Conceptos Clave de Redes Informáticas: Niveles OSI y TCP/IP, Tipos de Transmisión y Arquitectura

Definiciones de Dispositivos de Red

A continuación, se presentan las definiciones de algunos dispositivos de red comunes:

• Amplificador: Restaura la señal analógica a su longitud y amplitud original.
• Repetidor: Regenera la señal digital.
• Concentrador (Hub): Dispositivo que permite centralizar el cableado de una red.
• Conmutador (Switch): Dispositivo que se encarga de establecer la comunicación en un canal entre el emisor y el receptor.
• Antena: Sirve para mandar y recibir una señal. Es un transductor que permite que una señal eléctrica se posicione en un canal inalámbrico. La señal que recibe la manda al canal del receptor.
• Módem: Permite cambiar la señal de analógica a digital y viceversa. Convierte la señal analógica en digital.
• Códec: Se encarga de codificar la señal eléctrica digital al modo en que va a trabajar.

Workflow

El workflow, o trabajo colaborativo, es un sistema operacional para el encadenamiento y automatización de tareas secuenciales con el objetivo de incrementar la eficiencia de los procesos de producción.

Modelo OSI y TCP/IP

Nivel Físico (Nivel 1)

El nivel físico se encarga de la conexión física entre dispositivos. Define:

• Medios de transmisión: Cable coaxial, fibra óptica, etc.
• Interfaces.
• Métodos de codificación de línea: Manchester, AMI, Pseudoternario.
• Métodos de modulación.
• Métodos de multiplexación.
• Mecanismos de temporización: Duración de las señales, sincronización de los relojes que miden la duración de las señales.
• Especificaciones eléctricas, mecánicas, de procesamiento y funcionales para activar y mantener la conexión.
• Características físicas de la interfaz.
• Representación de los bits (tipo de codificación).
• Tasa de datos.
• Sincronización de bits.
• Configuración de la línea (circuitos y hardware).
• Topología física.

Nivel de Enlace (Nivel 2)

El nivel de enlace es responsable de transmitir paquetes entre nodos conectados por un enlace físico. Sus funciones incluyen:

• Proporcionar un direccionamiento físico.
• Definir una estructura de transferencia (trama, frame).
• Crear mecanismos para detectar y, en algunos casos, corregir errores.
• Proporcionar mecanismos de control de flujo.
• Implementar mecanismos de acceso al medio en medios compartidos.

Ejemplos: HDLC, PPP, Frame Relay.

Ejemplo de trama:

Flag: 01111110 | Address: 11111111 | Control proto: 00000011 | Datos: variable | FCS: 2/4B | Flag: 01111110

Nivel de Red (Nivel 3)

El nivel de red es responsable de que un paquete llegue a su destino (intercambio de datos entre sistemas finales). Define:

• Direccionamiento lógico (jerárquico).
• Rutas a seguir entre la fuente y el destino en la red segmentada (subred).
• El enrutamiento puede ser estático o dinámico.
• Define la filosofía de conectividad: comunicación de paquetes, conmutación de circuitos.
• Unidad de transferencia: paquete.

Nivel de Transporte (Nivel 4)

El nivel de transporte proporciona mecanismos de conectividad de extremo a extremo en las capas de nivel superior: sesión en el caso del modelo OSI, y aplicación en el caso del modelo TCP/IP. Sus funciones son:

• Mecanismos de direccionamiento de aplicaciones al interior de un nodo: puerto, circuito, sesión, etc.
• Mecanismos de control de flujo.
• Recuperación de errores.
• Unidad de transferencia: segmento.

Nivel de Sesión (Nivel 5)

Esta capa establece, administra y finaliza las sesiones entre aplicaciones, incluyendo la resincronización de dos ordenadores que están manteniendo una sesión. Además:

• Proporciona servicios mejorados al nivel de transporte.
• Da mecanismos para definir la calidad de servicio.
• Proporciona mecanismos de sincronización para continuar la sesión donde se produjo el error.
• Control de diálogo: comunicación en los dos sentidos simultáneos o por turnos.

Nivel de Presentación (Nivel 6)

El nivel de presentación se encarga de:

• Formatos como: MPEG, JPEG, XDR, ASCII, EBCDIC.
• Mecanismos para trabajar con cifrado: DES, IDEA, RSA, etc.
• Mecanismos para trabajar con la compresión.

Nivel de Aplicación (Nivel 7)

El nivel de aplicación define los estándares a nivel de aplicación de acuerdo con los diferentes tipos de servicio:

• Emulación del terminal.
• Transferencia de archivos.
• Navegación por internet.
• Correo electrónico.
• Unidad de transferencia: mensajes o flujo (stream).

Protocolos: Modelo TCP/IP

TCP/IP significa Transmission Control Protocol/Internet Protocol (Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet).

Capa N ---> Interfaz ---> Capa N+1

Interfaz: Son todas las normas de intercomunicación entre las capas adyacentes.

Primitiva: Son funciones que sirven para prestar servicios devolviendo unos resultados.

Arquitectura de la red: Es un conjunto organizado de capas y protocolos.

Entidad: Elemento activo que hay en las diferentes capas en función de las funciones a realizar en ellas.

SAC: Son puntos de acceso al servicio.

IDO: Es la unidad de datos de interfaz. Está dividido en partes.

