fundamentos de interconectividad de redes

Facultad de Tecnología – Carrera de Ing. de Sistemashttp://www.usfx.edu.bo

CAP I: Fundamentos deInterconectividad de

RedesDocente: Ing. Marco A. Arenas P.

Carrera de TelecomunicacionesGestion: 1/2013


Contenido Mínimo

1. Historia2. El modelo de referencia OSI3. Formato de Información4. Servicios de red orientados y no orientados a la

conexión5. Direccionamiento de Interedes6. Fundamentos de control de flujo, verificación de errores

y multiplexaje7. Organismos y estándares


Historia de laInterconectividad de Redes


Introducción Las redes de datos se desarrollaron como consecuencia

de aplicaciones comerciales diseñadas paramicrocomputadores.

Estos microcomputadores no estaban conectados entre sí,como sí lo estaban las terminales de computadoresmainframe, por lo cual no había una manera eficaz decompartir datos entre varios computadores (se ibaperdiendo la consistencia de los datos – malasmodificaciones).


Introducción Las empresas necesitaban una solución que resolviera

con éxito los tres problemas siguientes: Cómo evitar la duplicación de equipos informáticos y de

otros recursos Cómo comunicarse con eficiencia Cómo configurar y administrar una red

A principios de la década de 1980 networking seexpandió enormemente (mejorar la productividady ahorrar gastos), aun cuando en sus inicios sudesarrollo fue desorganizado (hardware ysoftware distintas - falta de compatibilidad).


Introducción Una de las primeras soluciones fue la creación de

los estándares de Red de área local A medida que el uso de los computadores en las

empresas aumentaba, pronto resultó obvio queincluso las LAN no eran suficientes, la soluciónfue las MAN y las WAN.


Historia de las redes informáticas

La historia de networking informática es compleja. Participaron en ellamuchas personas de todo el mundo a lo largo de los últimos 35 años.

Fecha DescripciónDécada de1940

Los computadores eran enormes

1947 Se inventa el transmisor de estado solido – semiconductor, y permitió la creación decomputadoras más pequeñas.

Década de1950

Los computadores MainFrame (funcionaban con programas en tarjetas perforadas)fueron más habituales en las grandes instituciones. A finales de esta década laInvención de los circuitos integrados (millones de transistores).

1957 El Departamento de los Estados Unidos crea ARPA

Década de1960

En la década de 1960, los mainframes con terminales eran comunes, y los circuitosintegrados comenzaron a ser utilizados de forma generalizada.

1962 Paul Baran de RAND trabaja en redes de “Conmutación de Paquetes”



Fecha Descripción1967 Larry Roberts publica el primer informe sobre ARPANET

1969 ARPANET se establece en UCLA, USB, U-Utah y Stanford

Década de1970

Uso generalizado de circuitos digitales integrados; advenimiento de las PC digitales -microcomputadores

1970 La Universidad de Hawaii desarrolla ALOHANET

1972 Ray Tomlinson crea un programa de correo electrónico para enviar mensajes

1973 Bob Kahn y Vint Cerf empiezan a trabajar en lo que posteriormente se transformaría enTCP/IP. La red ARPANET pasa a ser internacional con conexiones a la UnivesityCollege en Londres, Inglaterra y el Establecimiento Real de Radar en Noruega.

1974 BBN abre Telnet, la primera versión comercial de la red ARPANET

1977 Applet Computer Company, presento el microcomputador, conocido como computadorpersonal.



Fecha DescripciónDécada de1980

Uso generalizado de las computadores personales y de las microcomputadorasbasadas en Unix.

1981 IBM presento su primer computador personal, el equipo MAC de uso sencillo, sedifundieron a hogares y empresas.Se asigna el termino de Internet a un conjunto de redes interconectadas.

1982 Los usuarios con computadores autónomos comenzaron a usar módems (punto-a-puntoo de acceso telefónico) para conectarse con otros computadores y compartir archivos.Usaron tablero de boletines (computadoras centrales)

1982 ISO lanza el modelo y protocolos OSI; los protocolos desaparecen pero el modelo tienegran influencia.

1983 El protocolo de control de transmisión/Protocolo Internet (TCP/IP) se transforma en ellenguaje universal de la Internet. ARPANET se divide en ARPANET y MILNET.

1984 Se introduce el servicio de Denominación de Dominio, la cantidad de hosts supera los1000. Comienza el desarrollo de gateway y routers (para usar varias rutas).

1986 Se creo NSFNET (con velocidad de backbone de 56 kbps)

1987 La cantidad de hosts de Internet supera los 10.000



Fecha Descripción1989 La cantidad de hosts de Internet supera los 100.000

1990 ARPANET se transforma en Internet

1991 Se crea la World Wide Web (WWW). Tim Berners-Lee desarrolla el código para laWWW.

1992 Se organiza la Internet Society (ISOC). La cantidad de hosts de Internet supera el millón

1993 Aparece Mosaic, el primer navegador de Web de base gráfica

1996 La cantidad de hosts de Internet supera los 10 millones. La Internet abarca todo elplaneta.

1997 Se crea el registro Americano de Números de Internet (American Registry for InternetNumbers - ARIN). Internet 2 se pone en línea.La cantidad de usuario de Internet se duplica cada 6 meses (crecimiento exponencial)

1999 La red de backbone Internet 2 implanta IPv6. Las empresas más importantes se lanzana la convergencia entre video, voz y datos.

2001 La cantidad de hosts de Internet supera los 110 millones.



Las primeras redes fueron de tiempo compartido queutilizaban mainframe y terminales conectadas (sobrearquitectura de redes de IBM y de red Digital).

Las redes de área local – LAN surgieron a partir de larevolución de la PC, compartiendo recursos einformación.

Hubo la necesidad de interconectar a usuariosgeográficamente dispersos, aparecieron las redes deárea amplia WAN que interconectaban las LAN pormedio de líneas telefónicas normales (y otros medios detransmisión) y así se dio la interconectividad de redes.

