PDF de programación - Protocolos y Modelo OSI

Protocolos y Modelo OSI

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Mg. Gabriel H. Tolosa

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[email protected]

“So as I look at transitioning to the communication platforms of the future, I see

that the beauty of Internet protocols is you get the separation of the layers

between service and technology”

Michael K. Powell

Protocolos
 ¿Cómo se comunican 2 usuarios?

Redes

Comunicación
entre extremos

Enlaces

Protocolos
 ¿Qué problemas existen en la tarea?

 Organización de los datos a transmitir



¿Puedo “enviar” todos los datos juntos?

 Utilización del medio físico para la transmisión



¿Cómo “introduzco” bits en el canal?

 Gestión del intercambio entre dos equipos
Tengo un mensaje para enviar ¿Lo podés recibir?
Estoy mandando… ¿Mucho? ¿Poquito? ¿Nada?





 Detección de posibles errores (y recuperación)



Los datos que llegaron ¿Están correctos?

 Utilización eficiente del canal de comunicaciones



¿Puedo utilizar un único canal para varias comunicaciones simultáneas?

Estas son solo algunas de las cuestiones a resolver!!!

Protocolos
 Definición

 Un protocolo de comunicación está formado por un conjunto de
reglas y formatos de mensajes establecidas a priori para que la
comunicación entre el emisor y un receptor sea posible

 Las reglas definen la forma en que deben de efectuarse las

comunicaciones de las redes, incluyendo la temporización, la
secuencia, la revisión y la corrección de errores.

 Tres elementos clave:

 Sintaxis (formato de los mensajes: datos + comandos)
 Semántica (significado de los comandos)
 Secuenciamiento y temporarización (adecuado de las

acciones que se toman respecto de los comandos)

Protocolos
 Especificación

 La especificación de un protocolo consiste de varias partes

 Un formato preciso para los mensajes válidos
 Un conjunto de reglas de procedimiento

para el intercambio de los datos

 Un conjunto de mensajes válidos que se

pueden intercambiar, junto con su
significado

 El servicio que provee el protocolo
 Suposiciones acerca del ámbito donde el

protocolo va a operar
(este es un punto difícil de determinar)

Protocolos
 Implementación

 Las tareas de dividen en sub-tareas
 Las funciones se requieren en ambos extremos
 Se implementan en niveles separados (capas)
 Se define una “Arquitectura de Protocolos” formada por un

conjunto de éstos (al menos uno por cada capa)

Protocolos
 Modelos de Capas

 Un diseño por capas ayuda a indicar las estructura lógica del

protocolo
 Se separan las tareas de más alto nivel de los detalles de las tareas

de más bajo nivel.

 Divide la comunicación en partes más pequeñas y sencillas

 Normaliza los componentes de red para permitir el desarrollo y el

soporte de los productos de diferentes fabricantes

 Permite la comunicación a distintos tipos de hardware y software

 Impide que los cambios en una capa puedan afectar las demás

capas
 Cuando el protocolo debe ser extendido o cambiado, es más fácil
reemplazar un solo módulo que reemplazar el protocolo completo.

Protocolos
 Un ejemplo

Protocolos
 Un modelo de tres capas

 Capa de Red
 Capa de Transporte
 Capa de Aplicación

Protocolos
 Unidades de Datos de Protocolo (PDU)

 Los protocolos requieren de información de control
 Ésta se “anexa” a los datos (Header)
 Diferente información de control de acuerdo a la tarea a realizar

Protocolos
 Servicios ofrecidos

 Orientado a la conexión (con confirmación)







Se establece una conexión (tres fases)
Se numeran y controlan todas las PDUs
Ejemplo: TCP

 No orientado a la conexión sin confirmación









No se establece conexión
Se envían tramas a la máquina destino sin acuse de recibo
No se reintenta enviar las tramas perdidas o erróneas (Recuperación de
errores en capas superiores)
Ejemplos: IP, Ethernet

 No orientado a la conexión con confirmación









No se establece conexión
Cada PDU es notificada y confirmada por el destino
Se reenvían PDU erróneas
Ejemplo: 802.5 (Token Ring)

Protocolos
 Arquitecturas Estandarizadas

 OSI

 Desarrollado por la ISO
 Modelo de Referencia (teórico)
 Divide la complejidad de la comunicación en 7 capas

 TCP/IP

 Desarrollado por la US Defense Advanced Research Project

Agency (DARPA) para su red

 No hay modelo oficial, sino uno de producción
 Es el estándard de Internet

Protocolos
 Modelo OSI

“En el modelo OSI cada capa agrupa algunas de las funciones
requeridas para comunicar sistemas. Estas capas poseen estructura
jerárquica. Cada capa se apoya en la anterior, realiza su función y
ofrece un servicio a la capa superior. Este modelo posee la ventaja

de poder cambiar una capa sin necesidad de modificar el resto“

Modelo OSI
 Criterios de Diseño



Se creará una nueva capa siempre que se precise un nuevo grado de
abstracción

 Capa tendrá un numero bien definido de funciones propias



La frontera de las capas será tal que se minimice el flujo de información
a través de la interfaz

 Número de capas: Balance para no reunir en un nivel funcionalidades

distinta (+) y que el resultado final sea manejable en la practica (-).

