PDF de programación - Apartado 1.5: capas de protocolos y modelos de servicio - Lógica de redes

Lógica de redes

Apartado 1.5: capas de protocolos y modelos de servicio.

Tema 1: Contenido

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1.1 ¿Qué es Internet?
1.2 La frontera de la red: redes de acceso y medios físicos.
1.3 Núcleo de red.

 Conmutación de paquetes, conmutación de circuitos, red de redes.

1.4 Retardos, pérdidas y tasa de transferencia en las redes de

conmutación de paquetes.

1.5 Capas de protocolos y modelos de servicios.
1.6 Ataques a las redes.
1.7 Historia de Internet y de las redes de computadoras.



Tema 1. Redes de Computadores e Internet: lógica de redes.

Introducción: capas de protocolos, modelos de servicios

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 Lógica de redes (lógica para funcionamiento de las redes).

 Diferentes formas de abordar el diseño de las redes de comunicaciones.
 Estructuración del software y del hardware de comunicaciones  Lógica de

comunicación organizada en capas/niveles.
 Agrupación de operaciones similares para transferir datos entre programas de distintos

ordenadores.

 Pila/torre/conjunto de protocolos organizados en “N” capas/niveles.
 Cada capa/nivel construida sobre la capa/nivel inferior.

 Objetivos:

 Ofrecer servicios a las capas superiores ocultando detalles de cómo se realizan.
 Utilizar servicios de las capas inferiores.
 Nº de capas, nombre y función difieren según red y modelo.



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función

de

 La

comunicación

se
descompone en un conjunto de módulos,
capas o niveles.

 Se simplifica el diseño de la red:

 El “gran problema” se fragmenta en
y

problemas menos
manejables (“divide y vencerás”).

complejos

 El diseño en capas facilita las cosas.
 P.e, el modelo OSI define siete capas.

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Lógica de redes, fundamentos
 Elementos de la lógica y estructuración del SW de comunicaciones.

 Capa o nivel.
 Servicio.
 Entidades.

 Entidades pares en sistemas diferentes.
 Entidades no pares en el mismo sistema.

 Comunicación.

 Horizontal -Virtual.
 Vertical - Real.

 Interfaz.
 Protocolo.

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 Capa o nivel.

 Conjunto de funciones bien definidas, orientadas a resolver un problema

determinado.

 Servicio.

 Conjunto de operaciones (primitivas) que una capa proporciona a la capa

inmediata superior.

 Resultado de una o más funciones definidas por el correspondiente protocolo.

 Entidades.

 Elementos activos HW o SW (procesos de una capa).
 Desarrollan determinadas funciones.
 Pares y no pares.



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 Comunicación

 Horizontal - VIRTUAL .

 Discurre en base a un protocolo entre entidades pares (capas homólogas) de

máquinas diferentes.
 El medio físico de transmisión se encarga de la comunicación física.

 Vertical - REAL.

 Discurre entre entidades NO pares adyacentes (capas no homólogas) en la misma

máquina.

 Una capa (entidad) pasa datos e información de control a la capa (entidad) inmediata

inferior/superior.

 Interfaz.

 Define reglas para la interacción entre capas del mismo sistema.
 Define qué operaciones y servicios ofrece una capa a la inmediata superior,
permitiendo reemplazo de la implementación manteniendo el mismo conjunto de
servicios.


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 Protocolo

 Conjunto de reglas y convenciones para la comunicación entre capas homólogas

(entidades pares) de sistemas diferentes.

 Acciones/funciones que desarrollan entidades pares para proveer el servicio de

comunicación correspondiente a una capa entre sistemas diferentes.

 Normalización.

 Comprende tres elementos claves:

 Definición del servicio (descripción funcional del servicio).
 Especificación del protocolo.
 Direccionamiento a través de los SAP (Service Access Point).


Servicio

SAPs

Capa N

Protocolo

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 SAP: Punto de Acceso al Servicio.

 Identifica cada entidad (proceso) dentro de una capa.
 Mecanismo de direccionamiento entre entidades de capas diferentes del

mismo sistema.

 A través de un SAP de la capa “N” una entidad de la capa “N+1” puede:

 Acceder a un servicio de la capa “N”.

 Los SAP posibilitan que la capa “N” multiplexe varios usuarios de la capa “N+1”.
 Posible en todas las capas, pero no suele llevarse a cabo en todas las capas.

 Ser direccionada desde la capa “N” y recibir información de una entidad de capa “N”.



