¿Qué capa OSI ofrece servicio de reconstrucción de datos ordenados?

SEGUNDA UNIDAD: EL MODELO OSI

2.1 ESTÁNDARES DE REDES

La IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers), es la mayor asociación internacional sin fines de lucro formada por profesionales de la tecnologías, que tiene como uno de sus principales fines el trabajar hacia la estandarización, en el campo de las redes y la comunicación de datos, ha desarrollado el Proyecto 802 (Febrero de 1980) que definíó estándares de redes para los componentes físicos de una red (la tarjeta de red y el cableado) que corresponden a los niveles físico y de enlace de datos del modelo OSI. Las especificaciones 802 definen la forma en que las tarjetas de red acceden y transfieren datos sobre el medio físico. Éstas incluyen conexión, mantenimiento y desconexión de dispositivos de red.

Los organismos encargados de fijar estándares son:-La Organización Internacional para la Estandarización (ISO) -El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) -El Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (Ansí) -La Uníón Internacional de Telecomunicaciones (ITU) -La Asociación de Industrias Electrónicas/Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones(EIA/Tía) -Autoridades de las telecomunicaciones nacionales, como la Comisión Federal de Comunicaciones(FCC) en EE.UU.

2.2 MODELO OSI

El modelo de referencia OSI es el modelo principal para las comunicaciones por red, todos los fabricantes de redes relacionan sus productos con el modelo de referencia OSI, sobre todo en la capacitación de sus usuarios. Este modelo permite entender las funciones de red que se producen en cada capa y permite entender cómo se mueve la información a través de una red, dividida en muchos paquetes de datos, generada en los programas de aplicación (por ej., hojas de cálculo, documentos, etc.), a través de un medio de red (por ej., cables, etc.), hasta otro programa de aplicación ubicado en otro computador de la red, aun cuando el transmisor y el receptor tengan distintos tipos de medios de red. El modelo de referencia OSI, está dividido en siete capas numeradas, cada una soportando una función de red distinta, lo que se denomina división en capas.

Esta división aporta las siguientes ventajas

-Divide la comunicación de red en partes más pequeñas, independientes y especializadas. -Normaliza los componentes de red para permitir el desarrollo y el soporte de los productos de diferentes fabricantes. -Permite a los distintos tipos de hardware y software de red comunicarse entre sí (interoperatividad). -Impide que los cambios en una capa puedan afectar las demás capas, para que se puedan desarrollar cada una de ellas con independencia y mayor rapidez. -Divide la comunicación de red en partes más pequeñas claramente identificable. -El modelo de interconexión de sistemas abiertos (OSI) tiene siete capas, desde la más baja en la jerarquía (la física) y hacia la más alta (la aplicación).

Las capas se apilan de esta forma

7.Capa de aplicación 6.Capa de presentación 5.Capa de sesíón 4.Capa de transporte 3.Capa de Red 2.
Capa de enlace de datos 1.

Capa física

La interacción entre las capas adyacentes se llama interface, esta define qué servicios de la capa inferior son ofertados a la capa superior y como esos servicios son accesados. La serie de las reglas que se usan para la comunicación entre las capas se llama protocolo.

2.2.1 FUNCIONES DE LOS NIVELES DEL MODELO OSI

7.Capa de aplicación(Procesos de red a aplicaciones): define como el usuario accede a la red, para una transferencia de archivos, login remoto, correo electrónico, consulta a bases de datos, etc.
6.Capa de presentación(Representación de datos): establece una sintaxis y semántica de la información transmitida, define la estructura de los datos a transmitir (campos de un registro: nombre, dirección, teléfono, etc). Define el código a usar para representar una cadena de caracteres (ASCII, EBCDIC, etc), y las funciones asociadas a la compresión de datos y la seguridad (criptografía).
5.Capa de sesíón(Comunicación entre hosts) permite a usuarios en diferentes máquinas establecer una sesíón. Una sesíón puede ser usada para efectuar un login a un sistema de tiempo compartido remoto, para transferir un archivo entre 2 máquinas, etc. Controla el diálogo (quién habla, cuándo, cuánto tiempo, half dúplex o full dúplex) y se encarga de la función de sincronización en la comunicación.
4.Capa de transporte(Conexiones de extremo a extremo): establece conexiones punto a punto sin errores para el envío de mensajes. Permite multiplexar una conexión punto a punto entre diferentes procesos del usuario. Provee la función de difusión de mensajes (broadcast) a múltiples destinos y el control de flujo.
3.Capa de Red (Direccionamiento o mejor ruta): divide los mensajes de la capa de transporte en paquetes y los ensambla. Utiliza el nivel de enlace para el envío o de paquetes, previo enrutamiento de paquetes. Para el envío de paquetes lo hace de nodo a nodo usando ya sea un circuito virtual o como datagramas. Finalmente se ocupa del control de la congestión.
2.Capa de enlace de datos(Acceso a los medios): estructura el flujo de bits bajo un formato predefinido llamado trama, para lo que agrega una secuencia especial de bits al principio y al final del flujo inicial de bits. Transfiere tramas de una forma confiable libre de errores (utiliza reconocimientos y retransmisión de tramas).
1.Capa física (Transmisión binaria): se encarga de la transmisión de flujo de bits a través del medio, por lo que se encarga de manejar las señales eléctricas, específica cables, conectores y componentes de interfaz con el medio de transmisión.

