Arquitectura de Redes y Comunicaciones

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1 MODELO DE REFERENCIA OSI El modelo de referencia de interconexión de sistemas abiertos es una representación abstracta en capas, creada como guía para el diseño del protocolo de red. El modelo OSI divide el proceso de networking en diferentes capas lógicas, cada una de las cuales tiene una única funcionalidad y a la cual se le asignan protocolos y servicios específicos. En este modelo, la información se pasa de una capa a otra, comenzando en la capa de Aplicación en el host de transmisión, siguiendo por la jerarquía hacia la capa Física, pasando por el canal de comunicaciones al host de destino, donde la información vuelve a la jerarquía y termina en la capa de Aplicación. Capas del Modelo OSI: El modelo OSI se encuentra dividido en siete capas y son: 1) Capa Física: Es la que se encarga de las conexiones físicas de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere: Medio físico las cuales tenemos: o Medios guiados: cable coaxial, cable de par trenzado, fibra óptica y otros tipos de cables. o Medios no guiados: radio, infrarrojos, microondas, láser y otras redes inalámbricas. Características del medio las cuales tenemos: o Tipo de cable o calidad del mismo. o Tipo de conectores normalizados o en su caso tipo de antena; etc. La forma en la que se transmite la información: codificación de señal, niveles de tensión/intensidad de corriente eléctrica, modulación, tasa binaria, etc. Se encarga de transformar una trama de datos proveniente del nivel de enlace en una señal adecuada al medio físico utilizado en la transmisión. Estos impulsos pueden ser eléctricos (transmisión por cable) o electromagnéticos (transmisión sin cables). Estos últimos, dependiendo de la frecuencia / longitud de onda de la señal pueden ser ópticos, de micro-ondas o de radio. Cuando actúa en modo recepción el trabajo es inverso; se encarga de transformar la señal transmitida en tramas de datos binarios que serán entregados al nivel de enlace. 2) Capa de Enlace de Datos: Es capaz de proporcionar una transmisión sin errores, es decir, un tránsito de datos fiable a través de un enlace físico. Debe crear y reconocer los límites de las tramas, así como resolver los problemas derivados del deterioro, pérdida o duplicidad de las tramas. También puede incluir algún mecanismo de regulación del tráfico que evite la saturación de un receptor que sea más lento que el emisor. La capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico, de la topología de la red, del acceso a la red, de la notificación de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo. 3) Capa de Red: La función principal es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aún cuando ambos no estén conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan en castellano encaminadores, aunque es más frecuente encontrar el nombre inglés routers y, en ocasiones enrutadores. Este nivel conmuta, enruta y controla la congestión de los paquetes de información en una sub-red. Ing. Marcos Huerta Sagástegui - 1 -

