Modelo de Referencia OSI
Capa de Red
La capa se ocupa de la obtención de
paquetes procedentes de la fuente y de encaminarlos durante todo el camino
hasta alcanzar su destino.
Funciones
La función principal de la capa de Red
es proporcionar un mecanismo de direccionamiento lógico para que un paquete de
datos pueda ser rutado a través de varias redes que incluso pueden tener
diferentes capas (es decir, la capa de Enlace puede ser distinta) entre ellas
(Ethernet, Token Ring, Frame Relay, etc). Es decir, esta capa permite
identificar los nodos finales de una comunicación, teniendo en cuenta que entre
ambos nodos puede haber multitud de dispositivos de red (usualmente routers).
- · Se encarga de llevar los paquetes desde el origen hasta el destino.
- · Debe conocer la topología de la subred de comunicaciones y escoger las trayectorias adecuadas.
- · También debe balancear la carga de los diversos elementos de la subred.
Comunicación en la Capa de Red
Comparación de las subredes de circuitos virtuales y datagramas
Problemas de diseño de la capa de red
Los
puntos a considerar por todo diseñador de la capa de red: servicios
proporcionados a la capa de transporte,
encaminamiento de paquetes a través de la subred, control de congestión y conexión de múltiples redes entre sí.
Servicios proporcionados a la capa de transporte
- · Existe considerablemente discusión sobre lo que debe incluirse en la capa de red:
§ La comunidad internet se inclina por un servicio sin conexiones y no
confiable, delegando a la capa de transporte el control de errores y control de flujo.
§ Las compañías telefónicas prefieren un servicio confiable
orientado a conexión.
Organización interna de la capa de red
Encaminamiento
La función real de la capa de red consiste en el encaminamiento de paquetes,
desde la maquina origen hasta la maquina destino.
El
algoritmo de encaminamiento es aquella parte del software correspondiente a la capa de red que
es responsable de decidir sobre qué línea de salida se deberá transmitir un
paquete que llega. Son de dos clases No adaptivos y Adaptivos.
* Encaminamiento estático.
- Ruta más corta, más rápida, más barata, etc.
- Encaminamiento por inundación.
- Encaminamiento basado en flujo.
* Encaminamiento dinámico.
- Encaminamiento por vector de distancia.
- Encaminamiento por estado de enlace.
Congestión
Es cuando se tienen muchos paquetes en la subred, el
rendimiento se degrada. La congestión consiste en:
- Detectar cuando y donde ocurre la congestión.
- Enviar esta información a donde puedan tomarse acciones.
- Ajustar la operación del sistema.
Factores que afectan el congestionamiento.
Interconexión de redes
En el modelo OSI,
la interconexión se realiza en la capa de red. Los equipos para la
interconexión son:
-. Repetidores: copian bits entre segmentos de cable a
nivel de capa física.
-. Puentes: almacenan y envían frames a nivel de la capa de
enlace de datos.
-. Enrutadores multiprotocolo: reenvían paquetes entre redes
disimiles.
Gateways: conectan corrientes de bytes a nivel de la capa
de transporte o superior.
Capa de transporte
La capa de transporte provee
comunicación extremo desde de un programa de aplicación a otro. Puede proveer
un transporte confiable asegurando que los datos lleguen sin errores y en la
secuencia correcta, coordina múltiples aplicaciones que interactúen en la red
simultáneamente de tal forma que los datos enviados por una aplicación sean
recibidos por la aplicación correspondiente.
Funciones de la capa de transporte
La función principal de la capa de
transporte es asegurarse de que los datos llegan a las capas superiores de la
comunicación sin errores, de un extremo
a otro.
Otra función importante que se da en
esta capa es el control del flujo. Consiste en detectar en el destino que la
tasa de recepción de datos es demasiado
alta y enviar un mensaje al origen, pidiéndole que disminuya la velocidad de
envío. De esta forma se evitan desbordamiento de memorias y procesos.
Propósito de la capa de transporte
La
capa de transporte permite la segmentación de datos y brinda el control
necesario para reensamblar las partes dentro de los distintos streams de
comunicación. Las responsabilidades principales que debe cumplir son:
- - Rastreo de
comunicación individual entre aplicaciones en los hosts de origen y destino
- - Segmentación de datos
y manejo de cada parte
- - Reensamble de
segmentos en streams de datos de aplicación
- - Identificación de
diferentes aplicaciones
Protocolos de la capa de transporte
El protocolo utilizado en capa de
transporte está fuertemente orientado a la aplicación final. En algunas
aplicaciones, la velocidad de la transmisión es más importante que la
fiabilidad de los datos.
