MODELOS DE REDES.

1 MODELO OSI

COMUNICACIONES DE PAR A PAR

Para que los datos puedan viajar desde el origen hasta su destino, cada capa del
modelo OSI en el origen debe comunicarse con su capa par en el lugar destino.
Esta forma de comunicación se conoce como de par-a-par. Durante este proceso,
los protocolos de cada capa intercambian información, denominada unidades de
datos de protocolo (PDU). Cada capa de comunicación en el computador origen
se comunica con un PDU específico de capa, y con su capa par en el computador
destino.

HOST A HOST B Aplicación datos Aplicación Presentación datos Presentación Sesión datos sesión Transporte segmentos Transporte red paquetes red Enlace de datos Tramas Enlace de datos Física bits física

En la capa de red, cada segmento de la capa de transporte se transforma en un
paquete. El paquete contiene el direccionamiento lógico y demás información de
control de la capa 3.

En la capa de enlace de datos, cada paquete de la capa de red se transforma en
una trama. La trama contiene la información de dirección física y corrección de
errores.

En la capa física, la trama se transforma en bits. Estos bits se transmiten uno por
uno a través del medio de red.

En la computadora receptora, el proceso de desencapsulación revierte el proceso
de encapsulación.

Los bits llegan a la capa física del modelo OSI de la
computadora receptora.

El proceso de desplazamiento hacia arriba del modelo
OSI de la computadora receptora llevará los datos a la capa de aplicación, donde
un programa de correo electrónico mostrará el mensaje.

Subtema
NOTA: Una regla nemotécnica puede ayudarlo a recordar las siete capas del
modelo OSI. Algunos ejemplos son: "Algunas Personas Sólo Toman Ron En
Fiestas" y "Festejemos Este Récord Tan Simpático Para Algunos".

1. Aplicación 2. Presentación 3. Sesión 4. Transporte 5. Red 6. Enlace de datos 7. Física

La capa de red presta un servicio a la capa de transporte y la capa de transporte
presenta datos al subsistema de internetwork.

La capa de enlace de datos suministra un servicio a la capa de red.

Encapsula la
información de la capa de red en una trama (la PDU de la Capa 2)

El encabezado
de trama contiene la información (por ejemplo, las direcciones físicas) que se
requiere para completar las funciones de enlace de datos.

La capa de enlace de
datos suministra un servicio a la capa de red encapsulando la información de la
capa de red en una trama.

La capa física también suministra un servicio a la capa de enlace de datos. La
capa física codifica los datos de la trama de enlace de datos en un patrón de unos
y ceros (bits) para su transmisión a través del medio (generalmente un cable) en la
Capa 1.

Se denomina stack de protocolo al sistema que implementa un comportamiento de
protocolo que consta de una serie de estas capas. Los stacks de protocolos se
pueden implementar en hardware o software, o bien en una combinación de
ambos. Por lo general, sólo las capas inferiores se implementan en hardware, y
las capas superiores se implementan en software.

Cada capa es responsable de una parte del procesamiento para preparar los
datos para su transmisión a través de la red.

Es un marco que se puede utilizar para comprender como viaja la información a través de una red.

Este modelo explica de que manera los paquetes de datos viajan a través de varias capas a otro dispositivo de red.

Este modelo esta compuesto por siete capas que permite obtener ciertas ventajas.

Las cuales son:

1 Física

Transmisión Binaria:

- Cables, conectores, voltajes, velocidades de transmisión de datos.

2 Enlace de datos.

Control directo de enlaces, acceso a los medios.

- Provee transferencia confiable de datos a través de los medios. - Conectividad y selección de ruta entre sistemas. - Direccionamiento lógico. - Entrega de mejor esfuerzo.

3 Red.

Dirección de red y determinación de mejor ruta.

- Provee transferencia confiable de datos a través de los medios. - Conectividad y selección de ruta entre sistemas.

4 Transporte.

Conexiones de extremo a extremo.

- Se ocupa de aspectos de transporte entre hosts. - Confiabilidad del transporte de datos. - Establecer, mantener,terminar circuitos virtuales. - Detección de fallas y control de flujo de información de recuperación.

5 Sesión

Comunicación entre hosts

Establece, administra y termina sesiones entre aplicaciones.

6 Presentación

Presentación de datos

- Garantizar que los datos sean legibles para el sistema receptor. - Formato de los datos. - Estructuras de datos. - Negocia la sintaxis de transferencia de datos para la capa de aplicación.