Hoy un estándar de interconectividad de redes entreredes es Internet.


Modelo OSI


Introducción

Con el gran crecimiento desordenado de las redes en ladécada de los 80, surgieron dificultades paracomunicarse, las redes que utilizaban diferentesespecificaciones e implementaciones tenían dificultadespara intercambiar información (tecnologías de networkingprivadas o propietarias).

Para enfrentar el problema de incompatibilidad de redes,la Organización Internacional de Normalización (ISO)investigó modelos de networking como la red de DigitalEquipment Corporation (DECnet), la Arquitectura deSistemas de Red (SNA) y el modelo de Internet TCP/IP afin de encontrar un conjunto de reglas aplicables de formageneral a todas las redes.


Introducción

En base a esta investigación, la ISO desarrolló un modelode red que ayuda a los fabricantes a crear redes quesean compatibles con otras redes.

El modelo de referencia de Interconexión de SistemasAbiertos (OSI) desarrollado en 1984 por la OrganizaciónInternacional para la Estandarización (ISO). Proporcionóa los fabricantes un conjunto de estándares queaseguraron una mayor compatibilidad e interoperabilidadentre los distintos tipos de tecnología de red producidospor las empresas a nivel mundial.


Introducción

El modelo de referencia OSI se ha convertido en elmodelo principal para las comunicaciones por red.

No especifica la interacción de ningún protocoloespecífico. La mayoría de los fabricantes de redesrelacionan sus productos con el modelo de referencia deOSI.

Se considera la mejor herramienta disponible paraenseñar cómo enviar y recibir datos a través de una red,ya que este modelo describe cómo se transfiere lainformación desde una aplicación software en uncomputador a través del medio de transmisión hasta unaaplicación de software en otro computador. OSI es unmodelo conceptual compuesto por 7 capas; en cada unade ellas se especifican funciones de red particulares.


Introducción

Ventajas: Reduce la complejidad Estandariza las Interfaces Soporte de diferentes fabricantes Facilita la actualización al ser independiente cada capa Facilita el diseño modular Asegura la interoperabilidad de la tecnología Acelera la Evolución Simplifica la enseñanza y el aprendizaje


Las capas del Modelo OSI

En el modelo de referencia OSI, hay siete capas numeradas


Las capas del Modelo OSI

Estas capas que configuran el modelo OSI suelen agruparse en:inferiores y superiores. Cada capa proporciona algún servicio oacción que prepara los datos para entregarlos a través de la red aotro equipo.


Capa Física

Actúa como una interfaz entre los dispositivos y elmedio de red.

Define las características ópticas, eléctricas,mecánicas, de procedimiento y funcionales(voltajes, tasas de transferencia, conectores,codificación de señal).

Incluye el medio a través del cual los bits fluyen Cables de cobre (Coaxial, UTP, etc.) Cables de Fibra Óptica La Atmósfera

Ejemplos de interfaces físicas: EIA/TIA-232, V.35

Define los medios físicos para enviar datos a través de losdispositivos de red, activando y manteniendo el enlacefísico entre sistemas y la forma (señales) en la que setransmite la información en este nivel.


Capa Enlace de Datos

Administra: Detección, notificación y corrección errores de transmisión

de tramas. Control de flujo Direccionamiento Físico La Topología de la Red

“Control de Acceso al Medio” a través de forma: Determinística: Token Passing No Determinística: Broadcast topology (dominios de

colisión) Ejemplos: 802.3/802.2, HDLC, PPP

Define procedimientos para utilizar los enlaces decomunicación (control de acceso al medio y transferencia dedatos confiable en el medio), montando bloques deinformación (llamados tramas).


Capa Enlace de Datos

La subcapa inferior, denominada subcapa MAC (Media AccessControl) se ocupa de resolver el problema de acceso al medio, y lasuperior, subcapa LLC (Logical Link Control) cumple una funciónequivalente a la capa de enlace en las líneas punto a punto.

Como ejemplos de protocolos de la subcapa MAC podemos citar losIEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.5 (Token Ring) o el ISO 9314(FDDI).

El protocolo de subcapa LLC de todas las redes locales broadcast esel IEEE 802.2.

En la práctica el la subcapa de acceso al medio MAC suele formarparte de la propia tarjeta de comunicaciones, mientras que la subcapade enlace lógico LLC estaría en el programa adaptador de la tarjeta(driver).

El IEEE (proyecto IEEE 802.2) ha subdividido la capa deenlace de datos en 2 subcapas: LLC y MAC, para redes enacceso broadcast LLC (Control de Enlace Lógico) MAC (Control de Acceso al Medio)


Capa de Red

Direcciona los paquetes de acuerdo con lasdirecciones exclusivas de los dispositivos de red,determinando la mejor ruta al destino.

El direccionamiento es hecho por protocolosenrutados tales como: IP, IPx, AppletTalk yDECNet.

La selección de la Ruta es hecho por losprotocolos de enrutamiento tales como: RIP,OSPF, IGRP, EIGRP, y BGP (informaciónutilizada por los Routers).

Direcciona los paquetes de acuerdo con las direccionesexclusivas de los dispositivos de red, determinando la mejorruta al destino.


Capa de Transporte

Administra la entrega (transporte) de mensajes deextremos a extremo a través de la red.

Puede proporcionar una entrega de paquetesconfiable y secuencial por medio de mecanismosde control del flujo, recuperación, detección defallas y corrección de errores.

Esta capa segmenta los datos del sistema del hostremitente y los reordena en un flujo de datos en elsistema de host receptor. Ejemplo de protocolos: CCITT X.224, TCP/ UDP (en

Internet)


Capa de Sesión

Administra las sesiones y los diálogos de lasaplicaciones de los usuarios.

Mantiene enlaces lógicos entre los sistemas Permite el dialogo entre emisor y receptor

estableciendo una sesión entre las entidades de lacapa de presentación.

