PDF de programación - Tema 3: Arquitectura de comunicaciones

REDES DE ÁREA LOCAL 1° ASI


Tema 3: ARQUITECTURA DE COMUNICACIONES

1. Conceptos de arquitectura estructurada
2. Elementos de la arquitectura OSI
3. Interfaces y Servicios
4. Primitivas de servicios
5. Características generales de los niveles del modelo OSI
6. Otras Arquitecturas de Red
7. Introducción a las arquitecturas de redes de área local

3.1.- Conceptos de arquitectura estructurada

Para evitar confusiones entre los diferentes tipos de sistemas de organización de
las redes conviene aclarar previamente algunos conceptos. Para ello se considerarán
equipos informáticos donde los equipos emisores y receptores son ordenadores con
capacidad para mantener una comunicación.

En una primera aproximación se llama host o nodo a aquel ordenador que tiene
capacidad de interactuar en la red, es decir, aquel ordenador capaz de alojar algún tipo de
servicio de la misma. (Técnicamente no es lo mismo host que nodo, aunque mas tarde se
precisen estos conceptos, en una primera aproximación pueden identificarse).

Un sistema aislado es un ordenador incapaz de comunicarse con el exterior por vía
telemática. Un ordenador con software y hardware adecuado para poder operar en red
dispondrá de recursos telemáticos de comunicación que le hará mas flexible y le permitirá
adquirir una mayor capacidad de acción que un sistema totalmente aislado.

En ocasiones, los sistemas aislados pueden efectuar conexiones temporales,
normalmente a través de redes públicas, para realizar intercambios de información con el
exterior. El sistema sólo está conectado temporalmente. Se dice entonces que el sistema
está realizando conexiones remotas temporales. Por ejemplo, en las conexiones remotas
particulares a Internet a través de empresas que ofrecen servicios telemáticos, las
estaciones de los usuarios sólo pertenecen a la red cuando se realiza la conexión.

Cuando distintos equipos se conectan a través de una red de datos pero sin perder
identidad propia se dice que se ha establecido una red de ordenadores. Si un usuario
solicita un servicio a una red de ordenadores, la solicitud debe presentarse en una máquina
concreta y solicitar un servicio determinado ya que la red distingue todos y cada uno de sus
equipos.

Un sistema distribuido está compuesto por una red de ordenadores con una
particularidad especial: la existencia de múltiples ordenadores en la red es totalmente
transparente al usuario. Esto significa que puede realizarse una operación en la red y
obtener unos resultados sin saber, a ciencia cierta, qué ordenador de la red ha atendido la
petición efectuada. La red se comporta en sí misma como un sistema que gestiona todos los
recursos de los ordenadores que posee.

Un protocolo de comunicaciones es un conjunto de reglas perfectamente
organizadas y convenidas de mutuo acuerdo entre los participantes en una comunicación,
cuya misión es regular algún aspecto de la misma. Lo habitual es que los protocolos estén
dados como normativas o recomendaciones de las asociaciones de estándares.


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Con el fin de simplificar la complejidad de cualquier red, los diseñadores
estructuran las diferentes funciones que realizan y los servicios que proveen, en
diferentes niveles o capas.

Las capas están jerarquizadas: cada capa se construye sobre su predecesora. El
número de capas y, dentro de cada una de ellas, el número de servicios y funciones que
puede realizar, es variable para cada tipo de red. Sin embargo, en cualquier red, la misión
de cada capa es proveer servicios a las capas superiores, haciéndoles transparentes el
modo en que estos servicios se llevan a cabo. Así cada capa debe ocuparse exclusivamente
de su nivel inmediatamente inferior, al quien solicita servicios, y de su nivel
inmediatamente superior, a quien devuelve resultados.

Dos capas consecutivas, como se acaba de decir, mantienen relaciones, es mas,
estas relaciones son las únicas que existen en las redes estructuradas como sucesión
ordenada de capas. El modo en que cada capa negocia los servicios y se comunica con las
capas está fijado por normas de intercomunicación entre capas o interfaz de capa

La interfaz, entendida como la definición de los servicios y operaciones que la capa
inferior ofrece a la superior, se gestiona como una estructura de primitivas. Las primitivas
son llamadas entrantes o salientes en cada una de las capas que sirven para solicitar
servicios, devolver resultados, confirmar las peticiones, etc.



