Protocolos de redes de computadoras

Protocolos y comunicaciones de red

¡Vamos!

Redes de computadoras

Objetivos

• Explicar la forma en que se utilizan las reglas para facilitar la comunicación.
• Explicar la función de los protocolos y de los organismos de estandarización para facilitar la interoperabilidad en las comunicaciones de red.
• Explicar la forma en que los dispositivos de una LAN acceden a los recursos en una red de pequeña o mediana empresa.

Contenido

1 Reglas de la comunicación2 Protocolos y estándares de red3 Movimiento de datos en la red4 Resumen

Señal

Señal

Mensaje

Mensaje

MensajeOrigen

Receptor

TransmisiónMedio

Transmisor

MensajeOrigen

¿Qué es la comunicación?

Comunicación Humana

Establecimiento de reglas

• Un emisor y un receptor identificados
• Método de comunicación acordado (en persona, teléfono, carta, fotografía)
• Idioma y gramática común
• Velocidad y momento de entrega
• Requisitos de confirmación o acuse de recibo

Decodificador

Codificador

Señal

Señal

Mensaje

Mensaje

MensajeOrigen

Receptor

TransmisiónMedio

Transmisor

MensajeOrigen

Codificación del mensaje

Comunicación Humana

Formato y encapsulación del mensaje

Ejemplo. Una carta personal está compuesta por los siguientes elementos:

• Un identificador del destinatario
• Un saludo
• El contenido del mensaje
• Una frase de cierre
• Un identificador del emisor

Tamaño del mensaje

Las restricciones de tamaño de las tramas requieren que el host de origen divida un mensaje largo en fragmentos individuales que cumplan los requisitos de tamaño mínimo y máximo (MTU).Esto se conoce como segmentación.Cada segmento se encapsula en una trama separada con la información de la dirección y se envía a través de la red.En el host receptor, los mensajes se desencapsulan y se vuelven a unir para su procesamiento e interpretación.

Temporización del Mensaje

• Método de acceso
• Control de flujo
• Tiempo de espera para la respuesta

Opciones de entrega

Unicast

La comunicación unicast son comunicaciones de Uno a Uno

Multicast

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Se utiliza para comunicarse con un grupo selecto dentro de un grupo numeroso.

Broadcast

+ info

La comunicación Broadcast son comunicaciones de Uno a Todos

+ info

Reglas que rigen las comunicaciones

Interacción de Protocolos

Protocolos de red

• Formato o estructuración del mensaje
• Proceso por el cual los dispositivos de red comparten Información sobre las rutas con otras redes
• Cómo y cuándo se transmiten mensajes de error y del sistema entre los dispositivos
• La configuración y la terminación de sesiones de transferencia de datos

Suites de protocolos y estándares de la industria

Creación de Internet y desarrollo de TCP/IP

Organismos de Estandarización

encargados de poner orden

Organismos de estandarización

Estandares Abiertos

+ info

IETF

El Internet Engineering Task Force (IETF) es el principal organismo de normas de Internet, encargado de desarrollar estándares abiertos para mejorar su funcionamiento. Es una comunidad internacional de diseñadores, operadores e investigadores centrados en la evolución de Internet. El Internet Architecture Board (IAB) y el Internet Research Task Force (IRTF) brindan dirección técnica a largo plazo y promueven la investigación para su desarrollo.

38 sociedades130 boletines1300 conferencias anuales1300 estándares y proyectos400 000 miembros160 paísesIEEE 802.3 IEEE 802.11

Otros Organismos

Modelos de Referencia

Ayudan a diseñar, implementar y gestionar redes.

