modelos osi y tcp ip

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laboratorio de redes diseño y configuración de redes de computadoras modelo osi ­ tcp/ip ing mauricio bísaro ­ ing eduardo danizio capitulo i modelo osi modelo tcp/ip 1.1 principio de funcionamiento el objetivo del modelo es apoyarse sobre la normalización para poder alcanzar la interoperatividad el modelo osi iso 7498 y ccitt x.200 define entre sistemas procedimientos normalizados permitiendo el intercambio de información los sistemas ordenadores terminales nodos de redes que utilizan estos sistemas son sistemas que se adaptan o pueden ampliarse mediante otros sistemas las funciones de los sistemas son agrupados en capas este concepto permite así · · · separar las diferentes funciones evitar una complejidad demasiado grande dentro de cada capa definir protocolos más sencillos el objetivo es definir entre sistemas procedimientos normalizados para el intercambio de información el principio se basa en funciones reagrupadas en capas 1.2 capas del modelo de referencia osi los sistemas abiertos en el modelo osi fueron descompuestos en siete capas a pesar de que algunos sistemas nodos de redes no llevan el conjunto de las siete capas una división macro puede establecerse de la siguiente manera capas altas tratamiento de la información y capas bajas encaminamiento de la información entre sistemas pc equipos distantes a capa aplicación brinda los servicios de comunicación a los usuarios es una caja de herramientas normalizadas los protocolos pueden ser · · relativos a la gestión de las aplicaciones o del sistema por ejemplo explorador de windows programa para monitorear las redes ip específicos de la aplicación por ejemplo servidores dhcp dns proxy nat ftp email web etc esta capa debe poseer protocolos que sean capaces de crear un terminal virtual de red abstracta la cual debe realizar la adaptación de los diferentes programas de aplicaciones que poseen las maquinas de una red con el fin de lograr la compatibilidad de las mismas se debe crear un programa para lograr la correspondencia entre la terminal virtual y la terminal real se utiliza para la transferencia de archivos ya que soluciona las incompatibilidades que puede haber en el tratamiento de archivos entre sistemas diferentes también se emplea para el correo electrónico la curso de capacitación en networking ­ universidad tecnológica nacional 1

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laboratorio de redes diseño y configuración de redes de computadoras modelo osi ­ tcp/ip ing mauricio bísaro ­ ing eduardo danizio carga remota de trabajos la búsqueda en directorios y otros recursos de uso general b capa presentación se hace cargo facilitando el trabajo de las entidades de la capa aplicación de las diferentes sintaxis abstractas o de transferencia así también como de la semántica de los datos intercambiados sus servicios incluyen · · conversiones de código y de formatos de datos la compresión y la encriptación de los datos un ejemplo es la codificación de datos en una forma estándar acordada la información en una computadora se representa como cadena de caracteres enteros cantidades de punto flotante estos códigos se representan con cadenas de caracteres como acsii unicode y enteros complemento a uno o a dos con el fin de comunicar computadores con representaciones diferentes la información a intercambiar se puede definir en forma abstracta junto con un código estándar que se use en el cable de esta manera la capa presentación adapta la representación que se usa dentro de cada computadora a la representación estándar de la red y viceversa c capa sesión permite establecer una relación entre dos aplicaciones organizar y sincronizar el diálogo permitiendo un intercambio full duplex semiduplex o simplex si el tráfico es en un solo sentido a la vez esta capa puede ayudar a llevar el control de los turnos un servicio relacionado es el manejo de fichas ya que para algunos protocolos es esencial que dos máquinas no intenten la misma operación al mismo tiempo para ello la capa sesión otorga fichas que se pueden intercambiar solo el lado que posea la ficha podrá efectuar la operación gestiona las modalidades de recuperación en caso de incidente para la sincronización de la transferencia de archivos la capa sesión inserta puntos de verificación en la corriente de datos de modo que después de cada interrupción sólo se deban repetir los datos que se transfirieron después del último punto de verificación se podría usar una sesión para que un usuario se conecte a un sistema remoto de tiempo compartido o para transferir un archivo entre dos máquinas d capa transporte se ubica en la frontera de las capas orientadas a transmisión y a tratamiento su función es ofrecer un servicio constante para las entidades de sesión independientemente de la qos de la red asegurando un servicio punto a punto acepta datos de la capa sesión los divide en unidades más pequeñas si es necesario los pasa a la capa de red y asegura que todos los pedazos lleguen correctamente al otro extremo esta capa debe ser lo suficientemente versátil como para aislar a las capas superiores de los cambios tecnológicos curso de capacitación en networking ­ universidad tecnológica nacional 2

