PDF de programación - Capas de Protocolos y sus modelos de Servicio

Capas de Protocolos y sus 
modelos de Servicio

Ing. Camilo Zapata

[email protected]
Universidad de Antioquia

               

Estratificación de protocolos

Gracias!!!

Modelo de Referencia OSI

El Modelo OSI

 Es un concepto teórico que separa las 

comunicaciones de Red en SIETE niveles (o 
capas) diferentes.

 Es una “herramienta” para describir y 

catalogar las complejas interacciones que 
tiene lugar en una Red.

 Es el MODELO “PRINCIPAL” para las 

comunicaciones de Red!!!

 El modelo OSI es un modelo descriptivo 

creado por la ISO.

 El concepto de Capa ayuda a entender la 

acción que se produce durante la 
comunicación entre dos nodos.

 Ninguna pila de protocolos se ajusta 

exactamente a los niveles del Modelo OSI.

APLICACIÓN

PRESENTACIÓN

SESIÓN

TRANSPORTE

RED

ENLACE DE DATOS

FISICA

Comunicación entre Niveles

 Las Redes envian mensajes de un sitio a otro 

a traves de la pila de protocolos.

 Las aplicaciones que generan los mensajes 

tienen diversos requisitos.

 El intercambio de mensajes se debe hacer lo 
más rápido posible y con el uso mínimo de los 
recursos.

 El intercambio de mensajes que debe alcanzar el 

destino en perfectas condiciones, bit a bit.
 El intercambio de mensajes que pueden 

sobrevivir con la perdida de un bit, un byte, un 
paquete.

 Convertir un “click” en un pulso eléctrico.
 Los protocolos deben asegurar que los mensajes 

alcanzan los destinos correctos y a su debido 
tiempo. 

Encapsulando Datos
 Cada capa proporciona un servicio a las capas 

inmediatamente superior e inferior.

 El tráfico va adquiriendo por capas la 

información de control necesaria para hacer el 
viaje hasta su destino.

 Esta información de control toma la forma de 

encabezados (Header) que envuelven los datos 
(Payload) recibidos de la capa inmediatamente 
superior, esto es encapsulación de datos!!!  

CAPA N + 1

CAPA N

CAPA N ­ 1

 Los encabezados y la cola están compuestos 

por campos individuales que contienen la 
información de control necesaria para lograr 
que la información llegue a su destino.

P

Aplicación

Transporte

Internet

Acceso a la Red

Aplicación

Transporte

Internet

H

Acceso a la Red

P

P

Aplicación

Transporte

Internet

Acceso a la Red

P

P

H

Aplicación

Transporte

Internet

H

Acceso a la Red

H

P

P

P

Aplicación

Transporte

Internet

Acceso a la Red

P

P

H

H

P

Aplicación

Transporte

Internet

Acceso a la Red

H

P

P

H

H

P

P

C

Aplicación

Transporte

Internet

Acceso a la Red

P

P

H

H

P

H

P

C

Aplicación

Transporte

Internet

Acceso a la Red

P

P

H

H

P

H

P

C

110101010101011111001

Comunicaciones Horizontales
 Para que los nodos se puedan comunicar, los 
protocolos utilizados en cada capa del sistema 
transmisor deben estar duplicados en el sistema 
receptor.

 Cuando el paquete llega a su destino, el proceso por 

el cual se crearon los encabezados, ahora se 
invierte!!! 

 Las conexiones horizontales entre las diversas capas 

son LÓGICAS; no hay comunicación directa entre 
ellas. 

Transmisor

Receptor

APLICACIÓN

APLICACIÓN

PRESENTACIÓN

PRESENTACIÓN

SESIÓN

TRANSPORTE

RED

ENLACE DE

 DATOS

FISICA

SESIÓN

TRANSPORTE

RED

ENLACE DE

 DATOS

FISICA

Transmisor

Receptor

H

P

H

P

Comunicaciones Verticales

 La información del encabezado permite que 

cada capa se comunique con las capas 
inmediatamente inferior y superior.

 Esta comunicación permite que un nodo 

admita multiples protocolos en cada una de 
las capas.

Transmisor

Receptor

APLICACIÓN

PRESENTACIÓN

SESIÓN

TRANSPORTE

RED

ENLACE DE 

DATOS

FISICA

APLICACIÓN

PRESENTACIÓN

SESIÓN

TRANSPORTE

RED

ENLACE DE 

DATOS

FISICA

Terminología de Encapsulación.

Aplicación

Transporte

Internet

Acceso a la Red

Mensaje o Flujo

Segmento (TCP)
Datagrama (UDP)

Paquete

Trama

Nivel Físico

 Define el medio físico utilizado para transmitir 

los datos de un computador a otra. 

 Incluye el tipo de tecnología utilizado para 
transportar los datos, el tipo de equipo que 
implementa esa tecnología, las 
especificaciones de instalación del equipo y 
la naturaleza de las señales que codifican 
los datos transmitidos.  

Especificaciones del Nivel Físico

 Longitud máxima de un segmento de cable.
 Distancia entre estaciones de trabajo.
 Número de repetidores permitidos en una 

Red.  

Señales en el Nivel Físico

 El principal componente activo del nivel físico 

es en transceptor, se encuentra en las 
tarjetas de Red y los dispositivos de 
Interconexión.

 El transceptor está encargado de recibir y 

transmitir señales por el medio físico d la Red.

 El Transceptor convierte los ceros y unos en 

voltajes, pulsos de luz, ondas de radio o algún 
otro tipo de señal.