2 4) Capa de Transporte: Su función básica es aceptar los datos enviados por las capas superiores, dividirlos en pequeñas partes si es necesario, y pasarlos a la capa de red. En el caso del modelo OSI, también se asegura que lleguen correctamente al otro lado de la comunicación. Otra característica a destacar es que debe aislar a las capas superiores de las distintas posibles implementaciones de tecnologías de red en las capas inferiores, lo que la convierte en el corazón de la comunicación. También realiza las siguientes actividades en esta capa y son: Este nivel define como direccionar la localidad física de los dispositivos de la red. Asigna una dirección única de transporte a cada usuario. Define una posible multicanalización. Esto es, puede soportar múltiples conexiones. Define la manera de habilitar y deshabilitar las conexiones entre los nodos. Determina el protocolo que garantiza el envío del mensaje. Establece la transparencia de datos así como la confiabilidad en la transferencia de información entre dos sistemas. 5) Capa de Sesión: Esta capa ofrece varios servicios que son cruciales para la comunicación, como son: a) Control de la sesión a establecer entre el emisor y el receptor (quién transmite, quién escucha y seguimiento de ésta). b) Control de la concurrencia (que dos comunicaciones a la misma operación crítica no se efectúen al mismo tiempo). c) Mantener puntos de verificación (checkpoints), que sirven para que, ante una interrupción de transmisión por cualquier causa, la misma se pueda reanudar desde el último punto de verificación en lugar de repetirla desde el principio. Por lo tanto, el servicio provisto por esta capa es la capacidad de asegurar que, dada una sesión establecida entre dos máquinas, la misma se pueda efectuar para las operaciones definidas de principio a fin, reanudándolas en caso de interrupción. 6) Capa de Presentación: El objetivo de la capa de presentación es encargarse de la representación de la información, de manera que aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres (ASCII, Unicode, EBCDIC), números (little-endian tipo Intel, big-endian tipo Motorola), sonido o imágenes, los datos lleguen de manera reconocible. Esta capa es la primera en trabajar más el contenido de la comunicación que cómo se establece la misma. En ella se tratan aspectos tales como la semántica y la sintaxis de los datos transmitidos, ya que distintas computadoras pueden tener diferentes formas de manejarlas. 7) Capa de Aplicación: Proporciona comunicación entre dos procesos de aplicación, tales como: programas de aplicación, aplicaciones de red, etc. Proporciona aspectos de comunicaciones para aplicaciones específicas entre usuarios de redes: manejo de la red, protocolos de transferencias de archivos (ftp), etc. Ofrece a las aplicaciones (de usuario) la posibilidad de acceder a los servicios de las demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos, como correo electrónico (POP y SMTP), gestores de bases de datos y servidor de ficheros (FTP). Hay tantos protocolos como aplicaciones distintas y puesto que continuamente se desarrollan nuevas aplicaciones el número de protocolos crece sin parar. Entre los protocolos (refiriéndose a protocolos genéricos, no a protocolos de la capa de aplicación de OSI) más conocidos destacan: HTTP (HyperText Transfer Protocol) el protocolo bajo la www FTP (File Transfer Protocol) ( FTAM, fuera de TCP/IP) transferencia de ficheros SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) (X.400 fuera de tcp/ip) envío y distribución de correo electrónico. POP (Post Office Protocol)/IMAP: reparto de correo al usuario final. SSH (Secure SHell) principalmente terminal remoto, aunque en realidad cifra casi cualquier tipo de transmisión. Telnet otro terminal remoto, ha caído en desuso por su inseguridad intrínseca, ya que las claves viajan sin cifrar por la red. Hay otros protocolos de nivel de aplicación que facilitan el uso y administración de la red: SNMP (Simple Network Management Protocol). DNS (Domain Name System) Ing. Marcos Huerta Sagástegui - 2 -

3 Transmisión de datos en el modelo OSI: El modelo OSI es un modelo conceptual que no define ni específica interfaces y protocolos, únicamente establece criterios generales sobre cómo concebir las redes de comunicaciones de datos. El proceso de transmisión de datos, intervienen componentes software y hardware. Debido a ello, los procedimientos se dividen en capas o niveles. En el modelo OSI se consideran siete niveles, en cada uno de ellos se procesan unidades de información denominadas PDU (Unidad de datos de protocolo). En los ordenadores emisores las PDU se transmiten del nivel superior al inferior, y en cada uno de ellos se añade información de control (cabeceras, AH, PH, SH, TH, NH, DH, o terminales DT). En los Ordenadores receptores la información se procesa desde el nivel inferior, comprobando y eliminando en cada nivel las cabeceras o terminales de cada PDU correspondiente a dicho nivel. MODELO DE REFERENCIA TCP/IP TCP/IP es el protocolo común utilizado por todos los ordenadores conectados a Internet, de manera que éstos puedan comunicarse entre sí. Hay que tener en cuenta que en Internet se encuentran conectados ordenadores de clases muy diferentes y con hardware y software incompatibles en muchos casos, además de todos los medios y formas posibles de conexión. Aquí se encuentra una de las grandes ventajas del TCP/IP, pues este protocolo se encargará de que la comunicación entre todos sea posible. TCP/IP es compatible con cualquier sistema operativo y con cualquier tipo de hardware. Ing. Marcos Huerta Sagástegui - 3 -