Circuitos de Datos (ETD)

ETD (Equipo Terminal de Datos): Es el componente que hace de fuente o destino. Está definido por su función, no por su capacidad de proceso.

ECD (Equipo de Circuito de Datos): Adapta las señales que viajan por el canal para que sean accesibles por los ETD. Ejemplo: módem.

Definición: El conjunto de ECD y las líneas de transmisión encargadas de la comunicación entre el ETD transmisor y el ETD receptor, para que las informaciones y señales que viajan sean liberadas de forma segura.

Explotación de Circuitos de Datos

Tipología

Es la forma en que están organizados los distintos elementos o componentes de una red. Cuando hablamos de topología, hablamos de forma física, diferentes formas de conectar en una red.

• Sistema cerrado: Es un sistema aislado al que no se puede acceder.
• Sistemas abiertos: Cualquier cliente puede estar conectado a una red y hacer uso de sus servicios.
• Arquitectura de red: Conjunto organizable de protocolos y capas que la red utiliza para que se pueda dar la comunicación entre nodos.
• Capa: Es un estatus o nivel en una normativa ISO. Estará definido por varios protocolos o normas a seguir.
• Nodo: Punto de anexión o unión de una red con otra.
• Proceso distribuido: Es un proceso en el que intervienen distintos servicios.
• Recursos compartidos: Es un dispositivo que puede estar a disposición de cualquier cliente.
• Simplificación de la gestión de los sistemas: Tener la posibilidad de centralizar información o procedimientos facilita la administración y la gestión de los equipos.
• Trabajo colaborativo: Es una tarea a realizar. Cuando el trabajo se está realizando, es un proceso de ejecución.
• La red de área local permite la integración de los procesos y datos de cada uno de los usuarios en un sistema de trabajo colaborativo (workflow).
• Intercambio de datos entre los distintos servidores o puestos y entre las distintas tareas que corren en los distintos ordenadores.

Tipos de Transmisión

Clasificación según la información

Cuando se envía la información entre dos ETD, se utiliza un código común donde cada símbolo (ASCII) son 8 bits. La forma de enviar la información no es la misma en todos los sistemas.

Definición de Sincronismo

Es un proceso donde el emisor y el receptor se ponen de acuerdo sobre el instante en que empieza o acaba una información que se ha enviado al medio de transmisión. Un error de sincronismo implica la imposibilidad de interpretar bien la información a partir de las señales que viajan por el medio.

Transmisión Asíncrona

Cuando el proceso de sincronización se realiza por cada palabra de código transmitida (una palabra = “n” bits). Se hace utilizando unos bits especiales. Ejemplo: Se supone que la línea está en reposo. Por ejemplo, el nivel lógico 1 (pasa corriente). Una manera de indicar que enviamos una palabra es cambiando el nivel lógico a 0 y después la palabra.

Transmisión Síncrona

Cuando los bits transmitidos se envían a ritmo constante. La señal del reloj marca el envío de cada bit para hacer la sincronización. Es importante que el emisor y el receptor tengan la misma base de tiempo. Cada “n” caracteres se envía un carácter de sincronismo de reloj. Permite un mayor rendimiento de la línea. Mayor velocidad.

Ejemplo:

• Transmisión de 1 kb de información.
• Protocolo establecido: 3 caracteres SYN por cada 256 bytes.
• Entonces tendremos que añadir 12 caracteres de SYN.
• Total de bytes = 1024 + 12.
• Rendimiento = 98.8 %.

Tipos de Sincronismo

• Sincronismo de Bit: Determina el momento preciso en que empieza o acaba un bit. En transmisión asíncrona, se consigue arrancando el reloj del receptor en el momento en que llega el bit de start.
• Sincronismo de Carácter: Determina cuáles son los bits que componen cada palabra transmitida en el código escogido para hacer la transmisión. Ha de establecer límites entre caracteres: cuál es el primero y el último. En transmisión síncrona, se consigue con el bit de start y stop. En transmisión asíncrona, se consigue con el carácter SYN.
• Sincronismo de Bloque: Sincronismo más avanzado. Se rompe el mensaje en bloques que se han enviado con una secuencia determinada. La falta de sincronismo se detecta cuando la secuencia se rompe.

Según el Medio de Transmisión (el Canal)

Los datos viajan por las líneas de transmisión y no siempre lo hacen de la misma manera. Un canal de comunicación puede estar compuesto por una o más líneas, ya sean de control o de datos.

• Transmisión en Serie: Las señales se transmiten por la misma línea. Los bits se transmiten en forma de cadena. Ejemplo: la conexión de un ordenador al módem o del módem a la línea telefónica.
• Transmisión en Paralelo: Las señales viajan a la vez por diferentes líneas. Se pueden transmitir los bits de un solo carácter secuencial. Hay un cable diferente para cada bit de la palabra a transmitir. Será más rápido que un cable serie. Ejemplo: impresora, disco duro interno, etc. El principal inconveniente es la complejidad y el elevado costo. Solo se utiliza en ámbitos locales.
• Transmisión Analógica: Cuando la señal transmitida es capaz de tomar todos los valores posibles de un rango válido. El rango de datos es continuo, hay un número infinito de señales diferentes. Ejemplo: El velocímetro analógico de un coche pasa de 20 a 40 de forma continua, no podemos ver la velocidad a 25.534.