina Red de área local (LAN). Una LAN por lo general está administrada por una organización única

DISPOSITIVOS FINALES Y SU ROL  EN LA RED

Los dispositivos de red con los que la gente está más familiarizada se denominan dispositivos finales. Estos dispositivos constituyen la interfaz entre la red humana y la red de comunicación subyacente. Algunos ejemplos de dispositivos finales son:

Computadoras (estaciones de trabajo, computadoras portátiles, servidores de archivos, servidores Web)

·         Impresoras de red

·         Teléfonos VoIP

·         Cámaras de seguridad

Dispositivos móviles de mano (como escáneres de barras inalámbricos, asistentes digitales personales (PDA))

En las redes modernas, un host puede funcionar como un cliente, como un servidor o como ambos. El software instalado en el host determina qué rol representa en la red.

Los servidores son hosts que tienen software instalado que les permite proporcionar información y servicios, como e-mail o páginas Web, a otros hosts en la red.

Los clientes son hosts que tienen software instalado que les permite solicitar y mostrar la información obtenida del servidor.

DISPOSITIVOS INTERMEDIARIOS  Y SU ROL EN LA RED

Además de los dispositivos finales con los cuales la gente está familiarizada, las redes dependen de dispositivos intermediarios para proporcionar conectividad y para trabajar detrás de escena y garantizar que los datos fluyan a través de la red.

Estos dispositivos utilizan la dirección host de destino, conjuntamente con información sobre las interconexiones de la red, para determinar la ruta que deben tomar los mensajes a través de la red  a configuraciones de seguridad. 

COMUNICACIÓN DE MENSAJES

Estos grandes streams de datos originarán retrasos importantes. Además, si falló un enlace en la infraestructura de red interconectada durante la transmisión, se perderá todo el mensaje y tendrá que retransmitirse por completo.

La división del stream de datos en partes más pequeñas se denomina segmentación. La segmentación de mensajes tiene dos beneficios principales.

 El proceso que se utiliza para entrelazar las piezas de conversaciones separadas en la red se denomina multiplexación.

Segundo, la segmentación puede aumentar la confiabilidad de las comunicaciones de red. No es necesario que las partes separadas de cada mensaje sigan el mismo recorrido a través de la red desde el origen hasta el destino.

COMUNICACIÓN DE MENSAJES

Supongamos que tuviera que enviar una carta de 100 páginas, pero en cada sobre sólo cabe una. El proceso de escribir la dirección, etiquetar, enviar, recibir y abrir los cien sobres requerirá mucho tiempo tanto para el remitente como para el destinatario.

En las comunicaciones de red, cada segmento del mensaje debe seguir un proceso similar para asegurar que llegue al destino correcto y que puede volverse a ensamblar en el contenido del mensaje original.

COMPONENTES DE LA RED

Esta infraestructura de red es la plataforma que respalda la red humana. Proporciona el canal estable y confiable por el cual se producen las comunicaciones.

El hardware es generalmente el componente visible de la plataforma de red, como una computadora portátil o personal, un switch, o el cableado que se usa para conectar estos dispositivos. A veces, puede que algunos componentes no sean visibles.

Los servicios y procesos son los programas de comunicación, denominados software, que se ejecutan en los dispositivos conectados a la red. Los procesos proporcionan la funcionalidad que direcciona y traslada mensajes a través de la red. Los procesos son menos obvios para nosotros, pero son críticos para el funcionamiento de las redes.