Modelo OSI

Capas del Modelo OSI

7. Capa de Aplicación

Provee el conjunto de aplicaciones de red, como por ejemplo: Transferencia de archivos, emulación de terminal, correo electrónico, discos virtuales, etc. Aplicaciones: FTP, Telnet, SMTP, NFS, etc.

6. Capa de Presentación

Provee las funciones de formato y conversión de códigos, necesarias para que los datos sean más fácilmente interpretados por los programas de aplicación. Ejemplo: ASCII, EBCDIC, representación de números enteros y reales, etc.

5. Capa de Sesión

Es responsable del establecimiento y mantenimiento de las sesiones de comunicación entre los programas de comunicación.

4. Capa de Transporte

Define los mecanismos para mantener la confiabilidad de las comunicaciones en la red. Funciones: Regulación de flujo de mensajes, retransmisión de paquetes, inicio/terminación de sesiones entre nodos, etc. Protocolos: TCP, SPX, etc.

3. Capa de Red

Define los mecanismos para determinar las rutas que deben seguir los paquetes dentro de la red y para el control de la congestión. Unidad de transmisión: Paquete. Funciones: Enrutamiento de paquetes en la red, ofrece un canal libre de errores a la capa de transporte. Protocolos: IP, IPX, VTAM.

2. Capa de Enlace de Datos

Define el protocolo de comunicación que usan los nodos de la red para acceder al medio de transmisión. Unidad de transmisión: Trama. Funciones: Control de acceso al canal (manejo de colisiones, manejo del testigo, etc.), dividir los paquetes recibidos de la capa superior en grupos de bits. Provee mecanismos para detección y corrección de errores. Protocolos: LAN – Ethernet (IEEE 802.3), Token Ring (802.5), FDDI, WAN – SDLC, HDLC, PPP, LAPB.

1. Capa Física

Define la conexión física entre el nodo y la red, incluyendo los aspectos físicos, mecánicos (cables, conectores, secuencia de pines) y aspectos eléctricos (niveles de voltaje, técnicas usadas para modular la señal), etc. Unidad de transmisión: Bit. Estándares: RS-232C, RS-449, V.24, V.35. Funciones: Transmisión de bits sobre el canal de comunicación: Acotados: Par de cables trenzados, cable coaxial, fibra óptica, etc. No Acotados: Microondas, radio, satélite, etc.

Modelo TCP/IP

Capas del Modelo TCP/IP

4. Capa de Aplicación

3. Capa de Transporte

2. Capa de Internet

1. Capa de Acceso a la Red

Redes Planas

La implementación de switches reduce la cantidad de colisiones que se producen dentro de una red local. Sin embargo, el hecho de tener una red toda conmutada, a menudo, crea un único dominio de broadcast. En un dominio de broadcast único, o red plana, cada dispositivo se encuentra en la misma red y recibe cada broadcast. En las redes pequeñas, un dominio de broadcast único es aceptable.

Dominio de broadcast: Conjunto de dispositivos que reciben tramas de broadcast que tienen su origen en cualquiera de los dispositivos dentro del conjunto. Los dominios de broadcast generalmente están limitados por routers, dado que estos no envían tramas de broadcast.

Problema del Dominio de Broadcast

Con una gran cantidad de hosts, una red plana:

• Es menos eficaz.
• A medida que aumenta la cantidad de hosts de una red conmutada, también aumenta la cantidad de broadcasts que se envían y reciben.
• Los paquetes de broadcast consumen mucho ancho de banda y causan retrasos en el tráfico y tiempos de espera excesivos.

Soluciones del Dominio de Broadcast

• La creación de VLAN proporciona una solución a una red plana grande. Cada VLAN es su propio dominio de broadcast.
• La implementación de una red jerárquica por medio de routers.

Redes Jerárquicas

Técnica de diseño que divide la red en capas para evitar la congestión y reducir el tamaño de los dominios de fallas. El modelo de diseño jerárquico de Cisco utiliza capas de acceso, distribución y núcleo.

Modelo de Redes Jerárquicas

En comparación con otros diseños de redes, una red jerárquica se administra y expande con más facilidad y los problemas se resuelven con mayor rapidez. El diseño de redes jerárquicas implica la división de la red en capas independientes. Cada capa cumple funciones específicas que definen su rol dentro de la red general.

