Capitulo 2

2.0.1 Introducción del Capitulo

De la manera que la red humana crece también la red que nos conecta debe crecer.

La industria de networking desarrolla medios para analizar la plataforma existente y mejorarla progresivamente. El uso de modelos es importante para el estudio de la red los cuales proporcionan un marco para entender las redes actuales y facilitan el desarrollo de nuevas tecnologías.

2.1.1 Elementos de la comunicación

La comunicación comienza con un mensaje que es enviado desde una persona o dispositivo a otro, las personas se comunican con diversos métodos y estos tienen tres elementos en común. El primero es el emisor, que origina el mensaje por un medio o dispositivo, el segundo es el receptor que recibe el mensaje, y el tercer elemento es el canal. Por ejemplo un mensaje enviado por la red estos se convierten primero en bits luego se envían estos por el medio correcto generalmente en las redes de computadoras es el cable o transmisión inalámbrica.

2.1.2 Comunicación de Mensajes

Si una comunicación simple se enviara como un stream de bits masivo y continuo la comunicación no se realizaría correctamente puesto que originaría una colisión de datos haciendo que los mensajes no lleguen a tiempo y si una de los enlaces fallara el mensaje se perdería por completo y tendría que reenviarse por completo.

Un mejor enfoque para enviar mensajes por la red es dividirlos en partes pequeñas, esta división se denomina segmentación, esta tiene dos beneficios principales:

Primero enviando un mensaje más pequeño se puede entrelazar diversas conversaciones en la red, este proceso se denomina multiplexacion.

Segundo la segmentación aumenta la confiabilidad de las comunicaciones de red, no es necesario que las partes de un  mensaje sigan el mismo recorrido para llegar a su destino, si una ruta falla por el trafico de la red y no llega a su destino el resto de las partes del mensaje sigue su ruta mediante recorridos alternativos si esta parte no llega se debe retransmitir la parte faltante.

2.1.2 Comunicación de Mensajes

La desventaja de utilizar segmentación y multiplexacion es la complejidad que se genera en el proceso. En las comunicaciones de red cada mensaje sigue un proceso para asegurar que llegue al destino correcto y que puede volverse a ensamblar en el contenido del mensaje original.

Varios tipos de dispositivos en toda la red participan para asegurar que las partes del mensaje lleguen a los destinos de manera confiable.

2.1.3 Componentes de la Red

La ruta de un mensaje puede ser sencilla o compleja, esta infraestructura de red proporciona un canal estable por el que se producen las comunicaciones.

El hardware de una red son los componentes visibles de la plataforma de red, a veces algunos componentes no son visibles.

Los servicios y procesos son el software que se ejecutan en los dispositivos conectados a la red, un servicio proporciona información en respuesta a una solicitud estos incluyen aplicaciones de red comunes. Los procesos proporcionan la funcionalidad que direcciona y traslada el mensaje, estos son menos obvios para el usuario, pero son críticos para el funcionamiento de la red.

2.1.4 Dispositivos Finales y su rol en la red

Los dispositivos finales constituyen la interface entre la red humana y la red de comunicación subyacente. Ejemplos:

§  Computadoras

§  Impresoras de red

§  Teléfonos V o IP

§  Cámaras de seguridad

§  Dispositivos móviles de mano

En el contexto de una red, los dispositivos finales se denominan host, un host es el origen o destino de un mensaje a través de la red, para distinguir un host de otro en la red estos se identifican por una dirección. Cuando un host inicia una comunicación, utiliza la dirección del host de destino para especificar dónde debe ser enviado el mensaje.

Un host puede funcionar como cliente, servidor o ambos, el software instalado determina que rol representa en la red. Los clientes son hosts que tienen software instalado que les permite solicitar y mostrar la información obtenida del servidor.

2.1.5 Dispositivos Intermediarios y su rol en la red

Estos proporcionan la conectividad y garantizan que los datos fluyan a través de la red. Estos dispositivos puede conectar host individuales a la red así como también varias redes individuales y para formar una internetwork. Ejemplos:

§  Dispositivos de acceso a la red (hubs, switches)

§  Dispositivos de internetworking (routers),

§  Servidores de comunicación y módems.

§  Dispositivos de seguridad (firewalls).

La administración de datos también son dispositivos intermediarios estos utilizan la dirección host y la información de las conexiones para determinar la ruta de la mensajes en la red. Los procesos que se ejecutan realizan los siguientes pasos:

§  Regenerar y retransmitir señales de datos.