7 Aplicación.

Procesos de red a aplicaciones.

- Suministra servicios de red a los procesos de aplicaciones. EJEMPLO: Correo electrónico, transferencia de archivos y emulación de terminales.

CARACTERISTICAS

• Divide la comunicación de red en partes más pequeñas y fáciles de manejar.

• Normaliza los componentes de red para permitir el desarrollo y el soporte de
los productos por diferentes fabricantes.
• Permite a los distintos tipos de hardware y software de red comunicarse entre
sí.
• Evita que los cambios en una capa afecten las otras capas.
• Divide la comunicación de red en partes más pequeñas para simplificar el
aprendizaje.

En el modelo OSI, cuando se transfieren los datos, se dice que viajan virtualmente
hacia abajo a través de las capas del modelo OSI de la computadora emisora y
hacia arriba a través de las capas del modelo OSI de la computadora receptora.

Cuando un usuario desea enviar datos, como correo electrónico, se inicia un
proceso de encapsulación en la capa de aplicación. La capa de aplicación es
responsable de proporcionar a las aplicaciones acceso a la red. La información
circula por las tres capas superiores y es considerada como datos cuando llega a
la capa de transporte.

En la capa de transporte, los datos se descomponen en segmentos más
administrables o unidades de datos de protocolo (PDU) de la capa de transporte,
para su transporte ordenado por la red.

Una PDU describe los datos a medida que
se desplazan desde una capa del modelo OSI hasta la otra. La PDU de la capa de
transporte también contiene información como números de puerto, de secuencia y
de acuse de recibo, que se utiliza para el transporte confiable de los datos.

PROCESO DETALLADO DE ENCAPSULAMIENTO

Todas las comunicaciones de una red parten de un origen y se envían a un
destino. La información que se envía a través de una red se denomina datos o
paquetes de datos.

Si un computador (host A) desea enviar datos a otro (host B),
en primer término los datos deben empaquetarse a través de un proceso
denominado encapsulamiento.

El encapsulamiento rodea los datos con la información de protocolo necesaria
antes de que se una al tránsito de la red.

Por lo tanto, a medida que los datos se
desplazan a través de las capas del modelo OSI, reciben encabezados,
información final y otros tipos de información.

Una vez que se envían los datos desde el origen,
viajan a través de la capa de aplicación y recorren todas las demás capas en
sentido descendente.

El empaquetamiento y el flujo de los datos que se
intercambian experimentan cambios a medida que las capas realizan sus
funciones para los usuarios finales.

Las redes deben realizar los siguientes cinco
pasos de conversión a fin de encapsular los datos:

HOST A HOST B Aplicación Flujo datos Aplicación Presentación Flujo datos Presentación Sesión Flujo datos sesión Transporte Datos Datos Datos Transporte red (encabezado de red)datos red Enlace de datos Tramas/datos/inf final Enlace de datos Física 110001010101101100001 física

1. Crear los datos.

Cuando un usuario envía un mensaje de correo
electrónico, sus caracteres alfanuméricos se convierten en datos que
pueden recorrer la internetwork.

2. Empaquetar los datos para ser transportados de extremo a extremo.ma

Los datos se empaquetan para ser transportados por la internetwork. Al
utilizar segmentos, la función de transporte asegura que los hosts de
mensaje en ambos extremos del sistema de correo electrónico se puedan
comunicar de forma confiable

3. Agregar la dirección de red IP al encabezado.

Los datos se colocan en
un paquete o datagrama que contiene un encabezado de paquete con las
direcciones lógicas de origen y de destino. Estas direcciones ayudan a los
dispositivos de red a enviar los paquetes a través de la red por una ruta
seleccionada.

4. Agregar el encabezado y la información final de la capa de enlace de
datos.

Cada dispositivo de la red debe poner el paquete dentro de una
trama. La trama le permite conectarse al próximo dispositivo de red
conectado directamente en el enlace. Cada dispositivo en la ruta de red
seleccionada requiere el entramado para poder conectarse al siguiente
dispositivo.

5. Realizar la conversión a bits para su transmisión.

La trama debe
convertirse en un patrón de unos y ceros (bits) para su transmisión a través
del medio. Una función de temporización permite que los dispositivos
distingan estos bits a medida que se trasladan por el medio. El medio en la
internetwork física puede variar a lo largo de la ruta utilizada. Por ejemplo,
el mensaje de correo electrónico se puede originar en una LAN, atravesar el
backbone de una universidad y salir por un enlace WAN hasta llegar a su
destino en otra LAN remota.