Las sesiones de comunicación constan desolicitudes y respuestas de servicio que sepresentan entre aplicaciones ubicadas endiferentes dispositivos de red Ejemplos de protocolos: SQL, SSL ZIP (Protocolo de Información de Zona), SCP (Protocolo de

Control de Sesión), NetBios.


Capa de Presentación

Estandariza los formatos de datos de los usuarios,para que se puedan utilizar entre distintos tipos desistemas, administrando la sintaxis y de lasemántica de la información, garantizando que lainformación enviada sea legible en el destino.

Codifica y decodifica datos de usuario, encripta ydesencripta datos, comprime y descomprimedatos.

Esta íntimamente relacionada con la capa deaplicación. Como por ejemplo: Esquemas de conversión de datos

ASN.1, EBCIC y ASCII, de video Quick Time y MPEG, deimágenes gráficas, GIF, JPEG, TIFF

Protocolos de encriptación: AES, DES, etc.

Formatos de datos común


Capa de Aplicación

Proporciona los servicios requeridos por lasaplicaciones del usuario para que se comuniquena través de la red, definiendo interfaces entre lasfunciones de la comunicación de red y el softwarede aplicación.

Proporciona servicios estandarizados, es por elloque menudo los protocolos de la capa deaplicación se denominan servicios. Por ejemplo: transporte de correo electrónico, la

transferencia de archivos entre sistemas, ejecución detareas remotas, acceso a archivos remotos, gestores debases de datos, servidor de ficheros y administración de lared.

Ejemplo de implementación de protocolos: X.400 o X.500,HTTP, FTP, SMTP, POP, SSH, TELNET, SNMP, DNS, etc.


Formatos de Información


Formato de la Información

Los datos y la información de control que se transmite a través de las redespueden tomar varias formas ó formatos en cualquier capa, a esta forma sedenomina genéricamente Unidad de datos del protocolo (PDU):


Formato de la Información

Bit: Unidad mínima de información que puede ser transmitida o tratada.Procede del inglés, Binary Digit o Dígito Binario, y puede tener un valor de 0(cero) ó 1 (uno).

Trama: unidad básica de información que se transmite por el canal decomunicaciones, cuyo origen y destino son entidades de la capa de enlacede datos. Esta compuesta por el encabezado de la capa de enlace de datos,un finalizador y los datos de la capa superior.

Paquete: unidad de información cuyo origen y destino son entidades de lacapa de red, Se compone de su encabezado y los datos de la capa superior.

Segmento; unidad de información cuyo origen y destino son entidades de lacapa de transporte.

Otros menciones de información: Mensaje: unidad de información cuyas entidades de origen y destino están sobre la capa de

red, generalmente en la capa de aplicación. Celda: unidad de información de tamaño fijo cuyo origen y destino son las entidades de la capa

de enlace de datos. Se utilizan en entornos conmutados, como las redes ATM y SMDS. Secompone de un encabezado e información útil.


Transmisión de Datos

Para la transmisión de datos en el modelo OSI, las sietecapas del modelo utilizan varias formas de la informaciónde control para comunicarse con sus capas equivalentesen otros sistemas, mediante los servicios proporcionadospor las capas inferiores.

Esta información de control consta de solicitudes einstrucciones específicas que se intercambian entrecapas OSI equivalentes. Sin embargo, y para asegurar elcumplimiento de sus funciones, en cada nivel esnecesario utilizar cierta información de control que sóloserá interpretada por el nivel equivalente de la máquinareceptora.


Transmisión de Datos en elModelo OSI


Transmisión de Datos en elSuite TCP/IP


Transmisión de Datos en elModelo OSI

Entonces cada capa del modelo OSI en el origen debecomunicarse con su capa par en el lugar destino. Estaforma de comunicación se conoce como de par-a-par.

Durante este proceso, los protocolos de cada capaintercambian información de PDU. Cada capa decomunicación en el computador origen se comunica conun PDU específico de capa, y con su capa par en elcomputador destino.


Comunicación par-a-par Para esto capa inferior encapsula la PDU de la capa superior en su campo

de datos, luego le puede agregar cualquier encabezado e información finalque la capa necesite para ejecutar su función. .


Comunicación par-a-par, através de la red


Encapsulamiento Si un host desea enviar datos a otro, en primer término los datos deben

empaquetarse a través de un proceso denominado encapsulamiento. El encapsulamiento rodea los datos con la información de protocolo

necesaria antes de que se una al tránsito de la red. Por lo tanto, a medidaque los datos se desplazan a través de las siete capas del modelo OSI,reciben encabezados, información final y otros tipos de información. Enotras palabras, los datos de una unidad de información PDU en unadeterminada capa OSI, contiene encabezados, finalizadores y datos de lascapas superiores.


Encapsulamiento


Encapsulamiento

Algunos campos del encapsulamiento


Encapsulamiento Este proceso requiere varios pasos por eso es conveniente realizarlo por

capas. Las redes deben realizar los siguientes pasos de conversión para

encapsular los datos:1. Crear los datos. Cuando un usuario envía un mensaje de una aplicación (email), sus

caracteres alfanuméricos se convierten en datos que pueden recorrer la red.2. Empaquetar los datos para ser transportados de extremo a extremo. Los datos se

empaquetan para ser transportados por la red. Al utilizar segmentos, la función de transporteasegura que los hosts del mensaje en ambos extremos del sistema de una determinadaaplicación (email) se puedan comunicar de forma confiable.

3. Agregar la dirección de red al encabezado. Los datos se colocan en un paquete odatagrama que contiene el encabezado de red con las direcciones lógicas de origen y dedestino. Estas direcciones ayudan a los dispositivos de red a enviar los paquetes a través dela red por una ruta seleccionada.

4. Agregar la dirección local al encabezado de enlace de datos. Cada dispositivo de la reddebe poner el paquete dentro de una trama. La trama le permite conectarse al próximodispositivo de red conectado directamente en el enlace, para ello requiere su dirección física(MAC). Cada dispositivo en la ruta de red seleccionada requiere el entramado para poderconectarse al siguiente dispositivo.