 Ventajas



 Divide la comunicación de red en partes más pequeñas y sencillas.
Normaliza los componentes de red para permitir el desarrollo y el
soporte de los productos de diferentes fabricantes
Permite que hardware y software de red diferente se comunique entre sí
Impide que los cambios en una capa puedan afectar las demás capas
Se simplifica el aprendizaje por la división de funciones







Modelo OSI
 Las siete capas

7

6

5

4

3

2

1

Segmentos

Paquetes

Tramas

Bits

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Físico

Procesos de usuario

Formateo de datos

Comunicación entre hosts

Conexión extremo a extremo

Interconexión de redes

Conexión equipos adyacentes

Uso del medio

Modelo OSI
 1 – Capa Física

 Sus funciones establecen cómo se transmite la información al

medio, recibe mensajes y trasmite bits (convirtiéndolos a
señales)

 Define características del enlace y la interfase:

 Mecánicas (Conectores, pins, formas, etc.).





Eléctricas (Duración del bit, niveles de voltaje,etc.).
Funcionales (Asignación de señales a los pines)

 2 – Capa de Enlace

 Su función es lograr una comunicación confiable entre equipos

adyacentes
La unidad de información son las tramas (frames)



 En esta capa los protocolos realizan control de errores, de

secuencia y de flujo

Modelo OSI
 3 – Capa de Red

 Se encarga de conectar equipos que están en redes diferentes.
Permite que los datos atraviesen distintas redes interconectadas
(ruteo de paquetes) desde un origen hasta un destino.



La unidad de información es el paquete. Rutea los paquetes del
origen al destino

 Define un esquema de direccionamiento

 4 – Capa de Transporte

 Su función es lograr una comunicación confiable entre sistemas
finales (extremo a extremo), asegurando que los datos lleguen
en el mismo orden en que han sido enviados, y sin errores.
 Aísla a la capa superior de los cambios del hardware y del sistema

operativo.

 Puede multiplexar varias conexiones sobre una conexión de red

Modelo OSI
 5 – Capa de Sesión

 Proporciona mecanismos para controlar el diálogo entre

aplicaciones en sistemas finales. En muchos casos hay poca o
ninguna necesidad de los servicios de la capa de sesión.
 Provee las estructuras de control para la comunicación entre

aplicaciones.

 Posibilita la recuperación del diálogo en base a puntos de

sincronización.

 6 – Capa de Presentación

 Define el formato de los datos que se van a intercambiar entre

las aplicaciones y ofrece a los programas de aplicación un
conjunto de servicios de transformación de datos como:
 Normalización entre computadoras con diferentes representación

interna (peso binario a izquierda o derecha).

 Se encarga también de la compresión y encriptado de datos.

Modelo OSI
 7 – Capa de Aplicación

 Proporciona una comunicación entre procesos o aplicaciones en

computadoras distintas.
 Es la interfaz con el usuario.
 Existen diferentes protocolos que brindan distintos servicios: telnet,

FTP, SNMP, SMTP, POP, etc.

Modelo OSI
 Todo junto!

Capa 4 - Comunicación entre sistemas finales

Sistema
Final 1

Sistema
Final 3

Capa 3- Interconexión

de redes

Capa 2 - Comunicación

Red A

Red B

entre sistemas

adyacentes

Capa 1 -
Nivel físico

Ruteador

Sistema
Final 3

Red E

Red D

Ruteador

Ruteador

Red C

Modelo OSI
 En acción!

Modelo OSI
 Funciones de los protocolos

 Encapsulado: Agregado de encabezamientos y eventualmente

una cola a los datos recibidos de una capa superior.

 Segmentación y reensamblado: La porción datos de la unidad

de datos que recibe de la capa superior puede dividirse, para
adaptarse a un tamaño limitado.

 Establecimiento y control de la conexión
 Control de flujo: Asegurar que la velocidad de entrada de datos

a una capa no sobrepase sus posibilidades particulares

 Control de errores: Detección y recuperación
 Multiplexado: Técnica que permite compartir varias conexiones

sobre un mismo canal

 Compresión y encriptado

Modelo OSI
 Encapsulado: ¿A qué se parece?

Modelo OSI
 Un vista más formal

PDU: Protocol Data Unit
IDU: Interface Data Unit
SDU: Service Data Unit
PCI: Protocol Control Information
ICI: Interface Control Information

Modelo OSI
 Defectos del Modelo

 Complejidad: En la implementación (por ejemplo, algunas

funciones de cómo la sincronización)

 Mala tecnología: Las capas no están bien dimensionadas. Casi

no hay funciones en las capas 5 (sesión ) y 6 (presentación)



 No contempla todos los servicios: Se olvida totalmente de los

servicios no orientados a conexión

 Mala política: OSI fue siempre visto como una imposición (no es

sugerido como TCP/IP)

 Costo: En general, las implementaciones basadas en OSI son

pagas (no es un estándar abierto)

OSI y TCP/IP

OSI y TCP/IP
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