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Capas de Red Capas de Red Presentation Transcript

  • Republica Bolivariana de Venezuela Ministerio de Educación SuperiorInstituto Universitario Politécnico Santiago Mariño Extensión - Maracay Autor: Leonardo A. Mejias Torrealba C.I. 18.693.058 E:47
  • Capas de RedEl nivel de red o capa de red, según la normalización OSI, es un nivelo capa que proporciona conectividad y selección de ruta entredos sistemas de hots que pueden estar ubicados en redesgeográficamente distintas. Es el tercer nivel del modelo OSI y sumisión es conseguir que los datos lleguen desde el origen al destinoaunque no tengan conexión directa. Ofrece servicios al nivel superior(nivel de transporte) y se apoya en el nivel de enlace, es decir, utilizasus funciones.Para la consecución de su tarea, puede asignar direcciones de redúnicas, interconectar subredes distintas, encaminar paquetes, utilizarun control de congestión y control de errores.
  • Hay dos formas en las que el nivel de red puede funcionarinternamente, pero independientemente de que la red funcioneinternamente con datagramas o con circuitos virtuales puede dar hacia elnivel de transporte un servicio orientado a conexión:Datagramas: Cada paquete se encamina independientemente, sin queel origen y el destino tengan que pasar por un establecimiento decomunicación previo.Circuitos virtuales: En una red de circuitos virtuales dos equipos quequieran comunicarse tienen que empezar por establecer una conexión.Durante este establecimiento de conexión, todos los routers que hayapor el camino elegido reservarán recursos para ese circuito virtualespecífico. Y se escapa la señal.La tarea principal de la capa de enlace de datos es tomar unatransmisión de datos y transformarla en una extracción libre de erroresde transmisión para la capa de red. Logra esta función dividiendo losdatos de entrada en marcos de datos (de unos cuantos cientos debytes), transmite los marcos en forma secuencial, y procesa los marcosde estado que envía el nodo destino. Si se habla de tramas es de capade enlace.
  • Tipos de ServiciosHay dos tipos de servicio:Servicios NO orientados a la conexión: Cada paquete debe llevar ladirección destino, y con cada uno, los nodos de la red deciden elcamino que se debe seguir. Existen muchas técnicas para realizar estadecisión, como por ejemplo comparar el retardo que sufriría en esemomento el paquete que se pretende transmitir según el enlace que seescoja.Servicios orientados a la conexión: Sólo el primer paquete de cadamensaje tiene que llevar la dirección destino. Con este paquete seestablece la ruta que deberán seguir todos los paquetespertenecientes a esta conexión. Cuando llega un paquete que no es elprimero se identifica a que conexión pertenece y se envía por el enlacede salida adecuado, según la información que se generó con el primerpaquete y que permanece almacenada en cada conmutador o nodo.
  • Capa de Enlace de DatosEl nivel de enlace de datos (en inglés data link level) o capa de enlacede datos es la segunda capa del modelo OSI, el cual es responsable dela transferencia fiable de información a través de un circuito detransmisión de datos. Recibe peticiones de la capa de red y utiliza losservicios de la capa física.El objetivo de la capa de enlace es conseguir que la informaciónfluya, libre de errores, entre dos máquinas que estén conectadasdirectamente (servicio orientado a conexión).Para lograr este objetivo tiene que montar bloques de información(llamados tramas en esta capa), dotarles de una dirección de capa deenlace (Dirección MAC), gestionar la detección o corrección de errores, yocuparse del control de flujo entre equipos (para evitar que un equipomás rápido desborde a uno más lento).Cuando el medio de comunicación está compartido entre más de dosequipos es necesario arbitrar el uso del mismo. Esta tarea se realiza en lasubcapa de control de acceso al medio.