Encapsulamiento5. Realizar la conversión a bits para su transmisión. La trama debe convertirse en un patrón

de unos y ceros (bits) para su transmisión a través del medio (por lo general un cable). Unafunción de temporización (cronometraje) permite que los dispositivos distingan estos bits amedida que se trasladan por el medio. El medio en la red física puede variar a lo largo de laruta utilizada. Por ejemplo, el mensaje de correo electrónico puede originarse en una LAN,cruzar el backbone de un campus y salir por un enlace WAN hasta llegar a su destino en otraLAN remota. Los encabezados y la información final se agregan a medida que los datos sedesplazan a través de las capas del modelo OSI.

Cuando el dispositivo destino remoto recibe la secuencia de bits el procesose inicia de forma inversa, quitando la información añadida (cabecera yfinal) para que cada capa tome la información de su par, hasta llegar a losdatos de la aplicación, a este proceso inverso se llamadesencapsulamiento.


Servicios de red orientados yno orientados a la conexión


Servicios

En una arquitectura de redes cada capa utiliza losservicios de la capa inmediatamente inferior paracomunicar con la correspondiente del otro extremo. Enfunción de como se establezca esa comunicaciónsuelen distinguirse dos tipos de servicios: orientados aconexión y no orientados a conexión.


Servicio Orientados aConexión

En el servicio orientado a conexión, también llamadoCONS (Connection Oriented Network Service), lacomunicación se establece cumpliendo tres fases:1. se establece el canal de comunicación,2. se transmiten los datos,3. se termina la conexión.

Dicha ‘conexión’ se denomina circuito virtual (VC,virtual circuit). Una vez establecido el VC el caminofísico que van a seguir los datos está determinado; lospaquetes deben ir todos por él desde el origen aldestino, y llegar en el mismo orden con el que hansalido.


Servicio Orientados aConexión

Dado que el VC establece de forma clara el destino, lospaquetes no necesitan contener su dirección.

Generalmente se distinguen dos tipos de circuitosvirtuales: Conmutados, también llamados SVCs (Switched Virtual

Circuits). Los SVCs se establecen y terminan a petición delusuario, normalmente cuando hay paquetes que se quierentransmitir

Permanentes, conocidos también como PVCs (PermanentVirtual Circuits). Los PVCs están establecidos todo el tiempo quela red está operativa (o al menos eso es lo que se pretende).


Servicio No Orientado aConexión

En el servicio no orientado a conexión, llamado tambiénCLNS (Connection Less Network Service) lacomunicación se establece de manera menos formal. Cuando una entidad tiene información que transmitir

sencillamente la envía en forma de paquetes, confiando queestos llegaran a su destino mas pronto o mas tarde. (Es unservicio similar al ofrecido por correos, en el cual cada carta viajade forma independiente de las anteriores).

No se establece previamente un VC ni otro tipo de canal decomunicación extremo a extremo; los paquetes pueden ir porcaminos físicos diversos, y deben incluir cada uno la direcciónde destino.


Servicio No Orientado aConexión Los paquetes pueden ser almacenados por nodos intermedios

de la red, y reenviados mas tarde. Aunque lo normal es quelleguen en el mismo orden con que han salido, esto no estagarantizado como ocurría en el servicio orientado a conexióndebido al almacenamiento en nodos intermedios y a ladiversidad de caminos físicos posibles.

Se pueden distinguir dos modelos de servicios sinconexión: Datagrama: cada paquete viaja hacia su destino de forma

completamente independiente de los demás. Consiste en enviarla información y despreocuparse de ella. Por ello se le sueledenominar Send & Pray (Sueña y Reza). Este servicio seríaequivalente al correo ordinario, en el cual enviamos una carta yno obtenemos confirmación de su llegada.


Servicios

Con acuse de recibo (Asentimiento ASK): El receptor tiene queenviar un reconocimiento de que ha recibido la información.

Analogías Generalmente se suelen explicar los modelos orientado y no

orientado a conexión con dos analogías: el sistema telefónico yel sistema postal. El sistema telefónico es un ejemplo de servicioorientado a conexión, mientras que el sistema postal es unservicio no orientado a conexión. La analogía es bastante exactasalvo por el hecho de que en redes telemáticas la diferencia enel tiempo de entrega del mensaje entre servicios CONS y CLNSno es tan grande como la anterior comparación podría hacerpensar.


Direccionamiento Interedes


Direccionamiento de Paquetes Existen varios tipos de direcciones que deben incluirse para entregar

satisfactoriamente los datos desde una aplicación de origen que se ejecutaen un host hasta la aplicación de destino correcta que se ejecuta en otro.

Al utilizan el modelo OSI como guía, se pueden observar las distintasdirecciones e identificadores necesarios en cada capa. Capa Física: Bits de Sincronización y Temporización Capa Enlace de datos: Direcciones Físicas de origen y destino Capa de Red: Direcciones de red Lógicas de origen y destino Capa de Transporte: Número de proceso de origen y destino (Puertos) Capas de Aplicación: Datos de aplicaciones codificados


Direccionamiento de Paquetes La Capa 2 está relacionada con la entrega de los mensajes en una red

local única. La dirección de la Capa 2 es exclusiva en la red local y representa la

dirección del dispositivo final en el medio físico. En una LAN que utiliza Ethernet, esta dirección se denomina dirección de

Control de Acceso al medio (MAC). Cuando dos dispositivos se comunican en la red Ethernet local, las tramas

que se intercambian entre ellos contienen las direcciones MAC de origen yde destino. Una vez que una trama se recibe satisfactoriamente por el hostde destino, la información de la dirección de la Capa 2 se elimina mientraslos datos se desencapsulan y suben el stack de protocolos a la Capa 3.