4 TCP/IP no es un único protocolo, sino que es en realidad lo que se conoce con este nombre es un conjunto de protocolos que cubren los distintos niveles del modelo OSI. Los dos protocolos más importantes son el TCP (Transmission Control Protocol) y el IP (Internet Protocol), que son los que dan nombre al conjunto. Capas del Modelo TCP/IP: La arquitectura del TCP/IP consta de cinco niveles o capas en las que se agrupan los protocolos, y que se relacionan con los niveles OSI de la siguiente manera: Aplicación: Se corresponde con los niveles OSI de aplicación, presentación y sesión. Aquí se incluyen protocolos destinados a proporcionar servicios, tales como correo electrónico (SMTP), transferencia de ficheros (FTP), conexión remota (TELNET) y otros más recientes como el protocolo HTTP (Hypertext Transfer Protocol). Transporte: Coincide con el nivel de transporte del modelo OSI. Los protocolos de este nivel, tales como TCP y UDP, se encargan de manejar los datos y proporcionar la fiabilidad necesaria en el transporte de los mismos. Internet: Es el nivel de red del modelo OSI. Incluye al protocolo IP, que se encarga de enviar los paquetes de información a sus destinos correspondientes. Es utilizado con esta finalidad por los protocolos del nivel de transporte. Red: Es la interfaz de la red real. TCP/IP no especifica ningún protocolo concreto, así es que corre por las interfaces conocidas, como por ejemplo: 802.2, CSMA/CD, X.25, etc. Físico: Análogo al nivel físico del OSI. Protocolo IP: IP a diferencia del protocolo X.25, que está orientado a conexión, IP es sin conexión. Está basado en la idea de los datagramas interred, los cuales son transportados transparentemente, pero no siempre con seguridad, desde el host fuente hasta el host destinatario, quizás recorriendo varias redes mientras viaja. El protocolo IP trabaja de la siguiente manera; la capa de transporte toma los mensajes y los divide en datagramas, de hasta 64K octetos cada uno. Cada datagrama se transmite a través de la red interred, posiblemente fragmentándose en unidades más pequeñas, durante su recorrido normal. Al final, cuando todas las piezas llegan a la máquina destinataria, la capa de transporte los reensambla para así reconstruir el mensaje original. Un datagrama IP consta de una parte de cabecera y una parte de texto. La cabecera tiene una parte fija de 20 octetos y una parte opcional de longitud variable. En la figura se muestra el formato de la cabecera. Ing. Marcos Huerta Sagástegui - 4 -

5 Protocolo TCP: TCP sirve para crear conexiones entre ellos a través de las cuales envía un flujo de datos. El protocolo garantiza que los datos serán entregados a su destino sin errores y en el mismo orden en que se transmitieron. También proporciona un mecanismo para distinguir distintas aplicaciones dentro de una misma máquina, a través del concepto de puerto. TCP da soporte a muchas de las aplicaciones más populares de Internet, incluidas HTTP, SMTP y SSH. TCP es un protocolo de comunicación orientado a conexión y fiable del nivel de transporte, actualmente documentado por IETF RFC 793. En su tránsito por distintas redes y equipos encaminadores puede ocurrir que haya paquetes IP que se pierdan, lleguen duplicados o con errores en la información que contienen. El protocolo TCP se encarga de subsanar estas posibles deficiencias para conseguir un servicio de transporte de información fiable. TCP fragmenta la información a transmitir, de la misma forma que lo hace el protocolo IP. TCP numera cada uno de estos paquetes (como se llama) de manera que el receptor de la información pueda ordenarlos al recibirlos. Para pasar esta información a través de la red, TCP utiliza un sobre identificado con el número de secuencia de cada paquete. Los paquetes TCP se envían a su destino, independientemente unos de otros, utilizando el protocolo IP. En la parte receptora, el TCP recoge el paquete, extrae los datos, y los pone en el orden correcto. Si algunos sobres desaparecen, el receptor le pide al transmisor que retransmita los paquetes de nuevo. Cuando toda la información recogida está en su orden, se pasan los datos a la capa de aplicaciones. Esto es una visión ideal del TCP. En la práctica los paquetes no solamente se pueden perder, sino que pueden sufrir cambios en su tránsito por la red. TCP resuelve este problema colocando en el paquete que se envía lo que se denomina el checksum. Cuando el paquete llega a su destino, el receptor TCP calcula que checksum debe ser y lo compara con el que se ha enviado. Si no son los mismos el TCP receptor entiende que ha habido un error en la transmisión y le pide al transmisor que reenvíe. Transmisión de datos en el modelo TCP/IP: Para transmitir información a través de TCP/IP, ésta debe ser dividida en unidades de menor tamaño. Esto proporciona grandes ventajas en el manejo de los datos que se transfieren y, por otro lado, esto es algo común en cualquier protocolo de comunicaciones. En TCP/IP cada una de estas unidades de información recibe el nombre de "datagrama" (datagram), y son conjuntos de datos que se envían como mensajes independientes. Ing. Marcos Huerta Sagástegui - 5 -

