TEMA III PROTOCOLOS Y SU ARQUITECTURA REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ Departamento de Ingeniería Electrónica TEMA III PROTOCOLOS Y SU ARQUITECTURA

Sumario ¿Que estudiaremos en el Curso? Modelo de Comunicación Digital Protocolos Modelo Referencial OSI Arquitectura de TCP/IP Problemas y/o aplicaciones

Protocolos, ¿Que son? En forma muy simple y resumida: Es un conjunto de reglas o pautas establecidas para el establecimiento de una comunicación entre dos o más computadores con la finalidad de intercambiar información en forma eficiente.

Protocolos Características asociadas al Protocolo: La sintaxis: formato de datos y niveles de señal. La semántica: información de control para la coordinación y manejo de errores. La temporización: sintonización de velocidades y secuenciación.

Protocolos y su Arquitectura La arquitectura, es el conjunto de módulos que realizan todas las funciones necesarias en el proceso de comunicación.

Protocolos Se Caracterizan por ser: Directos / Indirectos Monolíticos / Estructurados Simétricos / Asimétricos Estándares / No estándares

Funciones de un Protocolo Se pueden agrupar en: Encapsulamiento Segmentación y Ensamblado Control de la Conexión Entrega en Orden Control de Flujo Control de Errores Direccionamiento Multiplexación Servicios de Transmisión

Modelo de Referencia OSI Este modelo tiene jerarquización por capas, distribuyéndose las funciones de comunicación entre esas distintas capas. Cada capa se sustenta en la capa inferior, la cual realiza funciones más primitivas y las oculta a la capa inmediata superior. El estándar fue publicado en 1984. La UIT-T creó una versión compatible denominada X.200

Modelo de Referencia OSI Algunos Principios para la definición de capas: No crear demasiadas capas para facilitar la descripción e integración de las mismas. Definir capas con funciones claramente diferentes. Definir funciones similares en la misma capa. Definir las capas de forma que sea fácil su rediseño sin necesidad de cambios en otras. Definir capas separadas para funciones que sean claramente diferentes, en lo que respecta al servicio ofrecido como a la tecnología implicada.

Modelo de Referencia OSI Algunos Principios para la definición de capas (cont): Seleccionar los limites o separación entre capas de acuerdo con lo que la experiencia previa aconseje. Crear para cada capa limites o separaciones solo con su capa superior o inferior. Permitir la no utilización de todas las capas. Crear, donde sea necesario, dos o más sub capas con una funcionalidad común y por lo tanto mínima para permitir la operación de la interfaz con capas adyacentes.

Arquitectura OSI

Primitivas de servicio y parámetros Una primitiva especifica la función que se va a llevar a cabo y los parámetros que se utilizan para pasar datos e información de control entre capas adyacentes. Tipos de primitivas SOLICITUD INDICACION RESPUESTA CONFIRMACION

Ejemplo de Primitivas de servicio y parámetros Se desea transferir datos desde una entidad N a su entidad par (N) en otro sistema. Como solución se verifican los siguientes hechos: 1. La entidad origen (N) invoca a su entidad (N - 1) con una primitiva de solicitud. Asociado a esta primitiva están los parámetros necesarios, como, por ejemplo, los datos que se van a transmitir y la dirección destino.

Ejemplo de Primitivas de servicio y parámetros Se desea transferir datos desde una entidad N a su entidad par (N) en otro sistema. Continuación... 2. La entidad origen (N - 1) prepara una PDU (N - 1) para enviársela a su entidad par (N - 1). 3. La entidad destino (N - 1) entrega los datos al destino apropiado (N) a través de la primitiva de indicación, que incluye como parámetros los datos y la dirección origen.

Ejemplo de Primitivas de servicio y parámetros Se desea transferir datos desde una entidad N a su entidad par (N) en otro sistema. 4. Si se requiere una confirmación, la entidad destino (N) emite una primitiva de respuesta a su entidad (N-1). 5. La entidad (N - 1) convierte la confirmación en una PDU (N- 1). 6. La confirmación se entrega a la entidad (N) como una primitiva de confirmación. VER EJEMPLO

Primitivas de servicio confirmado y no confirmado Las primitivas de servicio pueden ser, según que brinde respuesta o no, confirmado o no confirmado. Suministrador del servicio Suministrador del servicio Usuario del Servicio Usuario del Servicio Usuario del Servicio Usuario del Servicio Solicitud Solicitud Indicación Indicación Respuesta Confirmación Servicio Confirmado Ventajas y desventajas Servicio No Confirmado Ventajas y Desventajas

Capas del Modelo OSI y su Descripción Servicio: Desde las capas inferiores a las capas superiores

Arquitectura de protocolos TCP/IP Los protocolos TCP/IP son los protocolos más utilizados en la actualidad, por su sencillez, dominio público, amplia compatibilidad con sistemas comerciales, su utilidad en Internet, etc. Éstos conciben que la tarea de comunicación debe ser realizada por diversos módulos o entidades, que se pueden comunicar con sus entidades pares del sistema remoto. Propone la realización de las tareas por capas y no es estricto o necesario que todas las capas deban ser utilizadas.