§  Mantener información sobre qué rutas existen a través de la red y de la internetwork.

§  Notificar a otros dispositivos los errores y las fallas de comunicación.

§  Direccionar datos por rutas alternativas cuando existen fallas en un enlace.

§  Clasificar y direccionar mensajes según las prioridades de QoS (calidad de servicio).

§  Permitir o denegar el flujo de datos en base a configuraciones de seguridad.

2.1.6 Medios de Red

El medio proporciona el canal es por donde viaja el mensaje a su destino. Se utilizan tres tipos de medios para interconectar los dispositivos y proporcionar la ruta, estos medios son:

§  Hilos metálicos dentro de los cables.

§  Fibras de vidrio o plásticas (cable de fibra óptica).

§  Transmisión inalámbrica.

La codificación de señal que se realiza para que el mensaje sea transmitido es diferente para cada tipo de medio. En los hilos metálicos, los datos se codifican dentro de impulsos eléctricos que coinciden con patrones específicos. Las transmisiones por fibra óptica dependen de pulsos de luz, dentro de intervalos de luz visible o infrarroja. En las transmisiones inalámbricas, los patrones de ondas electromagnéticas muestran los distintos valores de bits.

No todos los medos tienen las mismas características ni son adecuados para el mismo fin. Los criterios para elegir un medio de red son:

§  La distancia en la cual el medio puede transportar exitosamente una señal.

§  El ambiente en el cual se instalará el medio.

§  La cantidad de datos y la velocidad a la que se deben transmitir.

§  El costo del medio y de la instalación.

2.2.1 Redes de Área Local

Las infraestructuras de red pueden variar en gran medida en términos de:

§  El tamaño del área cubierta.

§  La cantidad de usuarios conectados.

§  La cantidad y tipos de servicios disponibles.

Una red individual cubre un área geográfica pequeña como una empresa, región, etc. Esta red se denomina LAN (red de área local), está destinada para una organización única.

2.2.2 Redes de Área Amplia

Cuando las compañías son extensas necesitan comunicarse a largas distancias necesitan de proveedores de servicios a larga distancia para interconectar las LAN en las distintas ubicaciones.

Las redes que conectan las LAN en ubicaciones separadas se denomina Redes de Área Amplia (WAN), las políticas de los proveedores del servicio de comunicación son controladas por el TSP.

Las WAN utilizan dispositivos de red diseñados para las conexiones entre las LAN, por la importancia que tienen estos dispositivos la configuración, instalación y mantenimiento son aptitudes complementarias de la función de una red de la organización.

Las LAN y WAN son muy importantes en una organización ya que conectan a los usuarios y pueden intercambiar información.

2.2.3 Internet: una Red de Redes

Internetwork

Estas cubren las necesidades de los usuarios para comunicarse y son utilizadas por grandes organizaciones, la internetwork más conocida es internet.

Internet se crea por la interconexión de redes que pertenece a ISP, estas se conectan para proporcionar acceso a los usuarios, para una buena comunicación requiere de la aplicación de tecnologías y protocolos consistentes y de agencias de administración de redes.

Intranet

Intranet hace referencia a las redes LAN y WAN de una organización a las que tienen acceso solo los miembros de la misma.

El uso de términos de internetwork depende del contexto y del momento o a veces pueden ser intercambiados.

2.2.4 Representaciones de Red

El lenguaje de interconexión de redes utiliza símbolos para representar los dispositivos finales, los de red y los medios. El reconocer estas representaciones es fundamental para conocer el funcionamiento de una red.

Además de representaciones se utiliza terminología especializada, algunos términos son:

§ Tarjeta de Interface de Red (NIC): Permite la conexión física con la red en un host.Los medios que conectan a los hosts se conectan directamente en la NIC.

§  Puerto Físico: Es el conector o toma en un dispositivo de red.

§  Interface: Son los puertos de un dispositivo que se conectan con redes individuales.

2.3.1 Reglas que rigen las comunicaciones

Toda comunicación está regida por protocolos. Para una comunicación exitosa en una red se necesita de diferentes protocolos, los protocolos son necesarios para realizar una función de comunicación esto se denomina suite de protocolos, estos se implementan en el hardware y software que está en cada dispositivo o host.

Una stack de protocolos muestra cómo los protocolos individuales de una suite se implementan en el host. Los protocolos se muestran en capas, las capas inferiores hace referencia a los movimientos de datos por la red y a la provisión de servicios a las capas superiores.