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laboratorio de redes diseño y configuración de redes de computadoras modelo osi ­ tcp/ip ing mauricio bísaro ­ ing eduardo danizio aplicación psdu apdu aplicación presentación ssdu ppdu presentación sesión tsdu spdu sesión transporte nsdu tpdu transporte red lsdu npdu red enlace datos phsdu lpdu enlace datos física phpdu física figura 1.2.1 unidad datos de protocolo y de serviciopdu y sdu la capa transporte crea una conexión de red distinta para cada conexión de transporte que requiera la capa sesión si el volumen de transmisión es alto esta capa puede crear múltiples conexiones de red dividiendo los datos entre las conexiones o puede multiplexar varias conexiones de transporte en la misma conexión de red para reducir el costo la multiplexación debe ser transparente a la capa sesión el tipo de servicio se determina al iniciar la sesión el tipo de conexión más común es un canal punto a punto libre de errores que entrega mensajes o bytes en el orden en que se enviaron otro tipo de conexión es el transporte de mensajes aislados sin garantía respecto al orden de entrega y la difusión de mensajes a múltiples destinos la capa transporte es una verdadera capa de extremo a extremo es decir un programa de la máquina fuente sostiene una conversación con un programa similar en la máquina destino en las capas bajas los protocolos se usan entre cada máquina y sus vecinas inmediatasrouters y no entre las máquinas de origen y destino que pueden estar separadas por muchos enrutadores curso de capacitación en networking ­ universidad tecnológica nacional 3

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laboratorio de redes diseño y configuración de redes de computadoras modelo osi ­ tcp/ip ing mauricio bísaro ­ ing eduardo danizio las capas 1,2,3 están encadenadaslink to link mientras que las capas 4,5,6,7 son extremo a extremoend to end el encabezado de cada mensaje sirve para saber a cuál conexión pertenece éste al pasar por un nodo de enrutamiento la capa de transporte debe establecer y liberar conexiones para ello debe poseer algún mecanismo de asignación de nombres para que un proceso en una máquina pueda describir con quién quiere conversar posee un mecanismo denominado control de flujo para regular el flujo de información a fin de que un nodo rápido no sature a uno lento e capa de red dos sistemas comunicándose pueden no ser adyacentes es por ello que existen otros sistemas intermedios que sirven de relevo nodos de redes la capa de red brinda las medios de comunicación de un sistema extremo hacia otro asegurando el encaminamiento poco a poco es decir se ocupa del funcionamiento de la subred las rutas se pueden basar en tablas estáticas se pueden establecer al inicio de cada conversación o pueden ser altamente dinámicas controla que en la subred no se encuentren presentes demasiados paquetes a la vez formando los cuellos de botella el software debe contar cuántos paquetes o caracteres o bits envía cada cliente para producir información de facturación la capa de red debe solucionar los siguientes problemas cuando un paquete debe pasar por varias subredes hasta alcanzar su destino puede que la dirección de las subredes sea diferente de la enviada por la anterior o que una subred no acepte el paquete por ser demasiado grande la capa sesión debe lograr la comunicación entre redes heterogéneas en las redes de difusión el ruteo es simple y esta capa con frecuencia es delgada o incluso inexistente f capa enlace de datos transmite datos sin error sin duplicación sin pérdida entre sistemas adyacentes enmascara a las capas superiores de las imperfecciones de los medios de transmisión utilizados toma un medio de transmisión en bruto y lo transforma en una línea que parezca libre de errores de transmisión no detectados en la capa de red esto lo lleva a cabo haciendo que el emisor divida los datos de entrada en marcostramas de datos que transmita los marcostramas en forma secuencial y procese los marcostramas de acuse de recibo que devuelve el receptor la capa enlace de datos se ocupa de crear y de reconocer los límites de los marcos lo cual se logra colocando patrones especiales de bits al principio y al final del marco se ocupa de la retransmisión del marco en caso de que una ráfaga de ruido lo haya destruido pero las retransmisiones introducen la posibilidad de duplicar los marcos debe resolver los problemas de marcos dañados perdidos y duplicados curso de capacitación en networking ­ universidad tecnológica nacional 4

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laboratorio de redes diseño y configuración de redes de computadoras modelo osi ­ tcp/ip ing mauricio bísaro ­ ing eduardo danizio g capa física se hace cargo de la transmisión de series de bits sobre el medio físico de interconexión brinda las funciones de comando de los circuitos de datos las capas 7,6,5,4 son punto a punto es una conexión lógica mientras que las capas 3,2,1 no son punto a punto sino que deben pasar por elementos de interconexión o nodos de redes hasta llegar a su destino en este caso el encaminamiento es indirecto 1.3 nociones de protocolos y servicios los protocolos son reglas y formatos caracterizando las comunicaciones entre subsistemas homólogos los servicios consisten en la utilización de entidades y de protocolos de capas inferiores aplicación psdu apdu aplicación presentación ssdu sh ppdu presentación sesión tsdu spdu sesión sh th sh transporte nsdu tpdu transporte th sh nh th sh red lsdu npdu red nh th sh dh nh th sh enlace datos phsdu lpdu enlace datos dh nh th sh dh nh th sh física phpdu física dh nh th sh figura 1.3.1 cabecera añadida por cada capa referencias de la figura 1.3.1 · · sh cabecera capa sesión th cabecera capa transporte curso de capacitación en networking ­ universidad tecnológica nacional 5