  • FuncionesLa capa de enlace de datos es responsable de la transferencia fiablede información a través de un Circuito eléctrico de transmisión dedatos. La transmisión de datos lo realiza mediante tramas que son lasunidades de información con sentido lógico para el intercambio dedatos en la capa de enlace. También hay que tener en cuenta que en elmodelo TCP/IP se corresponde a la segunda capaSus principales funciones son:Iniciación, terminación e identificación.Segmentación y bloqueo.Sincronización de octeto y carácter.Delimitación de trama y transparencia.Control de errores.Control de flujo.Recuperación de fallos.Gestión y coordinación de la comunicación.
  • Segmentación y BloqueLa segmentación surge por la longitud de las tramas ya que si esmuy extensa, se debe de realizar tramas más pequeñas con lainformación de esa trama excesivamente larga.Si estas tramas son excesivamente cortas, se ha de implementarunas técnicas de bloque que mejoran la eficiencia y que consiste enconcatenar varios mensajes cortos de nivel superior en una únicatrama de la capa de enlace más larga. Sincronización de Octeto y CarácterEn las transferencias de información en la capa de enlace esnecesario identificar los bits y saber que posición les corresponde encada carácter u octeto dentro de una serie de bits recibidos.Esta función de sincronización comprende los procesos necesariospara adquirir, mantener y recuperar la sincronización de carácter uocteto. Es decir, poner en fase los mecanismos de codificacióndel emisor con los mecanismos de decodificación del receptor.
  • Delimitación de TramaLa capa de enlace debe ocuparse de la delimitación y sincronización de latrama. Para la sincronización puede usar 3 métodos:El primero de ellos es "Principio y fin" (caracteres específicos para identificarel principio o el fin de cada trama).También puede usar "Principio y cuenta" (Utiliza un carácter para indicarcomienzo y seguido por un contador que indica su longitud).Por último puede usar el "Guion" (se emplea una agrupación especifica debits para identificar el principio y fin mediante banderas/flags).La transparencia se realiza mediante la inserción de bits. Consta de ircontando los unos consecutivos y cuando se encuentra con 5 unos seguidosy consecutivos introduce el bit 0 después del quinto uno. Ejemplo: Lasbanderas/flag suelen ser 01111110, y al aplicar la transparencia pasa aser 011111010.
  • Control de FlujoEl control de flujo es necesario para no saturar al receptor deuno a más emisores. Se realiza normalmente en la capa detransporte, también a veces en la capa de enlace. Utilizamecanismos de retroalimentación. Suele ir unido a la correcciónde errores y no debe limitar la eficiencia del canal. El control deflujo conlleva dos acciones importantísimas que son ladetección de errores y la corrección de errores.La detección de errores se utiliza para detectar errores a lahora de enviar tramas al receptor e intentar solucionarlos. Serealiza mediante diversos tipos de códigos del que hay queresaltar el CRC (códigos de redundancia cíclica), simpleparidad (puede ser par, números de 1´s par, o impar) paridadcruzada (Paridad horizontal y vertical) y Suma de verificación.La corrección de errores surge a partir de la detección paracorregir errores detectados y necesitan añadir a la informaciónútil un número de bits redundantes bastante superior alnecesario para detectar y retransmitir.
  • Interconexión de RedesUna red de área local (LAN), como cualquier otro ordenadoraislado, puede comunicarse con otros ordenadores o redes deordenadores. La evolución de las redes locales implica diferentes técnicasfundamentales de interconexión para que el tamaño y la arquitectura deuna red puedan evolucionar, aumentar y optimizar los flujos decomunicación, interconectar varias redes locales situadas enlocalizaciones cercanas o remotas, etc.El rápido establecimiento del estándar relacionados con redes de árealocal(LAN), junto con el creciente desarrollo en la industria desemiconductores, que permiten disponer de medios de interconexión aprecio reducido, ha motivado que las redes de área localconformen la base de las redes de comunicación de datos enuniversidades, industrias, centros de investigación, etc.