Direccionamiento entre redes Los protocolos de Capa 3 están diseñados principalmente para mover

datos desde una red local a otra red local dentro de una internetwork. En los límites de cada red local, un dispositivo de red intermediario, por lo

general un router, desencapsula la trama para leer la dirección host dedestino contenida en el encabezado del paquete, la PDU de Capa 3.

Los routers utilizan la porción del identificador de red de esta dirección paradeterminar qué ruta utilizar para llegar al host de destino.

Una vez que se determina la ruta, el router encapsula el paquete en unanueva trama y lo envía por su trayecto hacia el dispositivo final de destino.

Cuando la trama llega a su destino final, la trama y los encabezados delpaquete se eliminan y los datos se suben a la Capa 4.


Direccionamiento entre redes


Direccionamiento a laaplicación correcta En la Capa 4, la información contenida en el encabezado de la PDU no

identifica un host de destino o una red de destino. Lo que sí identifica es elproceso o servicio específico que se ejecuta en el dispositivo host dedestino que actuará en los datos que se entregan. Los hosts, sean clienteso servidores en Internet, pueden ejecutar múltiples aplicaciones de redsimultáneamente.

Esto es así porque los procesos individuales que se ejecutan en los hostsde origen y de destino se comunican entre sí. Cada aplicación o servicio esrepresentado por un número de puerto en la Capa 4. Un diálogo único entredispositivos se identifica con un par de números de puerto de origen y dedestino de Capa 4 que son representativos de las dos aplicaciones decomunicación.

Cuando los datos se reciben en el host, se examina el número de puertopara determinar qué aplicación o proceso es el destino correcto de losdatos.


Direccionamiento a laaplicación correcta


Fundamentos de Controlde Flujo, Verificación de

Errores y Multiplexaje


Fundamentos de Control deFlujo

Concepto: Técnica que permite a las entidadespares regular la cantidad de datos que envían oreciben para ser procesados. Entidad receptora: zona de memoria temporal Se trata de impedir el desbordamiento de esa memoria

Procedimientos para el control de flujo Para y espera Ventana deslizante


Fundamentos de Control deFlujo: Para y espera

Elementos: Acuses de recibo (“Acknowledgments”) Temporizadores (“Timers”) Numeración de las PDU


Control de Flujo: Para y espera

La estación receptora, por cada PDU de datosrecibida, genera y envía una PDU de control(acuse de recibo - ACK)

Hasta que la estación emisora haya recibido elACK no puede enviar otra PDU.

Problemas: Pérdidas de PDU y/o de ACK

Soluciones: Uso de temporizadores y numeración de las PDU.



Funcionamiento Normal: Acuses de recibo



Pérdida de una PDU Problema: Bloqueo



Pérdida de una PDU Solución: Temporizador



Pérdida de un ACK Problema: Duplicación



Pérdida de un ACK Solución: Numeración de las PDU(protocolo de bit alternante)


Control de Flujo: Ventana deslizante

Mejora la eficiencia, permite varias PDUs entránsito.

Las PDUs se numeran secuencialmente(módulo n) con una etiqueta de control de flujoque se incluye en la PCI.

Dos tipos de ventanas: Ventana de transmisión Ventana de recepción


Control de Flujo: Ventana deslizante

Ventana de transmisión: Tamaño máximo de ventana (Wmax): Número máximo PDUs que

pueden ser almacenadas sin haber sido confirmadas (tamañodel buffer de transmisión). Valor estático.

Tamaño actual de la ventana (W): Número de PDUs que todavíapueden ser transmitidas sin necesidad de recibirconfirmaciones. Valor dinámico

W<=Wmax


Detección y Corrección deerrores

Los datos se pueden corromper durante latransmisión

Algunas aplicaciones requieren que los erroressean detectados y corregidos

El control de errores involucra la detección y lacorrección de los mismos ocurridos durante latransmisión de datos.

Los errores se pueden dar por: Pérdidas de paquetes. Daño en los paquetes.


Detección de Errores

Errores más comunes en los sistemas detelecomunicación: Alteración o pérdida de bits en las PDUs Pérdida de PDUs completas

Errores comunicaciones inalámbricas > Errores comunicaciones cableadas

Si el nivel (N) ofrece un servicio OC debeentregar todas las PDUs ordenadas y sin errores.

Funcionalidad básica del nivel de enlace.


Detección de Errores

Procedimientos que permiten detectar un erroren algún bit de la PDU: Paridad (parity) Suma de verificación (checksumming) Código de redundancia cíclica (Cyclic Redundancy

Code, CRC)


Detección de Errores: Paridad

En la información a transmitir se añade un bitextra. Paridad par (even parity) Paridad impar (odd parity)

Detecta 100% de los errores de un bit y 50% envarios bits.

Ejemplo:


Detección de Errores: Suma deverificación

Internet Checksum: En la información atransmitir se añade uno o dos bytes con elresultado de la suma de los bytes a transmitir. Ejemplos: datagrama IP, segmento TCP, y datagrama

UDP. Sencilla implementación y baja sobrecarga.


Detección de Errores: CRC

Generación del CRC: Mensaje original: k bits. El trasmisor genera una secuencia de n bits: CRC Mensaje enviado=k bits (mensaje original) + n bits

(CRC)


Detección de Errores: CRC

Los CRC son muy utilizados en los niveles deenlace En OSI, el protocolo HDLC utiliza un campo de 2 bytes (SVT) para

la detección de errores (CRC-16). En el subnivel MAC de los protocolos IEEE 802, las tramas

utilizan un campo de 4 bytes (CRC-32)


Técnicas de control de errores

Métodos de control de errores: Retransmisión (sencillo) Corrección (computacionalmente complejo)

Compromiso entre ambos métodos.