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laboratorio de redes diseño y configuración de redes de computadoras modelo osi ­ tcp/ip ing mauricio bísaro ­ ing eduardo danizio · · nh cabecera capa red dh cabecera capa enlace de datos 1.4 entidades se denomina entidad en a un elemento activo que realiza las funciones de la capa n una entidad puede ser de software o hardware circuito integrado de entrada/salida las entidades de la misma capa pero en máquinas diferentes se llamas entidades homólogas las entidades de la capa n poseen o implementan servicios que utiliza la capa n+1 para este caso la capa n es el proveedor del servicio y la capa n+1 es el usuario del servicio los servicios están disponibles en los sap service access points las entidades en utilizan los servicios brindados por la capa inmediatamente inferior n-1 para efectuar las comunicaciones es decir existe una utilización de entidades y de protocolos de capas inferiores si estas existen la información es transferida físicamente entre capas adyacentes desde un sistema hacia otro y las entidades se comunican lógicamente entre sí ignorando los detalles de la transferencia los sap de la capa n son los lugares en los que la capa n+1 puede tener acceso a los servicios ofrecidos cada sap tiene una dirección que lo identifica de manera única una entidad en de un sistema puede comunicarse lógicamente con una en homóloga de otro sistema por intermedio de un protocolo pn el protocolo pn tiene como objetivo definir las reglas y los formatos caracterizando las comunicaciones entre entidades en homólogas 1.5 fu núcleo los servicios pueden ser conexión de sesión transferencia de datos normales terminación normal corte de usuario corte del proveedor en una interfaz típica la entidad de la capa n+1 pasa una idu interface data unit a la entidad de la capa n a través del sap la idu consiste en una sdu service data unit y cierta información de control la sdu es la información que se pasa mediante la red a la entidad homóloga y después hasta la capa n+1 la información de control es necesaria para que la capa inferior pueda realizar su trabajo pero no forma parte de los datos para que se transfiera la sdu la entidad de la capa n puede tener que fragmentarla en varios pedazos colocándole un encabezado y enviándola como una pdu protocol data unit independiente luego las entidades pares usan los encabezados de las pdu para acarrear su protocolo par los encabezados indican cuales pdu contienen datos información de control proveen número de secuencia cuentas etc curso de capacitación en networking ­ universidad tecnológica nacional 6

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laboratorio de redes diseño y configuración de redes de computadoras modelo osi ­ tcp/ip ing mauricio bísaro ­ ing eduardo danizio 1.6 introducción al tcp/ip las siglas tcp significan transmisión control protocol y las siglas ip significan internet protocol tcp/ip propone un método de interconexión lógico de las redes físicas y define un conjunto de convenciones para el intercambio de datos fue desarrollado por el darpa defence advanced research projects agancy y es operacional sobre la red internet tcp/ip especifica · · · programas de aplicaciones protocolos asegurando un transporte de principio a fin protocolos encaminando los datos dentro de la red 1.7 analogía con el modelo osi capas 5-7 ftp telnet snmp smtp dhcp dns nat firewalls capa 4 tcp udp capa 3 ip icmp arp rarp capas 1-2 cualquier red físicaethernet token ring fddi figura 1.7.1 modelo tcp/ip el modelo comments tcp/ip deriva de recomendaciones rcf request for 1.8 las capas que componen el modelo tcp/ip las funciones de las cinco capas del modelo tcp/ip son similares a las capas del modelo osi a continuación se explicara brevemente los encabezados agregados por cada capa en el modelo tcp/ip a el nivel aplicación las aplicaciones interactúan con protocolos del nivel transporte para recibir o emitir informaciones cada programa de aplicación elige el tipo de servicio de transporte deseado y transmite sus datos al nivel transporte para encaminarlos como podemos apreciar en la figura 1.8.1 la capa curso de capacitación en networking ­ universidad tecnológica nacional 7