 Qué es la Codificación?
 Por qué es necesario codificar la información? 

Nivel de Enlace de Datos

 Es un intermediario entre la Red física y la pila 

de protocolos.

 Un protocolo de Enlace de Datos incluye:

 El formato de la trama.
 El mecanismo que regula el acceso al medio de 

transmisión.

 Especificaciones para la instalación del nivel físico.  

El Protocolo de Enlace de Datos...

 Proporciona la información de direccionamiento 
necesaria para que la trama llegue a su destino.  
 Incluye un mecanismo de Detección de Errores.
 Incluye un indicador que especifica el protocolo 

de Capa de Red que debe usar el nodo para 
procesar los datos incluidos en la trama.

Direccionamiento

 El encabezado del protocolo de Enlace de Datos 
contiene la dirección del nodo que envia la trama 
y del nodo que tiene que recibirla.

 La dirección utilizada en esta capa es la 

dirección MAC

 La dirección de destino en un protocolo de Enlace 

de Datos SIEMPRE tiene alcance LOCAL

Control de Acceso al Medio

 Es el proceso por el cual el protocolo de 

Enlace de Datos arbitra el acceso al medio de 
transmisión.

 Existen dos formas básicas de Control de 

Acceso al Medio:
 Paso de Testigo, utilizado en Redes Token Ring y 

FDDI. 

 CSMA/CD, utilizado en Redes Ethernet.

Indicador de Protocolo

 La mayor parte de las implementaciones del 

protocolo de Enlace de Datos se han diseñado para 
admitir al mismo tiempo, varios protocolos de la Capa 
de Red.

 Para poder usar varios protocolos de la Capa de Red, 

el encabezado del protocolo de Enlace de Datos 
incluye un CODIGO que especifica el protocolo de 
Capa de Red que se utilizó para generar el campo de 
datos del paquete.    

Detección de Errores

 Los protocolos de Enlace de Datos son los 
“únicos” protocolos de la pila de protocolos 
que además de un encabezado incluyen una 
cola

 Esta cola contiene un campo llamado FCS 
que utiliza el nodo receptor para detectar 
errores ocurridos durante la transmisión.  

Nivel de Red

 El protocolo de Capa de Red es el reponsable 

de todo el camino recorrido por el paquete, 
desde su origen hasta su destino.

 En su encabezado tiene la dirección de origen 
y destino, esta dirección se llama DIRECCIÓN 
IP.

 Los protocolos de Capa de Red tienen las 

siguientes funciones:
 Enrutamiento.
 Fragmentación.
 Identificación del protocolo de Capa de Transporte.

Enrutamiento

 Los protocolos de Capa de Red utilizan 

sistemas de direccionamiento para identificar 
el destino final del paquete.

 El protocolo más usado para esto es: IP.
 Qué camino debe seguir los paquetes para 

llegar a su destino?
 Los Routers son los encargados de “responder” 

esta pregunta!!!

 Cada Router está encargado de determinar 

cual es el siguiente Router que se debe 
utilizar para transmitir el paquete a su destino.

 Se definen 2 tipos de nodos (sistemas):
 Sistemas Terminales: generan o reciben el 

paquete. 

 Sistemas Intermedios: transmiten el paquete.

Terminal

Intermedio

Intermedio

Terminal

 En los sistemas terminales, hasta que capa 

del Modelo OSI “sube” la información?

 Y en los sistemas intermedios? 

Fragmentación

 Los Routers están en la capacidad de 

conectar redes que usan diferentes protocolos 
de Capa de Enlace de Datos.

 En algunos casos, el tamaño de una trama de 

un protocolo no coincide con el tamaño de 
otro protocolo, de tal manera que el paquete 
se tiene que dividir en fragmentos.

Protocolos Orientados a la Conexión 
y No Orientados a la Conexión.
 En un Protocolo Orientado a la Conexión se 

establece una conexión lógica entre los sistemas 
de origen y destino antes de que se transmitan 
datos de capas superiores.

 En un Protocolo No Orientado a la Conexión la 
información se empaqueta y transmite hacia su 
destino SIN COMPROBAR si el destino está 
disponible, ni esperar confirmación de Recepción. 
 

Nivel de Transporte

 Una vez alcanzada la Capa de Transporte, el 

proceso de llevar los datos a su destino ha 
dejado de ser una preocupación!!!

 Los protocolos de transporte operan 

exclusivamente en los Sistemas Terminales.

 Una de las principales funciones del protocolo 
de Transporte es identificar tanto el proceso de 
Capa Superior que generó el mensaje en el 
sistema origen, como el que recibirá el mensaje 
en el sistema destino.

 Otras funciones:

 Detección y Correción de Errores.
 Control de Flujo.
 Servicio con o sin Conexión. 

Combinaciones de los Servicios de los 
Protocolos
 La selección de un protocolo de transporte 

depende de las necesidades de la aplicación 
que genera los mensajes y de los servicios ya 
proporcionados por los protocolos de Capas 
Inferiores.  

“Tipos” de Protocolos de Transporte

 Sin funciones adicionales.
 Corrección de Errores .
 Multiplexación.
 Servicio con Conexión.

Funciones del Protocolo de 
Transporte
 Segmentación y Reensamblaje.
 Control de Flujo.
 Detección y Corrección de Errores.

Nivel de Sesión

 No existen protocolos que operen 

exlcusivamente en la Capa de Sesión.

 Proporciona mecanismos mediante los cuales 

se establece, mantiene y termina un diálogo 
entre dos nodos.

 Qué es un diál