Beneficios de utilizar un modelo de capas

Imágen

Utilizar un modelo en capas en redes ofrece varios beneficios clave:

1. Modularidad: Permite diseñar, desarrollar y mantener sistemas de manera flexible y eficiente.
2. Interoperabilidad: Facilita la comunicación entre sistemas y tecnologías diferentes.
3. Simplicidad: Simplifica el diseño y la solución de problemas al dividir funciones en capas.
4. Escalabilidad: Facilita la expansión y actualización de sistemas sin afectar a otras capas.
5. Encapsulación: Oculta la complejidad interna y reduce errores mediante interfaces bien definidas.
6. Diagnóstico y Mantenimiento: Hace más fácil identificar y solucionar problemas en capas específicas.
7. Estándar y Compatibilidad: Asegura la compatibilidad entre diferentes equipos y productos mediante un marco estándar.

Capas de Medios

Capas del Host

Modelo OSI

El modelo OSI es un marco teórico de siete capas que estandariza cómo los sistemas de red se comunican. Cada capa, desde la física hasta la aplicación, tiene funciones específicas, como la transmisión de datos, el enrutamiento, y el manejo de sesiones. Facilita la interconexión y entendimiento de redes y telecomunicaciones.

+ info

• El modelo OSI es un modelo de referencia
• El Modelo TCP/IP es un modelo aplicado

Comparación entre los modelos

Modelo TCP/IP

Es un conjunto de protocolos que forma la base de la comunicación en Internet. Aunque se refiere más a los protocolos que al modelo de referencia, se puede asociar a un modelo de 4 capas.

+ info

Encapsulación de Datos

Comunicación de los mensajes

+ info

Encapsulación

• Ventajas de la segmentación de mensajes
• Se pueden entrelazar distintas conversaciones.
• Mayor confiabilidad de las comunicaciones de red.
• Desventajas de la segmentación de mensajes
• Mayor nivel de complejidad.
• Unidades de datos del protocolo (PDU)
• Datos
• Segmento
• Paquete
• Trama
• Bits

Términos de encapsulación de protocolos

Servidor Web

Cliente Web

Encapsulación de Datos

0100010111010101011010101010101001010101010101010

Términos de encapsulación de protocolos

Servidor Web

Cliente Web

Encapsulación de Datos

Direcciones

Accesos a los recursos locales

Comunicación con un dispositivo en la misma red

Resumen

• Las redes de datos son sistemas de dispositivos finales, dispositivos intermediarios y medios que conectan los dispositivos. Para que se produzca la comunicación, estos dispositivos deben saber cómo comunicarse.
• Estos dispositivos deben cumplir con reglas y protocolos de comunicación. TCP/IP es un ejemplo de una suite de protocolos.
• La mayoría de los protocolos son creados por organismos de estandarización, como el IETF o el IEEE.

• Los modelos de red más amplia-mente utilizados son OSI y TCP/IP.
• Los datos que pasan por el stack del modelo OSI se segmentan en trozos y se encapsulan con direcciones y otras etiquetas. El proceso se revierte a su destino.
• El modelo OSI describe los procesos de codificación, formateo, segmentación y encapsulación de datos para transmitir por la red.La suite de protocolos TCP/IP es un protocolo de estándar abierto que recibió el aval de la industria de redes y fue ratificado, o aprobado, por un organismo de estandarización.

• La suite de protocolos de Internet es una suite de protocolos necesaria para transmitir y recibir información mediante Internet.
• Las unidades de datos del protocolo (PDU, Protocol Data Units) se denominan según los protocolos de la suite TCP/IP: datos, segmento, paquete, trama y bits.
• La aplicación de los modelos permite a diversas personas, compañías y asociaciones comerciales analizar las redes actuales y planificar las redes del futuro.

• Internet Society (ISOC)
• Internet Architecture Board (IAB)
• Internet Engineering Task Force (IETF)
• Instituto de Ingenieros en Electricidad y Electrónica (IEEE)
• International Organization for Standardization (ISO)

Estándares abiertos

• Protocolo de aplicación: protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP)
• Protocolo de transporte: protocolo de control de transmisión (TCP)
• Protocolo de Internet: protocolo de Internet (IP)
• Protocolos de acceso a la red: capas física y de enlace de datos

Interacción de protocolos

Conoce un poco más

About the IETF

The Internet Engineering Task Force (IETF), founded in 1986, is the premier standards development organization (SDO) for the Internet. The IETF makes voluntary standards that are often adopted by Internet users, network operators, and equipment vendors, and it thus helps shape the trajectory of the development of the Internet. But in no way does the IETF control, or even patrol, the Internet.