CAPA Física:

Es la más baja del modelo OSI, se encarga de la transmisión y recepción de una secuencia no estructurada de bits sin procesar a través de un medio físico. Describe las especificaciones de las interfaces en tres aspectos: eléctrico/óptico, mecánico y funcional para poder accesar al medio físico, y en el caso de funcionar como receptor lleva las señales recibidas enviándolas hacia las capas superiores.

Funciones

-Codificación de datos: modifica el modelo de señal digital sencillo (1 y 0) que utiliza el equipo para acomodar mejor las carácterísticas del medio físico y para ayudar a la sincronización entre bits y trama. -Como anexarse al medio físico -Técnica de transmisión: si se transmiten los bits codificados por señalización de banda base (digital) o de banda ancha (analógica).- Transmisión de medio físico: transmite los bits como señales eléctricas u ópticas según medio físico, Especificar cables, conectores y componentes de interfaz con el medio de transmisión, polos en un enchufe. Entonces los estándares asociados (ISO-IEEE-Ansí-ITU-EIA/Tía) definen:
-Propiedades físicas y eléctricas de los medios -Definición de señales para la información de control -Propiedades mecánicas de los conectores.

Problemas a considerar:

Interferencia de señal externa -Los datos se transmiten en cables de cobre como impulsos eléctricos, por lo que se requiere un detector en la interfaz de red del dispositivo de destino debe recibir una señal que pueda decodificarse exitosamente para que coincida con la señal enviada. -Los valores de voltaje y sincronización en estas señales son susceptibles a interferencias o "ruidos" generado fuera del sistema de comunicaciones, las que pueden distorsionar y corromper las señales de datos que se transportan por los medios de cobre (ondas de radio y dispositivos electromagnéticos como fluorescentes, motores eléctricos y otros).

Equipos (dispositivos de red) adicionales en esta capa:

Repetidores, equipos que amplifican la señal, pudiendo también regenerarla. -Concentradores o hubs, equipos de interconexión usados en topología física estrella para convertirla en un bus lógico -Conmutadores (switches) que actúan no sólo a nivel físico sino también de enlace.

CAPA DE ENLACE DE DATOS:

Ofrece una transferencia sin errores de datos desde un nodo a otro a través de la capa física (control de acceso al medio), por lo que las capas superiores asumen la transmisión sin errores (transferencia de datos confiable en el medio), para ello utiliza bloques de información denominadas tramas.

Funciones:

Establecimiento y finalización de enlaces: establece y finaliza el enlace lógico entre dos nodos. -Control del tráfico de tramas: mientras existan tramas en el buffer de transmisión -Secuenciación de tramas: transmite y recibe tramas secuencialmente. -Confirmación de trama: envía o espera confirmaciones de trama. Detecta errores y se recupera de ellos cuando se producen en la capa física mediante la retransmisión de tramas no confirmadas y el control de la recepción de tramas duplicadas. -Delimitación de trama: crea y reconoce los límites de la trama. -Comprobación de errores de trama: comprueba la integridad de las tramas recibidas. -Administración de acceso al medio: determina si el nodo "tiene derecho" a utilizar el medio físico. -Direccionamiento físico. -Topología de la red.

La tarjeta NIC (Network Interface Card, Tarjeta de Interfaz de Red en español o Tarjeta de Red) se encarga que tengamos conexión a la red y soporta que esta capa de Enlace de Datos esté subdividida en las subcapas de Control de Acceso a Medios (MAC) y de Control de Enlaces Lógicos (LLC). La primera reside en el hardware y la segunda en los drivers de la tarjeta. La subcapa LLC provee las direcciones de Puntos de Acceso a Servicios (SAP’s) para las capas superiores, mientras que la subcapa MAC provee la dirección física de red de un dispositivo. Las SAP’s son específicamente las direcciones de uno o más procesos de aplicaciones ejecutándose en una computadora o dispositivo de red.

A.) Subcapa Logical Link Control (LLC):

Las funciones de esta subcapa son: -Gestión del enlace: orientado a conexión, no orientado a conexión. -Establecer el sincronismo de tramas o caracteres. -Recuperar errores de transmisión.

Provee los siguientes servicios o modos de operación:

Servicio orientado a la conexión CONS (Connection Oriented Network Service) (envío en secuencia y con recuperación de errores), en el que una sesíón es empezada con un destino, y sólo terminada cuando la transferencia de datos se completa. -No orientado a conexión (Connection Less Network Service CLNS), la conexión es menos formal, la información se envía por paquetes, usando direcciones, no es necesario la existencia de un circuito virtual, por lo que cada paquete puede seguir un camino diferente.