Técnicas de control de errores:Retransmisión

Retransmisión de PDUs cuando se ha producidoalgún error (Automatic Repeat Request, ARQ)

Estrategias: ARQ con Parada y Espera ARQ con Vuelta-atrás-N ARQ con Rechazo Selectivo



ARQ con parada y espera Basada en control de flujo para y espera Se controlan: PDUs dañadas (errores en los bits) Pérdida de PDUs Pérdida de ACKs

Ventaja: sencillez Inconvenientes: uso ineficaz de la línea de transmisión



ARQ con parada y espera



ARQ con vuelta-atrás-N Basado en control de flujo ventana deslizante Se controlan: PDUs dañadas (errores en los bits) Pérdidas de PDUs Pérdidas de ACKs

Utilizado en LAP-B



ARQ con vuelta-atrás-N



ARQ con rechazo selectivo: Cuando se detecta un error en la PDU: Se transmite un SNACK y Se descarta sólo esa PDU

Cuando se recibe un SNACK: Se retransmite sólo la PDU que produjo el error.



ARQ con rechazo selectivo:



ARQ con rechazo selectivo: Más eficiente que ARQ con vuelta-atrás-N Precisa lógica adicional (en emisor y en receptor) El receptor debe reservar una zona de memoria

temporal.


Técnicas de control de errores:Corrección

En recepción pueden utilizarse códigos quedetectan y corrigen un no determinado deerrores.

Supone añadir bits redundantes. r= no de bits extra m= no de bits del mensaje El valor r de ser tal que: 2r>=m+r+1 (6 bits de datos

suponen 4 bits extra y sólo se corrige un bit) Utilizan algoritmos muy complejos y costosos.


Técnicas de control de errores:Corrección

Los códigos correctores tienen eficacia menor ycoste mucho mayor que los detectores.

BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem), CodigosHamming, Reed-Solomon, Golay, etc. se usan enentornos: En los que se precisa mucha seguridad o Con tasas de error muy frecuentes o Cuando la retransmisión supone un coste muy

elevado.


Multiplexaje

En telecomunicación, la multiplexación es la combinaciónde dos o más canales de información en un solo mediode transmisión usando un dispositivo llamado multiplexor.El proceso inverso se conoce como demultiplexación. Unconcepto muy similar es el de control de acceso al medio.

Es decir viene a ser un procedimiento por el cualdiferentes canales pueden compartir un mismo medio detransmisión de información.


Multiplexaje: Objetivos

Compartir la capacidad de transmisión de datossobre un mismo enlace para aumentar laeficiencia.

Minimizar la cantidad de líneas físicas requeridasy maximizar el uso del ancho de banda de losmedios.


Tipos de Multiplexaje

Existen muchas estrategias de multiplexación según elprotocolo de comunicación empleado, que puedecombinarlas para alcanzar el uso más eficiente; los másutilizados son: La multiplexación por división de tiempo o TDM (Time division

multiplexing ) La multiplexación por división de frecuencia o FDM (Frequency-

division multiplexing) y su equivalente para medios ópticos, pordivisión de longitud de onda o WDM (de Wavelength)

La multiplexación Estadística. La multiplexación por división en código o CDM (Code division

multiplexing)


La multiplexación por división detiempo o TDM

Este tipo de multiplexacíon es muy utilizada para señalesdigitales, en las cuales se transmiten distintos tipos dedatos, los cuales viajan por el canal en distintos espaciosde tiempo, con el fin de optimizar el canal y prevenircuellos de botella en el medio.

Es el tipo de multiplexación más utilizado en la actualidad Se utiliza en transmisión digital: ISDN y ATM Uso en telefonía celular: TDMA, GSM


Multiplexión por división de tiempo -TDM Según se utilicen bits o bytes para los bloques, este tipo de TDM se

denomina entrelazado de bits o entrelazado de bytes. En TDM, el intervalo de tiempo de salida siempre está presente,

tenga o no tenga TDM información para transmitir.


Multiplexión por división detiempo - TDM

TDM es un concepto de la capa física, y escompletamente independiente de la naturaleza de lainformación que se multiplexa en el canal de salida(independiente del protocolo de Capa 2 que utilizan loscanales de entrada).

Un ejemplo de TDM es la Red digital de serviciosintegrados - ISDN.


Multiplexión por división detiempo - TDM El acceso básico (BRI) ISDN cuenta con tres canales que

constan de dos canales B de 64 kbps (B1 y B2) y uncanal D de 16 kbps.

TDM tiene nueve intervalos de tiempo que se repiten.

Capacidad TDM


La multiplexación por división detiempo o TDM


La multiplexación por división defrecuencia o FDM

Es un tipo de multiplexacíon utilizada generalmente ensistemas de transmisión analógicos, en las cuales setransmiten distintos tipos de datos, los cuales viajan porel canal a una banda distinta de frecuencias, y setransmite en forma simultánea por un solo medio detransmisión.

Hay muchas aplicaciones de FDM, por ejemplo, la FMcomercial y las emisoras de televisión.


La multiplexación por división defrecuencia o FDM

Ancho de banda típico del canal telefónico analógico (0,3 a 3,4 Khz).


La multiplexación por división delongitud de onda o WDM

Esta técnica se da sobre todo en fibra óptica. Consiste enmultiplexar varias señales portadoras ópticas en unamisma fibra usando las distintas longitudes de onda delláser que las lleva. Esto aumenta la capacidad y permitecomunicación bidireccional en un hilo de fibra.

Los primeros sistemas WDM aparecieron en torno a 1985y combinaban tan sólo dos señales. Los sistemasmodernos pueden soportar hasta 160 señales y expandirun sistema de fibra de 10 Gb/s hasta una capacidad total25,6 Tb/s sobre un solo par de fibra.


La multiplexación Estadística

Muy parecida a la multiplexacíon por división en eltiempo, pero no aparta de forma anticipada un espaciopara un tipo de paquete especifico (voz, dato, video), sinoque lo asigna dinámicamente de acuerdo a lo que senecesite transmitir en un ínstate determinado.

Debido a la característica anterior, se optimiza muchomas el canal de transmisión.