  • RepetidoresEs un hardware que copia señales eléctricas de una Ethernet a otra.Típicamente, los repetidores son utilizados en redes existentes enedificios, conectando a un backbone un cable que se comunique con unrepetidor existente en cada piso. La gran desventaja del repetidorrespecto al puente, es que este retransmite solo impulso eléctricos, sinverificar absolutamente nada. Los repetidores simplemente repiten lasseñales y no proporcionan ningún tipo de capacidad de filtrado de lospaquetes de datos, debido a esto, todo el tráfico en todas las redesconectadas por uno o más repetidores se propaga a todas las otras, locual puede tener un efecto muy negativo en el óptimo funcionamiento dela red. Es por ello, que como veremos posteriormente, aparecen losBridge(Puentes) como alternativa a estos dispositivos. Por otraparte, debe quedar claro que el método de acceso debe ser idéntico enlos medios interconectados mediante un repetidor. La red que formanvarios segmentos de cables conectados se comporta como una únicaredlógica. Esta conexión es transparente para todos los elementosconectados a la red local, así como para todas las comunicaciones quetransitan a través de esa misma red local. La red forma así una red localúnica.
  • Gateway o RouterCuando las conexiones de Internet se hacen mas complejas, losGateways necesitan saber acerca de la tecnología de la Internet hacia lasredes a las cuales se conecta, Por ejemplo, la siguiente figura muestracomo se conectan tres redes con dos Gateways. Bridge o Puente Los puentes son utilizados para interconectar segmentos, un puente se encarga de repetir paquetes. De hecho, un puente es un computador con dos interfaces Ethernet. El puente opera sobre ambas interfaces, capturando una de las tarjetas todos los paquetes válidos y entregándolos a la siguiente, por ejemplo si el puente conecta a dos Ethernets (E1 y E2), el software toma cada paquete que llega en E1 y lo transmite a E2, y viceversa. Los puentes son superiores a los repetidores porque estos no retransmiten errores, ruido o paquetes deformados, un paquete se reenvía cuando se tiene la seguridad que este completo.
  • ConcentradoresLos concentradores son dispositivos similares a los repetidores, con ladiferencia, que están diseñados para cableado UTP. Teóricamente, unconcentrador es un dispositivo que centraliza la conexión de los cablesprocedentes de las estaciones de trabajo. En la actualidad el conceptode concentrador es más complejo, la versión más simple deconcentradores esta dividido en dos grupos:-Concentradores Pasivos: Se trata de un dispositivo que centraliza elcableado dela red.-Concentradores Activos: Son dispositivos que además de centralizar elcableadode la red, regeneran señales eléctricas que le llegan, realizandoasí, funciones derepetidor.
  • Generación de ConcentradoresLa primera generación de concentradores consistía en los concentradoresantes descritos. La segunda generación convirtió a los simplesconcentradores en concentradores inteligentes (Smart hubs), ya queincorporaban funciones de gestión, tales como el puenteado entresegmentos, generación de estadísticas, administración de trafico, etc.Además empiezan a aparecer las utilidades de snmp (Protocolo básico degestión de red), no solo evolucionaron en este aspecto, también mejoraronen cuanto a que dejaron de ser simples cajones con puertos deconexión, sino que se convirtieron en dispositivos con búses multislot(Multiranura), es decir, dispositivos con ranuras de expansión, en las que sepuede colocar tarjetas con puertos, de esta forma, en un mismoconcentrador se pueden poner puertos con diferentes conectores (rj-45, bnc, etc).
  • Concentradores ATM (Asyncronous Transfer Mode)Antes de empezar a hablar de esta tecnología. Consiste en transmitirla información en pequeños paquetes de longitud constante de 53bytes (48 bytes de información y 5 bytes de cabecera). A esteconjunto de 53 bytes se le llama celda. Evidentemente, si lainformación a transmitir es superior a 48 bytes, es necesariofragmentarla y enviarla en diferentes celdas. La diferencia con otrastécnicas de transmisión es que en ATM, si la información a transmitires inferior a 48 bytes se puede unir con otra información hastacompletar los 48 bytes necesarios para crear cada celda.Se trata de una tecnología orientada a la conexión. Esto significa queentre el origen y el destino se ha establecido una conexión antes deempezar a transmitir.