Modelo OSI

El modelo OSI se divide en siete capas, cada una con funciones específicas:

1. Física – Define los aspectos físicos de la transmisión de datos, como cables, señales eléctricas y medios de transmisión.
2. Enlace de Datos – Controla la transferencia de datos entre dos nodos conectados físicamente, asegurando que no haya errores.
3. Red – Gestiona el direccionamiento y la entrega de datos entre redes diferentes, como enrutamiento.
4. Transporte – Garantiza que los datos se transfieran de manera confiable, fragmentando y reensamblando los datos cuando sea necesario.
5. Sesión – Establece, administra y termina las conexiones entre aplicaciones.
6. Presentación – Traduce y da formato a los datos para que las aplicaciones puedan interpretarlos, incluyendo la encriptación y compresión.
7. Aplicación – Proporciona servicios directamente a las aplicaciones de usuario, como el correo electrónico o la navegación web.

Capas del modelo OSI

Es un modelo de referencia conceptual que divide el proceso de comunicación en siete capas distintas. Cada capa tiene funciones específicas y se comunica con las capas adyacentes:

1. Capa Física: Transmisión de bits a través del medio físico.
2. Capa de Enlace de Datos: Controla errores y controla el acceso al medio.
3. Capa de Red: Encaminamiento y direccionamiento de datos.
4. Capa de Transporte: Garantiza la entrega fiable de datos entre sistemas.
5. Capa de Sesión: Gestiona sesiones de comunicación entre aplicaciones.
6. Capa de Presentación: Traduce y formatea los datos para la capa de aplicación.
7. Capa de Aplicación: Proporciona servicios de red a las aplicaciones del usuario.

Modelo TCP/IP

Modelo TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol): • Descripción: Es un conjunto de protocolos que forma la base de la comunicación en Internet. Aunque se refiere más a los protocolos que al modelo de referencia, se puede asociar a un modelo de 4 capas. • Capas: 1. Capa de Acceso a la Red: Equivalente a las capas Física y de Enlace de Datos del modelo OSI. 2. Capa de Internet: Equivalente a la capa de Red del modelo OSI, y maneja el direccionamiento y el encaminamiento. 3. Capa de Transporte: Equivalente a la capa de Transporte del modelo OSI, asegura la entrega de datos. 4. Capa de Aplicación: Equivalente a las capas de Sesión, Presentación y Aplicación del modelo OSI, gestiona la comunicación entre aplicaciones.

3. Capa de Red: Los segmentos se agrupan en paquetes con un encabezado que contiene direcciones IP.4. Capa de Enlace de Datos: Los paquetes se convierten en tramas con un encabezado que incluye direcciones MAC.5. Capa Física: Las tramas se convierten en bits que se transmiten a través del medio físico.ImportanciaLa encapsulación y desencapsulación son esenciales para transmitir datos de manera eficiente y segura en redes complejas, asegurando que la información se estructure y se interprete correctamente.

Conoce un poco más

Encapsulación

La encapsulación es el proceso de preparar datos para su transmisión a través de una red, añadiendo información de control en cada capa del modelo OSI o TCP/IP. A medida que los datos se mueven desde la capa de aplicación hacia la capa física, se les añaden encabezados y, en algunos casos, pies de página.Proceso de Encapsulación1. Capa de Aplicación: Los datos se formatean para la red.2. Capa de Transporte: Se segmentan los datos y se añade un encabezado con información de control.

• Dirección de red
• Dirección IP de origen
• Dirección IP de destino
• Dirección de enlace de datos
• Dirección de enlace de datos de origen
• Dirección de enlace de datos de destino

Direcciones de red y direcciones de enlacede datos