Modelo de Diseño Jerárquico (Tres Capas)

Capa de Acceso

Hace interfaz con dispositivos finales como las PC, impresoras y teléfonos IP, para proveer acceso al resto de la red. Esta capa de acceso puede incluir routers, switches, puentes, hubs y puntos de acceso inalámbricos. El propósito principal de la capa de acceso es aportar un medio de conexión de los dispositivos a la red y controlar qué dispositivos pueden comunicarse en la red.

Capa de Distribución

Agrega los datos recibidos de los switches de la capa de acceso antes de que se transmitan a la capa núcleo para el enrutamiento hacia su destino final. La capa de distribución controla el flujo de tráfico de la red con el uso de políticas y traza los dominios de broadcast al realizar el enrutamiento de las funciones entre las VLAN definidas en la capa de acceso.

Capa Núcleo

La capa núcleo del diseño jerárquico es la backbone de alta velocidad de la internetwork. La capa núcleo es esencial para la interconectividad entre los dispositivos de la capa de distribución, por lo tanto, es importante que el núcleo sea sumamente disponible y redundante.

El área del núcleo también puede conectarse a los recursos de Internet.

El núcleo agrega el tráfico de todos los dispositivos de la capa de distribución, por lo tanto, debe poder reenviar grandes cantidades de datos rápidamente.

Nota: En redes más pequeñas, no es inusual que se implemente un modelo de núcleo colapsado, en el que se combinan la capa de distribución y la capa núcleo en una capa.

Beneficios de la Red Jerárquica

• Escalabilidad
• Redundancia
• Rendimiento
• Capacidad de Mantenimiento
• Facilidad de Administración
• Seguridad

Principios de Diseño de Redes Jerárquicas

Sólo porque aparentemente una red presenta un diseño jerárquico, no significa que la red esté bien diseñada. Es necesario seguir ciertos principios básicos que contribuyen al diseño jerárquico de las redes.

Capa Física

En ésta capa se lleva a cabo la transmisión de bits puros a través del medio de comunicación. La unidad de medida es el bit.

Capa de Enlace de Datos

La capa de enlace de datos tiene que desempeñar varias funciones específicas:

• Proporcionar una interfaz de servicios bien definida con la capa de red.
• Manejo de errores.
• Regular el flujo de datos.

Trama: Cientos o miles de bytes.

Servicios a la Capa de Red

Transferir datos de la capa de red origen al destino. Servicios reales ofrecidos:

• Servicio no orientado a conexión sin confirmación de recepción.
• Servicio no orientado a conexión con confirmación de recepción.
• Servicio orientado a conexión con confirmación de recepción.

Protocolos Elementales en el Enlace de Datos

• HDLC (Control de Enlace de Datos de Alto Nivel): Es un protocolo orientado a bit, con un sistema de envío continuo (pipelining) y control de flujo mediante ventana deslizante (sliding window).
• PPP (Protocolo Punto a Punto): Proporciona un método estándar para transportar datagramas multiprotocolo sobre enlaces simples punto a punto entre dos «pares».

Capa de Red

Controla las operaciones de la subred. Un aspecto importante del diseño es determinar cómo se enrutan los paquetes desde su origen a su destino. Las rutas pueden estar basadas en tablas estáticas o dinámicas.

Capa de Transporte

La función básica de ésta capa es aceptar los datos provenientes de la capa superior, dividirlos en unidades más pequeñas si es necesario, pasar éstas a la capa de red y asegurarse de que todas las piezas lleguen correctamente al otro extremo.

Capa de Sesión

Esta capa permite que los usuarios de máquinas diferentes establezcan sesiones entre ellos. Las sesiones ofrecen varios servicios, como el control de diálogo (dar seguimiento de a quién le toca transmitir), administración de token (operaciones al mismo tiempo) y sincronización (puntos de referencia a transmisiones largas para permitirles continuar desde donde se encontraban después de una caída).

Capa de Presentación

Le corresponde la sintaxis y la semántica de la información transmitida, a fin de que las computadoras con diferentes presentaciones de datos se puedan comunicar.

Capa de Aplicación

Es la capa que proporciona la interfaz entre las aplicaciones que utilizamos para comunicarnos y la red subyacente en la cual se transmiten los mensajes. Los protocolos de capa de aplicación se utilizan para intercambiar los datos entre los programas que se ejecutan en los hosts de origen y destino.