2 MODELO TCP/IP

La estructura del modelo TCP/IP es la siguiente:

Aplicación

Representa datos para el usuario más el control de codificación y de diálogo.

Transporte.

Admite la comunicación entre distintos dispositivos de distintas redes.

Internet

Determina la mejor ruta a través de la red.

Acceso a la red.

Controla los dispositivos del hardware y los medios que forman la red.

Comparación

Modelo OSI
(Interconexión de sistema abierto)
Modelo de referencia.

Capa 7 Aplicación.
Define las interfaces entre el software de aplicación.
Servicios de red a aplicaciones.

Capa 6 Presentación.
Estandariza los formatos de datos entre sistemas.
Presentación de los datos.

Capa 5 Sesión.
Administra los diálogos y sesiones de usuarios.
Comunicación entre dispositivos de la red.

Capa 4 Transporte.
Entrega de mensajes de extremo a extremo por la red.
Fiabilidad de los datos.

Capa 3. Red
Enruta los paquetes de acuerdo con el direccionamiento de red único.

Capa 2. Enlace de datos.
Define procedimientos para acceder al medio.
Direccionamiento físico.

Capa 1 Física.
Cableado, voltajes, bits y velocidad de transmición de datos

SUITE DE PROTOCOLOS (Servicios)

FTP 20/21
TFTP 69
HTTP 80
SMTP 25
DNS 53
TELNET 23
SSH 22
DHCP 67/68
HTTPS 443
POP3 110
IMAP4 143

TCP
UDP

IPv4 (32 bits)
IPv6 (128 bits)
IPX
APPLETALK
ICMP
RIP
OSPF
ARP
NetBEUI

ETHERNET
TOKEN RING
FDDI
LOCAL TALK
PPP
HDLC
FRAME RELAY
ATM
X.25
RDSI

NO TIENE

UNIDADES DE DATOS DE PROTOCOLOS

DATOS

SEGMENTOS

PAQUETES

TRAMAS

BITS

QUE AGREGA CADA CAPA

NO TIENE

NÚMEROS DE PUERTOS
NÚMEROS DE SECUENCIA

DIRECCION IP DE ORIGEN Y DESTINO

DIRECCION MAC DE ORIGEN Y DESTINO

NO TIENE

DISPOSITIVOS O COMPONENTES QUE OPERAN EN CADA CAPA

DISPOSITIVOS FINALES

ROUTER

SWITCH
BRIDGE
NIC

HUB
REPETIDOR
MODEM
MEDIO

MODELO TCP/IP
MODELO DE PROTOCOLO

CAPA 4. APLICACION

CAPA 3. TRANSPORTE

CAPA 2. INTERNET

CAPA 1. INTERFAZ DE RED O ACCESO DE RED

Capa de aplicación

Esta capa de aplicación define muchas de las aplicaciones que
se usan en redes de todo el mundo.

Es una capa de servicio que proporciona
estos servicios. La capa de aplicación es responsable de muchas tareas como :

Determinar las reglas de sintaxis de protocolo y datos a nivel de la aplicación.

Algunos de estos protocolos y aplicaciones que funcionan a este nivel son:

- Protocolo de Transferencia de Archivos (FTP). - Protocolo de Transferencia de
Archivos Trivial (TFTP). - Aplicación de e-mail basadas en TCP/IP. - Protocolo para la Transferencia Simple de Correo Electrónico (SMTP). - Protocolo de Acceso a Mensajes de Internet (IMAP). - Protocolo de Oficina Postal versión 3 (POP3). - Protocolo de Administración de Red Simple (SNMP).

Procesos 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:

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

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

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

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

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

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

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

Capa de transporte.

- El Protocolo de Control de Transmisión (TCP). - Protocolo de Datagrama del Usuario (UDP).

Los propósitos de los protocolos de la capa de transporte son :

- Proporcionar confiabilidad y control de flujo.
- La confiabilidad se logra mediante una secuencia de acuses de recibo que
garantizan la entrega de cada paquete. - El control de flujo se logra mediante el uso
de una técnica llamada windowing, que permite a los hosts comunicantes negociar
qué cantidad de datos se transmitirán durante un periodo determinado.

Esta también se encarga de los aspectos de calidad del servicio con
respecto a la confiabilidad, el control de flujo y la corrección de errores.

Define:

Números de puertos.