Arquitectura de protocolos TCP/IP Posee cinco capas: Capa de Aplicación Capa de Transporte o Extremo-Extremo Capa Internet Capa de Acceso a la Red Capa Física

¿Como Opera TCP/IP? PDU’s

Protocolos de TCP/IP Familia de Protocolos TCP/IP

Asignaciones Realice una lectura analítica de los capítulos 1 y 2 del libro de texto. Realice las actividades de la sección 2.5 del libro de texto. Discútalas con sus compañeros de clase. Prepárese para la clase con el preparador.

Fin del Tema III-A Gracias

Ejemplos de Protocolos Directos / Indirectos Dependen de la naturaleza de la comunicación, bien sea directa o indirecta. Ejemplos de Protocolos Directos / Indirectos

Monolíticos / Estructurados Será Monolítico si contiene en sí mismo todo el software para el proceso. Será Estructurado cuando posea una estructura de protocolos organizados con una estructura por capas o jerárquica.

Simétricos / Asimétricos Serán Simétricos cuando involucran a entidades pares, en caso contrario será asimétrico. Ejemplo: Esquema Cliente – Servidor Un servicio, un Servidor

Estándares / No Estándares Estándares: son compatibles con muchos sistemas de diferentes fabricantes. No estándar, es aquel que se diseña y se implementa para una comunicación particular o sistema particular.

Encapsulamiento Es el proceso de añadir a los datos información de control. Los datos se generan por una entidad y se encapsulan en la PDU junto con la información de control. PDU

Encapsulamiento La información de control (PDU) puede ser: Dirección: la PDU contiene la dirección del emisor y/o receptor Código para detección de error: es una secuencia de comprobación Control del Protocolo: información propia del protocolo para otras funciones

Segmentación y Ensamblado Segmentación es el proceso de particionar la información en bloques más manejables, llamados PDU, siendo el PDU el bloque a intercambiar entre dos entidades. Ensamblado, es el proceso inverso y sirve para recuperar el formato de los mensajes originales, para ser entregados a la entidad de aplicación destino.

Control de Conexión Responsable de la administración del proceso de intercambio de información con sistemas orientados a la conexión o sin conexión. Útil cuando se trabaja con transferencia de datos no orientada a conexión, en caso de ser pocos datos.

Control de Conexión La entidad transmisora envía los datos al otro extremo, de forma tal que cada PDU sea tratada independientemente de las PDU’s recibidas previamente.

Entrega de Orden Si dos entidades de comunicación residen en estaciones diferentes conectados por una red, es posible que las PDU lleguen con un orden diferente al de partida, pues pueden haber recorrido caminos diferentes hasta llegar al destino. El protocolo debe tener la capacidad de ordenar los PDU’s antes de entregarlos a la entidad correspondiente.

Control de Flujo Es el proceso que realiza la entidad receptora sobre la emisora para evitar que la velocidad de la segunda desborde su capacidad de recibir datos y estos se pierdan. La confirmación de recepción de una PDU es vital para el envío de la siguiente. Debe preveerse un posible lazo infinito, por falta de la respuesta.

Control de Errores Las técnicas de control de errores son necesarias para recuperar pérdidas o deterioros de los datos y de la información de control. Se implementan mediante dos funciones separadas: La detección del error La retransmisión

Direccionamiento Este aspecto tiene que ver con la eficaz entrega de las PDU’s a las entidades que corresponda. Involucra los siguientes aspectos; El nivel de direccionamiento El alcance del direccionamiento Los identificadores de la conexión El modo de direccionamiento

Direccionamiento El nivel de direccionamiento Hace referencia al nivel de la arquitectura de comunicaciones en el que se identifica a la entidad. Cada sistema (servidor, estación de trabajo, router) está asociado a una única dirección, y es por lo general una dirección de red.

Direccionamiento El alcance del direccionamiento Dado el carácter único y de aplicabilidad global de las direcciones, con ellas se hace posible que en Internet se encaminen datos desde cualquier origen conectado a cualquier red, hasta cualquier otro sistema destino situado en cualquier red distinta.

Direccionamiento Los identificadores de la conexión En las transferencias orientadas a la conexión, es a veces deseable utilizar un nombre de conexión durante la fase de transmisión. Es de utilidad en los sistemas orientados a la conexión.

Direccionamiento El modo de direccionamiento El direccionamiento puede ser unidestino (para un solo destino) o multidestino cuando se desea enviar la información a más de un destinatario.

Multiplexación Ascendente: varias conexiones del nivel superior comparten, o se mux sobre una única conexión del nivel inferior. Descendente: consiste en establecer una única conexión del nivel superior utilizando varias conexiones del nivel inferior, el trafico de la conexión del nivel superior se divide así entre las conexiones inferiores.