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laboratorio de redes diseño y configuración de redes de computadoras modelo osi ­ tcp/ip ing mauricio bísaro ­ ing eduardo danizio aplicación genera un mensaje que es pasado hacia la capa de transporte después de que la aplicación ha elegido cual es el protocolo de transporte utilizado los servidores dhcp dns proxy nat smtp etc operan en esta capa del modelo b el nivel transporte el nivel transporte brinda una comunicación de principio a fin entre dos programas de aplicación este nivel puede actuar · · en modo conectado tcp en modo no conectado udp a los mensajes generados por la capa aplicación la capa de transporte los encapsula en mensajes llamados segmentos para que los paquetes no se pierdan y no se duplique en la internet esta capa agrega un encabezado además coloca un identificador para determinar cual es la aplicación que esta generando el mensaje y cual será la aplicación que deberá recibir el mensaje generado por la computadora de origen esto puede apreciarse en la figura 1.8.1 en esta capa operan los firewalls y algunos switches de capa 4 c el nivel ip el nivel ip encapsula los paquetes recibidos del nivel transporte en unidades llamadas datagramas ip los niveles ip cooperan al encaminamiento de los datagramas según un modo no conectado gracias a unos algoritmos de encaminamiento a los segmentos que envía la capa aplicación la capa ip le agrega un encabezado para permitir que los datagramas puedan ser encaminados al pasar por varios enrutadores antes de llegar su destino final los campos con los cuales más vamos a trabajar son ip de origen e ip de destino y son los campos que utilizan los enrutadores para encaminar los datagramas esto puede apreciarse en la figura 1.8.1 los enrutadores y switches de capa 3 operan en esta capa del modelo d el nivel enlace de datos esta capa encapsula el datagrama que proviene de la capa de red en un paquete denominado trama esta capa permite que el medio de transmisión físico sea confiable ya que agrega control y detección de errores en esta capa operan los bridges y switches de capa 2 ya que los mismos utilizan dos campos del encabezado de la trama para conmutar información desde una computadora origen hacia una de destino los campos de la trama que utilizan los bridges y switches son la dirección mac de origen y la dirección mac de destino los bridges y switches de capa 2 operan en esta capa del modelo curso de capacitación en networking ­ universidad tecnológica nacional 8

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laboratorio de redes diseño y configuración de redes de computadoras modelo osi ­ tcp/ip ing mauricio bísaro ­ ing eduardo danizio e el nivel red física este nivel esta en contacto con el material es decir circuitos cables patch panells conectores jack conectores plug rj-45 patch cord etc aplicacion mensaje mensaje aplicacion transporte p.o p.d datos encabezado p.o p.d datos encabezado transporte red ip o ip d datos encabezado ip o ip d datos encabezado red enlace datos m.d m.o datos m.d m.o datos enlace datos fisica encabezado encabezado fisica referencias p.o puerto origen p.d puerto destino ip o direccion ip de origen ip d direccion ip de destino m.d mac origen m.o mac destino figura 1.8.1 encapsulamiento en el modelo tcp/ip 1.9 esquema de interconexión de dispositivos de red en la figura 1.9.1 se observa un esquema de red donde intervienen todos los dispositivos de red citados anteriormente es importante comprender en que capa del modelo tcp/ip opera cada dispositivo de redbridge switch router firewall servidor etc ya que cada dispositivo en función de las necesidades del administrador de la red realizan la conmutación de la información en base a direcciones físicasmac lógicasip y puertostcp o udp en este curso nos enfocaremos en el estudio de los bridges y switches de capa 2 en posteriores cursos abordaremos el resto de los temas routers firewalls y servidores curso de capacitación en networking ­ universidad tecnológica nacional 9

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laboratorio de redes diseño y configuración de redes de computadoras modelo osi ­ tcp/ip ing mauricio bísaro ­ ing eduardo danizio dhcp dns proxy nat email internet servidores ip 20.20.20.250 mask 255.0.0.0 bridge o switches estaciones trabajo ip 20.20.20.1 mask 255.0.0.0 router firewall empresa b intranet empresa a dhcp dns proxy nat email internet servidores ip 10.10.10.250 mask 255.0.0.0 bridge o switches estaciones trabajo ip 10.10.10.1 mask 255.0.0.0 router firewall figura 1.9.1 diagrama de red completo 1.10 ejercicios 1 en base al esquema de red mostrado en la figura 1.10.1 indique que capas del modelo tcp/ip implementan o utilizan cada uno de los dispositivos involucrados en la figura curso de capacitación en networking ­ universidad tecnológica nacional 10

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laboratorio de redes diseño y configuración de redes de computadoras modelo osi ­ tcp/ip ing mauricio bísaro ­ ing eduardo danizio dhcp dns proxy nat email capa tcp/ip internet servidores ip 20.20.20.250 mask 255.0.0.0 capa tcp/ip bridge o switches router firewall capa tcp/ip capa tcp/ip capa tcp/ip estaciones trabajo ip 20.20.20.1 mask 255.0.0.0 figura 1.10.1 capas del modelo tcp/ip curso de capacitación en networking ­ universidad tecnológica nacional 11

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