Uso de capas para describir una comunicación cara a cara

Se puede utilizar tres capas para describir la comunicación: en la capa inferior la capa física, en la segunda capa la capa de reglas, y el la capa superior la capa de reglas. Es importante entender que el uso de capas es un modelo que proporciona una vía para describir cómo funciona.

2.3.2 Protocolos de Red

Para que los dispositivos se puedan comunicar en forma exitosa, una nueva suite de protocolos debe describir los requerimientos e interacciones precisos. Estos procesos son los siguientes:

§  El formato o estructura del mensaje,

§ El método por el cual los dispositivos de networking comparten información sobre rutas con otras redes,

§  Cómo y cuándo se pasan los mensajes de error y del sistema entre dispositivos, o

§  El inicio y terminación de las sesiones de transferencia de datos.

Los protocolos individuales de una suite de protocolos pueden ser específicos de un fabricante o de propiedad exclusiva.

2.3.3 Suites de Protocolos y Estándares de la Industria

Un estándar es un proceso o protocolo que ha sido avalado por la industria de networking y ratificado por una organización de estándares, como el Instituto de ingenieros eléctricos y electrónicos (IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers) o el Grupo de trabajo de ingeniería de Internet (IETF).

El uso de estándares en el desarrollo e implementación de protocolos asegura que los diferentes productos puedan comunicarse eficientemente. Si u protocolo no es observado estrictamente puede que sus productos no sean compatibles con otros.

2.3.4 Interacción de los Protocolos

Un ejemplo de protocolos seria la interacción entre un servidor web y un explorador web, estos utilizan diferentes protocolos para que entiendan el mensaje. Algunos ejemplos de protocolos son:

§  Protocolo de Aplicación: Protocolo de Transferencia de Hipertexto (HTTP), regula la forma la forma de interacción en la web, este se basa en otros protocolos para regir de qué manera se transportan los mensajes entre el cliente y el servidor.

§  Protocolo de Transporte: Protocolo de Control de Transmisión (TCP) administra las conversaciones entre el servidor y el cliente TCP divide los mensajes HTTP en pequeñas partes, denominadas segmentos, para enviarlas al cliente de destino, controla el tamaño y los intervalos a los que se intercambian los mensajes.

§  Protocolo de Internetwork: Protocolo de Internet (IP) toma los segmentos formateados de TCP, los encapsula, asigna direcciones y selecciona la ruta de destino al host.

§  Protocolos de Acceso a la Red: Describen dos funciones principales: administración de enlace de datos estos toman los paquetes IP y los formatean para transmitirlos por los medios, y los de transmisión física de datos rigen de qué manera se envían las señales por los medios y cómo las interpretan los clientes que las reciben.

2.3.5 Protocolos Independientes de la Tecnología

Los protocolos de red describen las funciones que se producen durante las comunicaciones de red. Los protocolos generalmente no describen cómo cumplir una función en particular, describe que funciones requiere pero no como utilizarlas, es posible que la implementación de un protocolo en particular sea independiente de la tecnología.

2.4.1 Beneficios de uso de un Modelo en Capas

Un modelo en capas muestra el funcionamiento de los protocolos que se produce dentro de cada capa, como así también la interacción de las capas sobre y debajo de él.

Existen beneficios al utilizar un modelo en capas para describir los protocolos de red y el funcionamiento. Uso de un modelo en capas:

§  Asiste en el diseño del protocolo.

§  Fomenta la competencia.

§  Evita que los cambios en la tecnología o en las capacidades de una capa afecten otras capas superiores e inferiores.

§  Proporciona un lenguaje común para describir las funciones y capacidades de red.

2.4.2 Modelos de Protocolos y Referencia

Modelos de Protocolo: proporciona una estructura de una suite de protocolo particular, el conjunto de protocolos representa la funcionalidad para interconectar las redes. El modelo TCP/IP es un modelo de protocolo

Modelos de Referencia: proporciona una referencia común para todos los tipos de protocolos y servicios de red, el propósito principal de un modelo de referencia es asistir en la comprensión más clara de las funciones y los procesos involucrados.

El modelo OSI de internetwork es el más conocido, se utiliza para el diseño de redes de datos, especificaciones de funcionamiento, y resolución de problemas.

Los diseñadores de protocolos de red, servicios o dispositivos pueden crear sus propios modelos para representar sus productos.