Tanto TCP como UDP usan números de puerto para pasar datos a las capas
superiores. Los números de puerto ayudan a definir y rastrear todos los diferentes
tipos de conversaciones que están teniendo lugar en toda la red.

Cada protocolo de la capa de aplicación, incluyendo FTP, Telnet, SMTP, DNS, TFTP, SNMP, y el Protocolo de Información de Enrutamiento (RIP), tiene un número de puerto específico que lo identifica y separa de otro protocolo.

Un administrador del sistema deberá familiarizarse con el sistema de números de
puerto y deberá monitorear de cerca los tipos de flujo de tráfico que entran y salen
de la red.

El administrador del sistema tiene la capacidad para especificar qué
tipos de tráfico se permitirán en una red permitiendo o denegando el tráfico de
Internet basado en estos números de puertos.

Esto se logra con routers o dispositivos firewall.

Algunos hackers usan scanners de puerto para buscar puertos abiertos en
redes para obtener un acceso no autorizado.

Protocolos de la capa de transporte.

Los más comunes son:

- Protocolo de control de transmisión (TCP) - Protocolos de datagramas de usuario (UDP).

Ambos protocolos gestionan la comunicación de
múltiples aplicaciones. Ambos protocolos gestionan la comunicación de
múltiples aplicaciones.

Protocolo de control de transmisión (TCP)

- Orientado a la conexión.
- Confiable.
- Vuele a enviar lo que no se recibió.
- Reensambla los mensajes en el host de destino.

Protocolos de datagramas de usuario (UDP).

- Sin conexión.
- Poco confiable.
- Sin control de flujo.
- No reensambla los mensajes entrantes.

Las diferencias entre ellos son las funciones específicas
que cada uno implementa.

Protocolo de datagramas de usuario(UDP)

UDP es un protocolo simple, sin conexión, descrito en la RFC 768.

Cuenta con :

La ventaja de proveer la entrega de datos sin utilizar muchos recursos.

Las porciones de comunicación en UDP se llaman datagramas. Este protocolo de la capa de Transporte envía estos datagramas como "mejor intento".
Entre las aplicaciones que utilizan UDP se incluyen:
• Sistema de nombres de dominios (DNS).
• Streaming de vídeo.
• Voz sobre IP (VoIP).

Protocolo de control de transmisión.

TCP es un protocolo orientado a la conexión, descrito en la RFC 793. TCP incurre
en el uso adicional de recursos para agregar funciones.

Las funciones adicionales
especificadas por TCP están en el mismo orden de entrega, son de entrega
confiable y de control de flujo. Cada segmento de TCP posee 20 bytes de carga
en el encabezado, que encapsulan los datos de la capa de Aplicación, mientras
que cada segmento UDP sólo posee 8 bytes de carga.

Las aplicaciones que utilizan TCP son:

Exploradores Web.
E-mail.
Transferencia de archivos.

Capa de Internet.

Esta define el direccionamiento y la selección
de rutas. Ésta es la misma función que la de la capa de red del modelo OSI.

Los routers usan protocolos de la capa de Internet para identificar un camino
apropiado para los paquetes de datos a medida que viajan de red a red.

Algunos protocolos son los :

- IP.
-Protocolo de Mensajes de Control de Internet (ICMP).
Protocolo de Resolución de Direcciones (ARP).
-Protocolo de Resolución de Direcciones Inverso (RARP).

El propósito de la capa Internet es dividir los segmentos TCP en paquetes y
enviarlos desde cualquier red.

Direccionamiento de los puertos.

Existen distintos tipos de números de puerto:

Puertos bien conocidos (Números del 0 al 1023)

Estos números se
reservan para servicios y aplicaciones.

Se utilizan para:

Aplicaciones como HTTP (servidor Web), POP3/SMTP (servidor de e-mail)
y Telnet.

Al definir estos puertos conocidos para las aplicaciones del
servidor, las aplicaciones del cliente pueden ser programadas para solicitar
una conexión a un puerto específico y su servicio asociado.

Puertos Registrados (Números 1024 al 49151)

Estos números de
puertos están asignados a procesos o aplicaciones del usuario.

Estos procesos son principalmente aplicaciones individuales que el usuario elige instalar en lugar de aplicaciones comunes que recibiría un puerto bien
conocido. Cuando no se utilizan para un recurso del servidor, estos puertos
también pueden utilizarse si un usuario los selecciona de manera dinámica
como puerto de origen.

