tema 2 arquitectura de...
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Área de Ingeniería Temática - Departamento de Informática
Área de Ingeniería Temática Departamento de Informática
Fundamentos de Telemática
Tema 2 Arquitectura de protocolos
Raquel Blanco Aguirre [email protected]
Curso 2011-2012
Área de Ingeniería Temática - Departamento de Informática
ÍNDICE
1. Protocolos y arquitectura de protocolos 2. La arquitectura de protocolos TCP/IP 3. El modelo OSI
2 Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
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1.- PROTOCOLOS Y ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS
• Objetivo: posibilitar la comunicación entre entidades de sistemas diferentes – Se requiere que “hablen el mismo idioma”
• Protocolo: Conjunto de reglas que gobiernan el intercambio de información entre dos entidades – Entidades:
• Aplicaciones para usuarios • Correo electrónico • Gestores de bases de datos
– Sistemas: • Computador • Terminal • Sensor remoto
3 Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
Área de Ingeniería Temática - Departamento de Informática
• Tarea de comunicación dividida en módulos • Arquitectura de protocolos: estructura
formada por el conjunto de módulos que realizan las funciones de comunicación entre entidades
• Por ejemplo: la transferencia de archivos podría utilizar tres módulos: – Aplicación para la transferencia de archivos – Módulo del servicio de comunicaciones – Módulo de acceso a la red
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Arquitectura de Protocolos
Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
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Arquitectura simplificada para la transferencia de archivos
Computador X Computador Y
Aplicación para la transferencia de archivos
Módulo del servicio de comunicaciones
Módulo de acceso a la red
Aplicación para la transferencia de archivos
Módulo del servicio de comunicaciones
Módulo de acceso a la red
Archivos y órdenes para la transferencia de archivos
Unidades de datos relacionadas con la comunicación
Red de comunicaciones
Lógica de la interfaz de la red
Lógica de la interfaz de la red
5 Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
Área de Ingeniería Temática - Departamento de Informática
Computador X Computador Y
Aplicación
Transporte
Acceso a la red
Aplicación
Transporte
Acceso a la red
Protocolo de Aplicación
Protocolo de Transporte
Red de comunicaciones
Protocolo de acceso a la red
Protocolo de acceso a la red
Modelo simplificado de tres capas
• Las comunicaciones involucran a tres agentes: – Aplicaciones – Computadores – Redes
• Organizar tarea en tres capas o niveles: – Capa de aplicación, capa de transporte, capa de acceso a
la red
6 Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
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Modelo simplificado de tres capas
• Capa de acceso a la red: – Intercambio de datos entre el computador y la red a
la que está conectado – Depende del tipo de red que se use – Resto de software de comunicaciones por encima de
la capa de acceso a la red no tendrá que ocuparse de las características específicas de la red
– El computador emisor proporciona a la red la dirección de destino
7 Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
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Modelo simplificado de tres capas
• Capa de transporte: – Intercambio de datos de una manera segura:
• Todos los datos llegan a la aplicación destino • Mismo orden en que fueron enviados
– Independiente de la red que se use – Independiente de la naturaleza de las aplicaciones – Capa común compartida por todas las aplicaciones
8 Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
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Modelo simplificado de tres capas
• Capa de aplicación: – Admite varias aplicaciones de usuario – Para cada tipo de aplicación se necesita un módulo
independiente – Ejemplo: correo electrónico, transferencia de
ficheros, navegación web, …
9 Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
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Aplicación
Transporte
Acceso a la red
Aplicación
Transporte
Acceso a la red
Red de comunicaciones
----()-----()------()----
---()----()----()---()---
Aplicación
Transporte
Acceso a la red
-----()--------()------
Punto de acceso al servicio (SAP: Service Access Point)
Dirección de red
Dos niveles de direccionamiento
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Modelo simplificado de tres capas
• Direccionamiento en la red
Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
Área de Ingeniería Temática - Departamento de Informática
Computador X Computador Y
Aplicación
Transporte
Acceso a la red
Aplicación
Transporte
Acceso a la red
Protocolo de Aplicación
Protocolo de Transporte
Red de comunicaciones
Protocolo de acceso a la red
Protocolo de acceso a la red
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Modelo simplificado de tres capas
• Protocolos en la arquitectura simplificada
Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
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Unidades de datos de los protocolos (PDU: Protocol Data Unit)
• En cada capa, se utilizan protocolos para la comunicación
• Se añade información de control a los datos del usuario en cada capa