Servicios de Transmisión Pueden ser varios: a) Prioridad: jerarquizar los mensajes a enviar b) Calidad de servicio: velocidad en la entrega de los mensajes, manejo del retardo, etc. c) Seguridad: resguardo ante usuarios no autorizados, por ejemplo

Primitivas de Servicio SOLICITUD Primitiva emitida por el usuario del servicio para invocar algún servicio y pasar los parámetros necesarios para especificar completamente el servicio solicitado.

Primitivas de Servicio INDICACION Primitiva emitida por el suministrador del servicio para: Indicar que ha sido invocado un procedimiento por un usuario de servicio par en la conexión y para suministrar los parámetros asociados.

Primitivas de Servicio INDICACION Primitiva emitida por el suministrador del servicio para: Notificar al usuario del servicio sobre una acción iniciada por el suministrador.

Primitivas de Servicio RESPUESTA Primitiva emitida por el usuario para confirmar o completar algún procedimiento invocado previamente mediante una indicación a ese usuario.

Primitivas de Servicio CONFIRMACION Primitiva emitida por el suministrador del servicio para confirmar o completar algún procedimiento invocado previamente mediante una solicitud por parte del usuario del servicio.

Capa de Aplicación Proporciona la comunicación entre procesos o aplicaciones de computadores separados.

Capa de Transporte o Extremo a Extremo Proporciona un servicio de transferencia de datos extremo a extremo. Esta capa puede incluir mecanismos de seguridad. Oculta los detalles de la red, o redes subyacentes, a la capa de aplicación.

Capa Internet Relacionada con el encaminamiento de los datos del computador origen al destino a través de una o más redes conectadas por dispositivos de encaminamiento.

Capa de Acceso a la Red Relacionada con la interfaz lógica entre un sistema final y una sub-red.

Capa Física Define las características del medio de transmisión, la tasa de señalización y el esquema de codificación de las señales.

Ejemplo de primitivas de servicio Emisor Receptor Información Información Aplicación Entidad N Entidad N-1 Aplicación Entidad N Entidad N-1 PDU PDU

PDU’s para TCP/IP PDU’s

Contenido de PDU’s para TCP Puerto Destino: cuando la entidad TCP en B recibe el segmento, debe conocer a quien se le deben entregar los datos. Número de Secuencia: TCP enumera secuencialmente los segmentos que envía a un puerto destino dado, para que si llegan desordenados la entidad TCP en B pueda reordenarlos. Suma de Comprobación: la entidad emisora TCP incluye un código calculado en función del resto del segmento. La entidad receptora TCP realiza el mismo cálculo y compara el resultado con el código recibido. Si se observa alguna discrepancia implicará que ha habido algún error en la transmisión.

SMTP SMTP, proporciona una función básica de correo electrónico. Proporciona un mecanismo para transferir mensajes entre computadores remotos. Entre sus propiedades cabe destacar la utilización de listas de mensajería, la gestión de acuses de recibo y el reenvío de mensajes.

SMTP El protocolo SMTP no especifica cómo se crean los mensajes, para este fin se necesita un programa de correo electrónico nativo o un editor local. Una vez que se ha creado el mensaje, SMTP lo acepta y hace uso del TCP para enviarlo al módulo SMTP en el computador remoto. En el receptor, el módulo SMTP utilizará su aplicación de correo electrónico local para almacenar el mensaje recibido en el buzón de correo del usuario destino.

FTP El protocolo de transferencia de ficheros FTP, se utiliza para enviar ficheros de un sistema a otro bajo el control del usuario. Se permite transmitir ficheros tanto de texto como en binario, además el protocolo permite controlar el acceso de los usuarios. Cuando un usuario solicita la transferencia de un fichero, el FTP establece una conexión TCP con el sistema destino para intercambiar mensajes de control.

FTP Esta conexión permite al usuario transmitir su identificador y contraseña, además de la identificación del fichero junto con las acciones a realizar sobre el mismo. Una vez que el fichero se haya especificado y su transferencia haya sido aceptada, se establecerá una segunda conexión TCP a través de la cual se materializará la transferencia. El fichero se transmite a través de la segunda conexión, sin necesidad de enviar información extra, o cabeceras generadas por la capa de aplicación.

FTP Cuando la transferencia finaliza, se utiliza la conexión de control para indicar el fin, además esta misma conexión estará disponible para aceptar nuevas órdenes de transferencia.

TELNET Facilita la posibilidad de conexión remota, mediante la cual el usuario en un terminal o computador personal se conecta a un computador remoto y trabaja como si estuviera conectado directamente a ese computador. El protocolo se diseñó para trabajar con terminales poco sofisticados en modo scroll (avance de pantalla).

TELNET Se implementa en dos módulos: el usuario TELNET interactúa con el módulo de E/S para comunicarse con terminal local. Éste convierte las particularidades de los terminales reales a una definición normalizada de terminal de red, y viceversa. El servidor TELNET interactúa con la aplicación, actuando como un sustituto del gestor del terminal, para que de esta forma el terminal remoto le parezca local a la aplicación. El trafico entre el terminal del usuario y el servidor TELNET se transmite sobre una conexión TCP.