Puertos dinámicos o privados (Números del 49 152 al 65535)

También conocidos como puertos efímeros, suelen asignarse de manera dinámica a
aplicaciones de cliente cuando se inicia una conexión.

Protocolos de la capa de Internet.

Son:

Protocolo Internet IP

Proporciona direccionamiento de origen y destino y, en conjunción con los protocolos de enrutamiento, envío de paquetes de una
red a otra hacia un destino.

Protocolo de Mensajes de Control de Internet ICMP.

Se usa para pruebas en la red y detección de problemas. Permite los mensajes de
diagnóstico y error. Los mensajes de "eco" ICMP son usados por la aplicación
PING para probar dispositivos remotos.

Protocolo de Información de Enrutamiento RIP.

Opera entre dispositivos de Router para descubrir rutas entre redes. En una Internetwork, los routers
dependen de un protocolo de enrutamiento para construir y mantener
información acerca de cómo enviar paquetes hacia su destino. RIP elige rutas
basándose en su distancia, o número de saltos.

Primero la Ruta Abierta Más Corta OSPF.

como RIP, permite a los
routers construir tablas de enrutamiento. A diferencia de RIP, OSPF
selecciona las rutas basándose en otras características de los vínculos entre
redes, como ancho de banda y retraso. OSPF es más adecuado que RIP para
el enrutamiento en grandes internetworks.

Protocolo de Resolución de Direcciones ARP

se usa para descubrir la
dirección local (MAC) de una estación de la red cuando su dirección IP es
conocida. Las estaciones finales así como los routers usan ARP para
descubrir direcciones locales.

Capa de interfaz de red o acceso de red.

La capa de interfaz de red del modelo TCP/IP se mapea con las capas de enlace
de datos y física del modelo OSI. Esta capa define funciones específicas de
TCP/IP relacionadas con la preparación de los datos para su transmisión sobre el
medio físico, incluyendo el direccionamiento.

La capa de interfaz de red también
especifica qué tipos de medios pueden usarse para la transmisión de datos.

También se conoce como la capa de host a red.

Algunos protocolos más comunes de la capa de aplicación son:

• Protocolo de Transferencia de Archivos (FTP).
• Protocolo de Transferencia de Hipertexto (HTTP).
• Protocolo simple de transferencia de correo (SMTP).
• Sistema de denominación de dominios (DNS).
• Protocolo Trivial de Transferencia de Archivos (TFTP).

Los protocolos de capa de transporte comunes incluyen:

• Protocolo para el Control del Transporte (TCP).
• Protocolo de Datagrama de Usuario (UDP).

El protocolo principal de la capa Internet es:

Protocolo Internet (IP).

Comparación 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.

La Capa 3 del modelo OSI, la capa Red, se utiliza casi
universalmente para analizar y documentar el rango de los procesos que se
producen en todas las redes de datos para direccionar y enrutar mensajes a través
de una internetwork.

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.

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.

Las similitudes incluyen:

• Ambos se dividen en capas.

• Ambos tienen capas de aplicación, aunque incluyen servicios muy distintos.

• Ambos tienen capas de transporte y de red similares.

• Ambos modelos deben ser conocidos por los profesionales de networking.

• Ambos suponen que se conmutan paquetes. Esto significa que los paquetes individuales pueden usar rutas diferentes para llegar al mismo destino. Esto se
contrasta con las redes conmutadas por circuito, en las que todos los
paquetes toman la misma ruta.

Las diferencias incluyen:

• TCP/IP combina las funciones de la capa de presentación y de sesión en la capa de aplicación.

• TCP/IP combina la capa de enlace de datos y la capa física del modelo OSI en la capa de acceso de red.

• TCP/IP parece ser más simple porque tiene menos capas.

• Los protocolos TCP/IP son los estándares en torno a los cuales se desarrolló
la Internet, de modo que la credibilidad del modelo TCP/IP se debe en gran
parte a sus protocolos. En comparación, por lo general las redes no se
desarrollan a partir del protocolo OSI, aunque el modelo OSI se usa como
guía.

Aunque los protocolos TCP/IP representan los estándares en base a los cuales se
ha desarrollado la Internet, este currículum utiliza el modelo OSI por los siguientes
motivos:

• Es un estándar genérico, independiente de los protocolos.

• Es más detallado, lo que hace que sea más útil para la enseñanza y el
aprendizaje.

• Al ser más detallado, resulta de mayor utilidad para el diagnóstico de fallas.