Señales y protocolos Dr. Carlos Arturo Vega Lebrún.

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1 Señales y protocolos Dr. Carlos Arturo Vega Lebrún

2 Señales En el momento en que los datos generados por el equipo transmisor alcanzan el cable o el medio, se han reducido a señales que son nativas para ese medio de transmisión. Estas pueden ser señales eléctricas para un cable de cobre, pulsos de luz por fibra óptica u ondas infrarrojas. Estas señales forman un código que la interfaz de red en cada equipo que recibe los datos convierte en datos binarios comprensibles para el Software. Luego, el equipo traduce el código binario en información que puede ser usada de muchas formas.

3 Protocolos Un protocolo de red puede ser relativamente simple o muy complejo. En algunos casos, un protocolo es un código simple, como ser un patrón de voltajes eléctricos, que define el valor binario de un bit de datos: 0 y 1. El concepto es similar al del código Morse, en el cual un patrón de puntos y rayas representa una letra del alfabeto.

4 Los datos se transmiten en un medio físico a través de la propagación de un fenómeno de vibración. De este proceso resulta una señal en forma de ondas que depende de una cantidad física que varía: En el caso de la luz, es una onda de luz En el caso del sonido, es una onda de sonido En el caso del voltaje o del amperaje de una corriente eléctrica, es una onda eléctrica

5 Codificación de la Señal
Para optimizar la transmisión, la señal debe ser codificada de manera de facilitar su transmisión en un medio físico. Existen varios sistemas de codificación para este propósito, los cuales se pueden dividir en dos categorías: Codificación de dos niveles: la señal sólo puede tomar un valor estrictamente negativo o estrictamente positivo (-X ó +X, donde X representa el valor de la cantidad física utilizada para transportar la señal) Codificación de tres niveles: la señal sólo puede tomar un valor estrictamente negativo, nulo o estrictamente positivo (-X, 0 ó +X)

6 Las ondas electromagnéticas se caracterizan por su frecuencia, su amplitud y su fase.

7 Codificación nrz La codificación NRZ (que significa No Return to Zero (Sin Retorno a Cero)), es el primer sistema de codificación y también el más simple. Consiste en la transformación de 0 en -X y de 1 en +X, lo que resulta en una codificación bipolar en la que la señal nunca es nula. Como resultado, el receptor puede determinar si la señal está presente o no.

8 Codificación nrzI La codificación NRZI es significativamente diferente de la codificación NRZ. Con este tipo de codificación, cuando el valor del bit es 1, la señal cambia de estado luego de que el reloj lo indica. Cuando el valor del bit es 0, la señal no cambia de estado.

9 Codificación bipolar La codificación bipolar es una codificación de tres niveles. Por lo tanto utiliza tres estados de la cantidad transportada en el medio físico

10 Codificación Manchester
La codificación Manchester, también denominada codificación de dos fases o PE (que significa Phase Encode (Codificación de Fase)), introduce una transición en medio de cada intervalo. De hecho, esto equivale a producir una señal OR exclusiva (XOR) con la señal del reloj, que se traduce en un límite ascendente cuando el valor del bit es cero y en un límite descendente en el caso opuesto.

11 } Códigos de línea NRZ Multinivel Bifase NRZ-L NRZI AMI-Bipolar
1 NRZ-L NRZI AMI-Bipolar Manchester Diferencial } Códigos de línea NRZ Multinivel Bifase

12 TCP (Transmission Control Protocol)
Señales y Protocolos TCP (Transmission Control Protocol) Protocolo orientado a la conexión. Error Checking. Acknowledgements. Flow Control. Servicio de recuperación de Paquetes. TCP permite que el servicio de comunicación entre dos sistemas este libre de errores, sin pérdidas y sea seguro. TCP da soporte a muchas de las aplicaciones más populares de Internet, incluidas HTTP, SMTP, SSH y FTP. TCP (Protocolo de Control de Transmicion) El protocolo garantiza que los datos sean entregados sin errores y en el mismo orden de transmisión. Es uno de los protocolos fundamentales en Internet. Muchos programas dentro de una red usan TCP para crear conexiones entre y enviarse un flujo de datos. Utiliza el concepto de puerto para distinguir entre distintas aplicaciones en un mismo equipo. TCP es la capa intermedia entre el protocolo de internet (IP) y la aplicación; habitualmente las aplicaciones necesitan que la comunicación sea fiable y, dado que la capa IP aporta un servicio de datagramas no fiable (sin confirmación) TCP añade lo necesario para que el servicio sea seguro y confiable. Error Checking: una técnica de checksum es usada para verificar que los paquetes no estén corrompidos. Acknowledgements: sobre recibo de uno o más paquetes, el receptor regresa un acknoledgement (reconocimiento) al transmisor indicando que recibió los paquetes. Si los paquetes no son notificados, el transmisor puede reenviar los paquetes o terminar la conexión si el transmisor cree que el receptor no está más en la conexión. Flow Control: si el transmisor está desbordando el buffer del receptor por transmitir demasiado rápido, el receptor descarta paquetes. Los acknowledgement fallidos alertan al receptor para bajar la tasa de transferencia o dejar de transmitir. Servicio de recuperación de Paquetes: el receptor puede pedir la retransmisión de un paquete. Si el paquete no es notificado como recibido (ACK), el transmisor envía de nuevo el paquete. Los servicios confiables de entrega de datos son críticos para aplicaciones tales como transferencias de archivos (FTP por ejemplo), servicios de bases de datos, proceso de transacciones y otras aplicaciones de misión crítica en las cuales la entrega de cada paquete debe ser garantizada.