La multiplexación por división encódigo o CDM

En esta técnica, cada canal transmite sus bits como unasecuencia de pulsos codificada de forma única para esecanal.

Esto se consigue transmitiendo una serie de pulsos cortos. Esto permite transmitir por una misma fibra varios canales

con códigos diferentes. Aunque existe este tipo demultiplexación, es más conocida su variante de accesomúltiple (Code Division Multiple Access, CDMA).

La división por código se emplea en múltiples sistemas decomunicación por radiofrecuencia, tanto de telefonía móvil(como IS-95, CDMA2000, FOMA o UMTS), transmisión dedatos (WiFi) o navegación por satélite (GPS).


Organizaciones yEstándares


Introducción

Los estándares son esenciales para crear y mantener unmercado abierto y competitivo entre los fabricantes de losequipos y para garantizar la interoperabilidad de los datos,y la tecnología y los procesos de telecomunicaciones.

Proporcionan guías a los fabricantes, vendedores,agencias del gobierno y otros proveedores de servicios,para asegurar el tipo de interconectividad necesario en losmercados actuales y en las comunicacionesinternacionales.

Los estándares de transmisión de datos se puedenclasificar en dos categorías: de facto (que quiere decir “dehecho” o “por convención”) y de jure (que quiere decir “porley” o “por regulación”).


Organizaciones de Estandarización

Los estándares son desarrollados mediante lacooperación entre comités de creación de estándares,foros y agencias reguladoras de los gobiernos.

Aunque hay muchas organizaciones que se dedican a ladefinición y establecimiento de estándares para datos ycomunicaciones, desde el punto de vista del campo deinfluencia de los distintos estándares, existen tres tiposde organismos normalizadores: internacionales,europeos y regionales.


Organizaciones de Estandarización

En las organizaciones internacionales deestandarización existen dos tipos: las denominadas‘oficiales’ que se crean por acuerdo entre los gobiernosde las naciones participantes; en este grupo seencuentran por ejemplo la ITU o la ISO. En otracategoría se encuentran las organizaciones que existengracias al esfuerzo voluntario de sus miembros ydenominadas ‘extraoficiales’; en esta categoría estánpor ejemplo la Internet Society o el ATM forum.


Organizaciones :

IEEE, ANSI, IEC, etc.


Organizaciones de Estandarización:Cableado


ISO –International Organization forStandardization.

La ISO, Organización Internacional para laNormalización, es el organismo multinacional másimportante de estandarización, creada en 1946 con sedeen Ginebra, Suiza, cuyos miembros provienenfundamentalmente de los comités de creación deestándares de varios gobiernos a lo largo del mundo. LaISO esta formada por organismos de normalización demás de 150 países miembros.


ISO –International Organization forStandardization.

La ISO emite estándares sobre todo tipo de normas en los ámbitoscientíficos y tecnológicos, como por ejemplo: el sistema métrico deunidades de medida, tamaños de papel, sobres de oficina, tornillosy tuercas, reglas para dibujo técnico, conectores eléctricos,regulaciones de seguridad, números ISBN (International StandardBook Number), lenguajes de programación, protocolos decomunicaciones, etc. Hasta la fecha se han publicado unos 10.000estándares ISO que afectan a prácticamente cualquier actividad dela vida moderna.

La ISO ha generado una amplia gama de estándares enteleinformática y en tecnologías de la información en general,siendo el estándar más importante el modelo Básico de Referenciapara la Interconexión de Sistemas Abiertos OSI (Open SystemsInterconnection) modelo de arquitectura de red y comportamientonormalizado en la comunicación entre computadores que permita laInterconexión de Sistemas Abiertos.


ITU-T InternationalTelecommunication Union.

A principios de la década de los 70 un cierto número de países estabadefiniendo estándares para telecomunicaciones, pero a pesar de elloseguía existiendo muy poca compatibilidad internacional. Las NacionesUnidas ONU, respondieron a este problema formando, como parte de suUnión Internacional de Telecomunicaciones (ITU), un comité, denominadoComité Consultivo para la Telefonía y la Telegrafía Internacional (CCITT).Este comité estaba dedicado al desarrollo y establecimiento de estándarespara telecomunicaciones en general y para la telefonía y los sistemas dedatos en particular. En 1993, el nombre de este comité se cambió a UniónInternacional de Telecomunicaciones-Sector de Estándares deTelecomunicaciones (ITU-T).

La ITU esta formada por tres sectores: la ITU-T ó UIT-T, que se dedica a laestandarización de las telecomunicaciones, en concreto con la transmisiónde datos y la telemática, el ITU-R ó UIT-R, relacionado con el sector de lasradiocomunicaciones y el ITU-D ó UIT-D relativo al sector del desarrollode la telecomunicaciones.


IEC - International ElectrotechnicalComisión

Comisión Electrónica Internacional. Es una organizaciónhermana de ISO y esta involucrada en la generación deestándares relacionados con la ingeniera eléctrica yelectrónica. Dentro de ISO/IEC, el comité que seencarga de los temas de OSI y de las tecnologíasasociada es el JTC1 (Joint Technical Comité 1).


ANSI - American National StandardsInstitute

El Instituto Nacional Americano para la Estandarización(ANSI) es una corporación privada de estándares sinánimo de lucro de Estados Unidos. Debido a quemuchos fabricantes de equipos de comunicacionesdiseñan o desarrollan sus productos en Estados Unidosmuchos estándares ANSI son de interés también enotros países. Además muchos estándares ANSI sonadoptados posteriormente por ISO como estándaresinternacionales.


IEEE - Institute of Electrical andElectronics Engineers

El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE, Institute ofElectrical and Electronics Engineering) también conocido como IE3, es lamayor asociación profesional de ingeniería del mundo de ámbitointernacional fundada en 1963, sus objetivos son el desarrollo de la teoría,la creatividad y la calidad de los productos en el campo de la ingenieríaeléctrica, la electrónica y la radio, así como otras ramas relacionadas de laingeniería.