El
protocolo de transporte aísla las capas más altas de los detalles relativos a
los servicios de comunicación. Pueden definirse tres tipos de calidad de
servicio de red:
1. Tipo A: Conexiones con una tasa de errores residuales
aceptable y una tasa de señalización de errores aceptable.
2. Tipo B: Conexiones con una tasa de errores residuales
aceptable, pero con una tasa de señalización de errores inaceptable.
3. Tipo C: Conexiones con una tasa de errores residuales
inaceptable para el usuario del servicio de transporte.
El
modelo de referencia ISO/OSI ha definido cinco clases de protocolos de
transporte capaces de manejar varios tipos de requisitos de usuario y adaptarse
a los tres tipos de redes definidas:
a)
Clase 0: Protocolos
simples. No mejora el protocolo de red.
b)
Clase 1: Protocolos
con recuperación básica de errores.
c)
Clase 2: Protocolos
con multiplexación.
d)
Clase 3: Protocolos
de recuperación de errores y multiplexacion.
e)
Clase 4: Protocolos
con detección y recuperación de errores.
Las clases 0 y 2 se han pensado para redes tipo A; las
clases 1 y 3 se han pensado para redes tipo B; la clase 4 está pensada para
redes tipo C.
PDU
La
PDU de la capa de transporte se llama segmentos. Sus protocolos son TCP y UDP
el primero orientado a la conexión y el
otro sin conexión.
Protocolo TCP
El
TCP (transmision control protocol) da un tipo de conectividad orientado a conexión, es usualmente utilizado en las
grandes transferencias y cuando se requiere un reconocimiento o validación de
los datos recibidos.
Es el servicio responsable de
ensamblar los datos que se van a transmitir y controla su transmisión de un
sitio a otro. Asegura la calidad de la transmisión y de la recepción.
La seguridad que ofrece el
modelo TPC se consigue asignando un numero de secuencia a cada segmento
transmitido por el protocolo. La recepción de un “ACK” nos confirma la llegada
correcta de un segmento a la otra máquina. Por cada segmento enviado, el
receptor debe devolver un “ACK” en un periodo de tiempo especificado.
TCP
también provee mecanismos para el control de flujo. El control de flujo
contribuye a la confiabilidad de la transmisión TCP ajustando la tasa efectiva
de flujo de datos entre los dos servicios de la sesión. El campo tamaño de la
ventana del encabezado TCP especifica la cantidad de datos que puede
transmitirse antes de que reciba el acuse de recibo. El tamaño de la ventana
inicial se determina durante el comienzo de la sesión a través del enlace de
tres vías.
Cabecera del TCP
Protocolo UDP
El
UDP (user datagram protocol) proporciona una conexión de comunicación y
básicamente no garantiza la entrega de paquetes, las aplicaciones que utiliza
el UDP son las responsables de la integridad de los paquetes y debe establecer
sus propios mecanismos para pedir la repetición de mensajes.
Es un servicio de datagramas
sin garantía de entrega a este método se le denomina “sin conexión”. Por tanto
la llegada al destino de un datagrama o la
secuencia correcta de entrega no es garantizada.
UDP se utiliza en las
aplicaciones que no requieren un “ACK” de acuse de recibido de recepción de
datos. Las aplicaciones que lo utilizan son típicamente las aplicaciones que
transmiten pequeñas cantidades de datos a la vez.
UDP no usa ventanas ni acuses
de recibo, por lo tanto son los protocolos de la capa de aplicación los que
proporcionan fiabilidad. UDP está diseñado para las aplicaciones que no
necesitan agrupar secuencias de segmentos.
La
PDU de UDP se conoce como datagrama, pese a que los términos segmentos y
datagrama a veces se utilizan de manera indistinta para describir una PDU de la
capa transporte.
Cabecera de UDP
Puerto del emisor (16) bits: número de puerto o servicio
(aplicación) en el sistema origen.
Puerto del receptor (16) bits: número de puerto o
servicio (aplicación) en el sistema destino.
Longitud (16) bits: tamaño en bytes del datagrama,
incluyendo la cabecera UDP y los datos.
CHECKSUM: es un campo de comprobación de la integridad de
la cabecera UDP, la pseudo cabecera y los datos. Si el valor es cero, indica
que no debe realizarse ningún cálculo relativo al checksum. (Se trata de un
valor opcional).
Otros
protocolos de la capa de transporte describen los procesos que proporcionan
características adicionales, como asegurar un envío confiable entre las
aplicaciones. Si bien estas funciones adicionales proveen una comunicación más
sólida entre aplicaciones de la capa de transporte, representan la necesidad de
utilizar recursos adicionales y generan un mayor número de demandas en la red.