6 CONFIGURACION DE UNA RED PEER TO PEER Para poder configurar una red Peer to Peer se necesitara los siguientes materiales: 1) Dos computadoras con tarjetas de red instaladas. 2) Un cable cruzado de aproximadamente unos tres metros. 3) Dos Direcciones de subred que utilizara para comunicarse: /24 4) Un nombre para definir el grupo: PRUEBA Ahora explicaremos en forma detallada como podemos configurar una red punto a punto entre dos computadoras. Paso 1: Ya tenemos las dos computadoras instaladas con Windows XP y sus respectivas tarjetas de red instaladas, para lo cual nuestro primer objetivo es conectar el cable cruzado en los conectores RJ45 de las respectivas tarjetas de red, de esta manera ya hemos realizado toda la conexión física de nuestra pequeña red. Paso 2: Ahora debemos configurar las tarjetas de red computadora y realizamos lo siguiente: de cada computadora asi que vamos a la primera Inicio-Propiedades, ver figura: Se abrirá una ventana como esta en la cual hacemos doble clic en el icono que dice Conexión de área local, ver figura: Ing. Marcos Huerta Sagástegui - 6 -

7 Se abrirá otra ventana en la cual deberá seleccionar el botón de Propiedades, ver figura: Se abrirá otra ventana y deberá seleccionar en el combo box la opción Protocolo Internet (TCP/IP) y luego presionar el botón Propiedades, ver figura: Se abrirá otra ventana en la cual deberá poner la dirección IP de la maquina que será la y la puerta de enlace predeterminada será la dirección IP de la otra máquina, y luego presione el botón Aceptar y cierre todas las demás ventanas ver figura: Ing. Marcos Huerta Sagástegui - 7 -

8 De igual forma configure la otra computadora y cuando seleccione la dirección IP será: y la puerta de enlace predeterminada será (la dirección del otro equipo) y luego presione el botón Aceptar y cierre todas las demás ventanas, ver figura: De esta forma ya usted ha logrado configurar las respectivas direcciones IP de cada equipo entonces procedemos a realizar el siguiente paso. Paso 3: Ahora procederemos a conectar en el mismo grupo de trabajo a los dos equipos, dicho grupo de trabajo se llamara PRUEBA para lo cual realizaremos los siguientes pasos: Seleccionamos en el escritorio el botón de Mi PC y le damos clic derecho-propiedades, ver figura: Se abrirá una ventana y seleccione la pestaña Nombre de equipo y luego presione el botón Cambiar, ver figura: Ing. Marcos Huerta Sagástegui - 8 -

9 Se abrirá otra ventana en la cual debe poner el nombre del equipo y seleccionar el radio botón Grupo de trabajo y poner en la casilla la palabra PRUEBA y luego presionar el botón Aceptar, ver figura: Se abrirá una ventana que dirá: Bienvenido al grupo de trabajo PRUEBA y presione el botón Aceptar. Realice los mismos pasos para configurar el grupo de trabajo en el otro equipo y una vez que ha configurado los dos equipos vaya al escritorio seleccione el icono Mis sitios de red y haga doble clic, ver figura: Se abrirá una ventana y en el lado izquierdo seleccione Ver equipos del grupo de trabajo y en el lado derecho aparecerá las dos computadoras (sino apareciera deberá presionar F5 varias veces hasta que aparezcan), ver figura: De esta manera ya logro conectar dos computadoras punto a punto utilizando sus respectivas tarjetas de red y ya podrá compartir archivos carpetas, etc. Ing. Marcos Huerta Sagástegui - 9 -

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