Primitiv

Nivel N

Interfaz entre N y (N-1)

Nivel N-1

Primitiva

La arquitectura de una red es el conjunto organizado de capas y protocolos de la
misma. Esta organización de la red debe ser lo suficientemente clara como para que los
fabricantes de software y hardware puedan diseñar sus productos con la garantía de que
funcionarán en comunicación con otros equipos que sigan las mismas reglas.

Obsérvese que no se han incluido en la definición de la arquitectura las interfaces.
Ello es debido a que la estructura de capas los oculta totalmente. Un interfaz concreto
requiere ser conocido exclusivamente por las dos capas adyacentes a las que separa.

Por último, el concepto de sistema abierto fue propuesto inicialmente por la ISO
(International Standards Organization) como aquel sistema compuesto por uno o mas
ordenadores, el software asociado, los periféricos, los procesos físicos, los medios de
transmisión de la información, etc. Que constituyen un todo autónomo capaz de realizar un
tratamiento de la información.

Posteriormente se redefinió como un sistema capaz de interconectarse con otros
de acuerdo con unas normas establecidas. Por tanto la interconexión de sistemas abiertos
(OSI Open Systems Interconnection) se ocupará del intercambio de información entre


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sistemas abiertos, siendo su objetivo la confección de una serie de normas que permitan la
intercomunicación de estos sistemas.

3.2.- Elementos de la arquitectura OSI.-

En 1977 la Organización Internacional de Estandarización ISO estableció un
subcomité encargado de diseñar una arquitectura de comunicación. El resultado fue el
Modelo de referencia para la Interconexión de Sistemas Abiertos OSI, adoptado en 1983,
que establece unas bases que permiten conectar sistemas abiertos para procesamiento de
aplicaciones distribuidas. Se trata de un marco de referencia para definir estándares que
permitan comunicar ordenadores heterogéneos.

Como se ha dicho antes, para reducir la complejidad de su diseño, muchas redes
están organizadas como una serie de capas o niveles, cada una construida sobre la anterior.
El número de capas, sus nombres, el contenido que tienen y la función que desempeñan
difieren de una red a otra. Sin embargo, en todas las redes, el propósito de cada capa es
ofrecer ciertos servicios a las capas superiores de modo que no tengan que ocuparse del
detalle de la implementación real de los servicios.



Host 1

Capa 5

Protocolo de la capa 5

Interfaz Capa 4/5

Capa 4

Protocolo de la capa 4

Interfaz Capa 3/4

Capa 3

Interfaz Capa 2/3

Protocolo de la capa 3

Capa 2

Protocolo de la capa 2

Interfaz Capa 1/2

Capa 1

Protocolo de la capa 1

Host 2
Capa 5

Capa 4

Capa 3

Capa 2

Capa 1

Medio Físico

La lista de protocolos empleados por un cierto sistema, con un protocolo por capa,

se llama pila de protocolos.

La capa n de una máquina (host 1) lleva a cabo una conversación con la capa n de
otra máquina (Host 2). Las reglas y convenciones que se siguen en esta conversación se
conocen colectivamente con el nombre de protocolo de la capa n. El protocolo es, pues un
acuerdo entre las partes que se comunican sobre cómo va a proceder la comunicación.

En la figura se ha representado una red de cinco capas. Las entidades que
comprenden las capas correspondientes en las diferentes máquinas se denominan pares. En
otras palabras, son los pares los que se comunican usando el protocolo.

En realidad los datos no se transfieren directamente de la capa n de una máquina a
la capa n de la otra. Mas bien, cada capa pasa datos e información de control a la capa que
está inmediatamente debajo de ella (n-1) hasta llegar a la capa mas baja. Bajo esta capa


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(capa 1) está el medio físico a través del cual ocurre la comunicación real. En la figura se ha
representado con líneas punteadas la comunicación virtual y con líneas continuas la
comunicación real.

Entre cada par de capas adyacentes hay una interfaz. La interfaz define cuáles
operaciones y servicios primitivos ofrece la capa inferior a la superior, lo que permite que
cada capa ejecute una colección específica de funciones bien conocidas.

Como ejemplo de aplicación puede considerarse cómo proveer la comunicación a la

capa superior de la red de cinco capas de la