Existen dos tipos de servicios sin conexión: -

Sin confirmación o por datagrama, cada paquete viaja de forma independiente, sin ningún seguimiento Send & Pray (sin control de flujo ni corrección de errores), en el cual no se define una sesíón. - Con confirmación o acuse de recibo (ASK), el receptor debe enviar el reconocimiento de que ha recibido la información

B.) Subcapa Médium Access Control (MAC):

El control de acceso MAC está asociado a la topología de red (forma de interconexión física de los hosts) elegida, y soporta la función de encaminamiento dentro de la subred. Para redes con topología en bus, se utiliza la técnica de transmisión de información bajo la autorización de un token o mediante el tratamiento de colisiones; para topología en anillo, se utiliza la retransmisión entre estaciones, y la activación selectiva del transceptor (retransmisor).

3 categorías técnicas MAC

-Reserva: la asignación estática de la capacidad del canal entre las N estaciones que conforman la red. -Sondeo y Selección: se utilizan en sistemas centralizados y jerárquicos. Para la Selección, se establece un host Primario que controla el flujo de información en la red, el que interroga a los demás hosts sobre la necesidad de efectuar una transmisión, el host Secundario que tiene datos, responde enviando su información al Primario, quien se encarga de retransmitirla al host destino correspondiente (Maestro/Esclavo). Sondeo tres técnicas: Por lista (polling), se establece una lista con todas las estaciones secundarias de la red, y se van interrogando una a una en forma circular (centralizado). Por prueba, las estaciones secundarias se agrupan en varios conjuntos, y se interroga primero a los conjuntos, ahorrando tiempo en el proceso de sondeo (centralizado). Por Token, organizando lógicamente a los hosts en un anillo (distribuido) -Contienda: En ellas las estaciones compiten entre sí por el uso del canal, presentan retardos de acceso bajos cuando hay poco tráfico y su principal inconveniente está cuando hay excesiva demanda del canal (alta carga). *Contienda simple (Aloha): El host transmite cuando tiene datos pendientes, si el Primario recibe dos o más transmisiones simultaneas, se produce colisión y no indica la recepción, los hosts emisores al no recibir asentimiento asumen la colisión esperando un tiempo aleatorio para repetir la transmisión. Contienda ranurada (slotted Aloha): mejora del anterior, todos los hosts usan la misma señal de reloj (sincronizados). *Contienda con escucha (CSMA: Carrier Sense Médium Access) mejora el rendimiento de la contienda simple y ranurada en los casos dónde el tiempo de transmisión del paquete (T) sea muy superior al tiempo máximo de propagación de la señal en el medio (tp). *Contienda con escucha y detección de colisión (CSMA-CD): uno de los problemas de CSMA es el tiempo perdido tras la colisión (T+2tp), con la detección de colisión (CD), el terminal se encuentra escuchando el medio mientras transmite

CAPA DE RED:

El nivel de red o capa de red, proporciona conectividad y selección de ruta entre dos sistemas de hosts que pueden estar ubicados en redes geográficamente distintas. Debe asegurar que los datos lleguen desde el origen al destino, aunque no tengan conexión directa. Para la consecución de su tarea, puede asignar direcciones de red únicas, interconectar subredes distintas, encaminar paquetes, utilizar un control de congestión y control de errores.

Funciones:

Enrutamiento. -Control de tráfico de subred: los enrutadores (sistemas intermedios de capa de red) pueden indicar a una estación emisora que disminuya la frecuencia de transmisión de tramas cuando el búfer del enrutador se llene. -Fragmentación de trama: si determina que el tamaño de la unidad de transmisión máxima (MTU) que sigue en el enrutador es inferior al tamaño de la trama -Asignación de direcciones lógico-físicas: traduce direcciones lógicas, o nombres, en direcciones físicas. -Cuentas de uso de subred: dispone de funciones de contabilidad para realizar un seguimiento de las tramas reenviadas por sistemas intermedios de subred.

Servicio orientado a conexión: -

Datagramas: Cada paquete se encamina independientemente, sin que el origen y el destino tengan que pasar por un establecimiento de comunicación previo. -Circuitos virtuales: En una red de circuitos virtuales dos equipos que quieran comunicarse tienen que empezar por establecer una conexión.

Esta capa ofrece dos tipos de servicios:

Servicios orientados a la conexión: Sólo el primer paquete de cada mensaje tiene que llevar la dirección destino. Con este paquete se establece la ruta que deberán seguir todos los paquetes pertenecientes a esta conexión. - Servicios No orientados a la conexión: Cada paquete debe llevar la dirección destino, y con cada uno, los nodos de la red deciden el camino que se debe seguir.
Algunos protocolos que trabajan en la capa de red son: IP (IPv4, IPv6, IPsec), OSPF, IS-IS, ARP, RARP, RIP, ICMP, ICMPv6, IGMP, DHCP, X.25.