• Resultado: unidad de datos de protocolo o PDU • PDU de transporte:
– La capa de transporte puede fragmentar los datos del usuario
– Cada fragmento tendrá una cabecera de transporte: • SAP (Service Access Point) de destino • Número de secuencia de las PDU de transporte • Código de detección de errores
12 Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
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Unidades de datos de los protocolos (PDU: Protocol Data Unit)
Datos de aplicación
PDU de transporte
Cabecera de transporte
Cabecera de transporte
Cabecera de red
Cabecera de red
PDU de red
• PDU de acceso a red: – Añade la cabecera de acceso a la red:
• La dirección del computador destino • Solicitud de recursos
13 Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
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Funcionamiento de una arquitectura de protocolos
Origen X Destino Y
Aplicación
Transporte
Acceso a la red
Aplicación
Transporte
Acceso a la red
Registro Registro
DSAP
DHost
DSAP
DHost
Paquete
PDU de transporte
14 Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
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2.- LA ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS TCP/IP
• Desarrollada por la red experimental de conmutación de paquetes (ARPANET), financiada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Defensa (DARPA)
• Se han erigido como estándares de Internet • No existe un modelo oficial, pero sí funcional:
– Capa de aplicación – Capa de transporte – Capa Internet – Capa de acceso a la red – Capa física
15 Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
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La arquitectura de protocolos TCP/IP
• Capa física: – Interfaz física entre el dispositivo de transmisión de
datos (por ejemplo: el computador) y el medio de transmisión o red
– Especificación de las características del medio de transmisión
– La naturaleza de las señales – La velocidad de datos – etc.
16 Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
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La arquitectura de protocolos TCP/IP
• Capa de acceso a la red: – Intercambio de datos entre el sistema final y la red a
la que se está conectado – Debe proporcionar a la red la dirección del destino – Implica ciertos servicios, como solicitar una
determinada prioridad • Capa Internet:
– Los dispositivos pueden estar conectados a redes diferentes
– Encaminamiento a través de varias redes – Esta capa se encuentra tanto en los sistemas finales
y como en los nodos intermedios
17 Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
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La arquitectura de protocolos TCP/IP
• Capa de transporte: – Proporciona comunicación extremo-extremo, es
decir, entre los sistemas finales – Esta capa no se encuentra en los nodos intermedios
• Capa de aplicación: – Posibilita las distintas aplicaciones de usuario
18 Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
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INTRODUCCIÓN A LAS REDES DE COMPUTADORES
3.- EL MODELO OSI
• OSI: Open Systems Interconnection • Desarrollado por la Organización Internacional
de Estandarización (ISO) • Considera siete capas • El modelo de siete capas en su conjunto no ha
prosperado • Por el contrario, la arquitectura TCP/IP se ha
erigido como dominante
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INTRODUCCIÓN A LAS REDES DE COMPUTADORES
El modelo OSI
• Capas del modelo OSI: – Aplicación – Presentación – Sesión – Transporte – Red – Enlace de datos – Física
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El modelo OSI
• Capa física: – Definición de aspectos mecánicos, eléctricos,
funcionales y de procedimiento • Capa de enlace de datos:
– Activa, mantiene y desactiva el enlace – Detecta y controla errores – Control del flujo de información – Resolver problemas de pérdida, daño o duplicidad de
información
21 Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
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El modelo OSI
• Capa de red: – Encaminamiento de la información por la red – Control de la congestión – Conexión de redes heterogéneas
• Capa de transporte: – Tipo de servicio – Dividir la información en bloques – Establecer y liberar conexiones entre sistemas finales – Control de flujo entre sistemas finales
22 Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
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El modelo OSI
• Capa de sesión: – Control del diálogo en modo full-duplex o half-duplex – Agrupar datos – Recuperación ante fallos (puntos de verificación)
• Capa de presentación: – Definición del formato de datos a intercambiar
(sintaxis y semántica) – Compresión de datos, criptografía
• Capa de aplicación: – Posibilita el acceso de las aplicaciones al modelo OSI
23 Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos
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Comparación entre las arquitecturas TCP/IP y OSI
OSI TCP/IP
Aplicación
Presentación Aplicación
Sesión
Transporte
Transporte origen-destino
Red
Enlace de datos
Internet
Acceso a la red
Física Física
Hardware
Firmware
Software
Capas del usuario
Sistema operativo
24 Fundamentos de Telemática: Tema 2 – Arquitectura de protocolos