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Ejemplo genérico de la
lógica de comunicación
en base a cinco capas

Elementos básicos de la lógica de
comunicación relacionados en la
diapositiva 5, excepto “entidades” y
“servicios”

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Layer 1 procedure

Leyenda:
Comunicación física, real:
Comunicación lógica, virtual ( protocolo):

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 Pila/torre de protocolos.

 Conjunto de protocolos en un sistema, uno por capa en el contexto de una comunicación.
 Cada protocolo independiente de los demás. Entre todos permiten la comunicación a

través de la red.

 Arquitectura lógica de red

 Conjunto de capas (procesos) y protocolos.
 No incluye detalles de implementación ni especificación de las interfaces, que pueden NO

ser iguales en sistemas (máquinas) diferentes.

 Contiene información para desarrolladores de HW y SW de comunicaciones.

 Distinción entre servicios y protocolos.

 Servicio: conjunto de primitivas (operaciones) que ofrece una capa a la que está por

encima.

 Protocolo: reglas que gobiernan el intercambio de estructuras de datos entre entidades

pares en máquinas diferentes.

 Los servicios y protocolos se normalizan.



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 Funciones generales de los protocolos y de la lógica de red.

 Encapsulado/des-encapsulado.
 Segmentación/ensamblado y bloqueo/desbloqueo.
 Servicios de transferencia:
 Confirmado y no confirmado.
 Conectivo y no conectivo.

 Control de flujo, de errores y de secuencia.
 Direccionamiento (de máquina y de proceso).
 Encaminamiento.
 Multiplexación/demultiplexación lógica (no física).
 Otras: prioridades, calidad de servicio, seguridad, etc.
 Hay funciones que sólo se desarrollan en ciertas capas, o en una sola capa, otras

en varias capas.

 No todos los protocolos proporcionan todas las funciones.



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 Encapsulado (en el host emisor).

 Cada proceso por capa añade información de control (generalmente cabecera) que

se transmite a la capa inferior.

 Des-encapsulado (en el host receptor).

 Cada proceso por capa quita información de control (generalmente cabecera) que

no se transmite a la capa superior.



1

M = M1 + M2

Este ejemplo muestra también
“operaciones”
las
unidades de datos que se
comentan a continuación.

sobre

Origen

Destino
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 PDU, unidad de datos del protocolo.

 Estructura de información en la que se sustenta todo protocolo.
 Definida en cada capa de la pila de protocolos.
 Es lo que se transmite a la entidad par en otro sistema remoto.
 Puede ser de DATOS o de CONTROL.
 Estructura: PDU = PCI + SDU

 PCI, información de control del protocolo (cabeceras).

 Da soporte a la lógica del correspondiente protocolo de comunicación.

 SDU, unidad de datos de servicio.

 Contiene los “datos” desde la perspectiva de la capa correspondiente.
 Es la PDU de la capa inmediata superior.

 Límites de tamaño

 El servicio no impone, necesariamente, límites al tamaño de la SDU.
 La especificación del protocolo puede poner límites al tamaño de la PDU.



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 Operaciones sobre las unidades de datos

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 Solo cuando se requiere:

 Segmentación  Fragmentación de la PDUN para formar varias SDUN-1, debido a:

 Limitaciones en el tamaño de las SDUN-1.
 Capa “N” entrega información de forma continua.
 Requiere re-ensamblado, operación inversa en el otro extremo de la comunicación.

 Bloqueo  Unión/agrupación de varias PDUN para formar la SDUN-1.

 Para aprovechar mejor capacidad de transmisión disponible.
 Requiere desbloqueo, operación inversa en el otro extremo de la comunicación.

Operación de segmentación

PDU n+1



Ninguna operación

PDU n+1

PCI n

SDU n

PCI n

SDU n

PCI n

SDU n

Operación de bloqueo

PDU n+1

PDU n+1

PCI n

SDU n

¿Qué operación desarrollar?
Depende del contexto, hay casos que justifican
una u otra, o ninguna. Cada una tiene ventajas e
inconvenientes desventajas.

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 Segmentación, se justifica cuando:

 La red sólo acepta PDU de tamaño limitado. P.e:

 En redes ATM, PDUmax = 53 octetos
 En redes Ethernet, PDUmax = 1518 octetos

 Se quiera eficiencia en la corrección de errores, PDU de menor tamaño requiere menos

bits a retransmitir.

 Se quiera compartir mejor las capacidades de transmisión evitando PDU muy grandes

que acaparen las capacidades de transmisión.

 Se quiera reducir las capacidades de almacenamiento en los buffers de