Como uno de sus principales objetivos, el IEEE prevé el desarrollo yadopción de estándares internacionales para computación y comunicación.El IEEE tiene un grupo que desarrolla estándares en el área de ingenieríaeléctrica e informática. En 1980 fundo un comité 802x, que estandarizó lasnormas para redes de áreas locales y metropolitanas, IEEE 802.2, 802.3 y802.4, con el fin de garantizar que los sistemas y dispositivos fabricadospor diferentes proveedores pudieran comunicarse con la menorcomplejidad posible. Los estándares 802 son adoptados regularmente porISO con el número 8802.


EIA - Electronic IndustriesAssociation

La Asociación de Industrias Electrónicas, es una organizacióninternacional sin ánimo de lucro dedicada a la promoción deaspectos de la fabricación electrónica.

Sus objetivos incluyen despertar el interés de la educación pública yhacer esfuerzos para el desarrollo de los estándares.

En el campo de la tecnología de la información, la EIA ha hechocontribuciones significativas mediante la definición de interfaces deconexión física y de especificaciones de señalización eléctrica parala comunicación de datos.

Sus normas se nombran por RSnnn. P.ej. RS232-C define laconexión serie entre computadores.


TIA (Telecommunications IndustryAssociation)

Asociación de la Industria de Telecomunicaciones. Es la principalasociación comercial que representa el mundial de la información yla comunicación (TIC) a través de la elaboración de normas, losasuntos de gobierno, oportunidades de negocios, inteligencia demercado, la certificación y en todo el mundo el cumplimiento de lanormativa ambiental. Con el apoyo de sus 600 miembros, la TIAmejora el entorno de negocios para las empresas que participan enlas telecomunicaciones, banda ancha, móviles inalámbricas,tecnologías de la información, redes, cable, satélite,comunicaciones unificadas, comunicaciones de emergencia y ladimensión ecológica de la tecnología. TIA es acreditado por ANSI.Desarrolla normas de cableado industrial voluntario para muchosproductos de las telecomunicaciones y tiene más de 70 normaspreestablecidas.


Foros

El proceso de elaboración de estándares producidos por loscomités de estandarización se ha caracterizado por una granlentitud, debido a la necesidad de llegar a un consenso entremuchos participantes y a procedimientos excesivamente complejosy burocratizados.

Por ejemplo esa lentitud fue uno de los factores que influyó en elrechazo de los protocolos OSI, por ejemplo. En el caso de RDSI laITU-T empezó a elaborar el estándar en 1972, y lo finalizó en 1984;los servicios comerciales aparecieron hacia 1994, 22 años despuésde iniciado el proceso.

Por esta causa, a principios de los noventa muchos grupos deinterés han desarrollado foros con la finalidad de facilitar losprocesos de estandarización.


Foros

Los foros trabajan con un conjunto de fabricantes, universidades,usuarios y expertos interesados en desarrollar nuevas tecnologías,concentrando sus esfuerzos para probar, evaluar y estandarizar unatecnología concreta.

Estos foros son capaces de acelerar la aceptación y el uso de esatecnología. Los foros presentan sus conclusiones a los organismosde estandarización.

Los foros no pretenden competir con las organizaciones deestándares, sino cooperar con ellas y ayudarlas a acelerar suproceso, especialmente en la parte más difícil, la que corresponde ala traducción de los documentos en implementaciones quefuncionen en la práctica.


Foros

Otra característica de los foros es que se establecen fechas límitepara la producción de estándares, cosa que no hacen losorganismos oficiales; de esta manera los fabricantes puedenplanificar la comercialización de sus productos de antemano, ya quesaben para qué fecha estarán fijados los estándares necesarios.

Ejemplos de foros que existen o han existido se pueden mencionar:el Forum Frame Relay, el Forum ATM, el Forum ADSL (AsymmetricDigital Subscriber Loop), el Forum IPv6, la alianza Gigabit Ethernet,etc.

El forum ATM, creado en 1991 por Northern Telecom, Sprint, SunMicrosystems, y Digital Equipment Corporation (DEC), cuenta en laactualidad con más de 500 miembros.


Estándares en Internet

Un estándar de Internet es una especificación concienzudamenteprobada que es útil y a la que se adhieren aquellos que trabajan enInternet. Es una regulación formalizada que debe ser seguida. Hay unprocedimiento estricto por el que una especificación obtiene eseestatus de estándar de Internet.

Una especificación comienza como un borrador (draft) de Internet. Undraft de Internet es un documento de trabajo (un trabajo en progreso)sin estatus oficial y un tiempo de vida de 6 meses. Bajo recomendaciónde las autoridades de Internet, un borrador se puede publicar como unRequest for Comment (RFC). Cada RFC es editado, numerado ypuesto a disposición de todas las partes interesadas. Los RFC pasanpor niveles de madurez y se categorizan de acuerdo a su nivel derequisitos.

Internet Society, aunque no es una organización de estándares‘oficial’, es la que se ocupa de aprobar todo lo relacionado con losestándares Internet.


Otras Organizaciones

Otros organismos internacionales de estandarización ynormalización que se destacan: Agencias reguladoras: Toda la tecnología de comunicaciones está

sujeta a regulación por las agencias del gobierno tales como laComisión Federal de Comunicaciones (FCC) en Estados Unidos.

IFIP (Federación Internacional para el Tratamiento de la Información). CEN (Comité Europeo de Normalización) CENELEC (Comité Europeo de Normalización Electrotécnica) CEPT (Conference European of Post and Telecommunications) ECMA (European Computer Manufacturers Association / Asociación

Europea de Fabricantes de Computadores) ETSI (European Telecommunications Standards Institute)

Facultad de Tecnología – Carrera de Ing. de Sistemashttp://www.usfx.edu.bo 117117117

Email:[email protected]:[email protected]

Ing. Marco Antonio. Arenas Porcel

fundamentos de interconectividad de redes

Technology