13 UDP (User Datagram Protocol)
Señales y Protocolos UDP (User Datagram Protocol) Protocolo NO orientado a la conexión. Protocolo basado en el intercambio de datagramas. Proporciona una sencilla interfaz entre la capa de red y la capa de aplicación. Generalmente es el protocolo usado en la transmisión de vídeo y voz a través de una red. Su uso principal es para protocolos como DHCP, BOOTP, DNS UDP (Protocolo de Datagrama de Usuario) Es un protocolo del nivel de transporte basado en el intercambio de datagramas. Permite el envío de datagramas a través de la red sin establecer previamente una conexión, pues el propio datagrama incorpora suficiente información de direccionamiento en su cabecera. No tiene confirmación, ni control de flujo, por lo que los paquetes pueden adelantarse unos a otros; y tampoco se sabe si ha llegado correctamente, ya que no hay confirmación de entrega o de recepción. Su uso principal es para protocolos como DHCP, BOOTP, DNS y demás protocolos en los que el intercambio de paquetes de la conexión/desconexión son mayores, o no son rentables con respecto a la información transmitida. UDP es generalmente el protocolo usado en la transmisión de vídeo y voz a través de una red. Esto es porque no hay tiempo para enviar de nuevo paquetes perdidos cuando se está escuchando a alguien o viendo un vídeo en tiempo real. Ya que tanto TCP como UDP circulan por la misma red, en muchos casos ocurre que el aumento del tráfico UDP daña el correcto funcionamiento de las aplicaciones TCP. Por defecto, TCP pasa a un segundo lugar para dejar a los datos en tiempo real usar la mayor parte de la amplitud de banda. El problema es que ambos son importantes para la mayor parte de las aplicaciones, por lo que encontrar el equilibrio entre ambos es crucial.

14 IP (Internet Protocol)
Señales y Protocolos IP (Internet Protocol) Protocolo NO orientado a la conexión. No necesita configuración para enviar paquetes a un equipo con el que no se había comunicado antes. IP no garantiza confiabilidad Las cabeceras IP contienen las direcciones de las máquinas de origen y destino (direcciones IP) El actual y más popular protocolo de red es IPv4, IPv6 es el sucesor propuesto de IPv4 IP (Protocolo de Internet) El protocolo IP es un protocolo no orientado a conexión usado tanto por el origen como por el destino para la comunicación de datos a través de una red de paquetes conmutados. En particular, en el protocolo IP no se necesita ninguna configuración antes de que un equipo intente enviar paquetes a otro con el que no se había comunicado antes. IP no provee ningún mecanismo para determinar si un paquete alcanza o no su destino y únicamente proporciona seguridad (mediante checksums o sumas de comprobación) de sus cabeceras y no de los datos transmitidos. Las cabeceras IP contienen las direcciones de las máquinas de origen y destino (direcciones IP) El IP es el elemento común en la Internet de hoy. El actual y más popular protocolo de red es IPv4. IPv6 es el sucesor propuesto de IPv4; poco a poco Internet está agotando las direcciones disponibles por lo que IPv6 utiliza direcciones de fuente y destino de 128 bits (lo cuál asigna a cada milímetro cuadrado de la superficie de la Tierra la colosal cifra de millones de direcciones IP's).

15 ICMP (Internet Control Message Protocol)
Señales y Protocolos ICMP (Internet Control Message Protocol) Es protocolo de control y notificación de errores del Protocolo IP. Los mensajes ICMP son generados en respuesta a errores en los datagramas de IP. Este protocolo no es utilizado directamente por las aplicaciones de usuario. Los mensajes ICMP son construidos en el nivel de capa de red. Es encapsulado por el protocolo IP. La versión de ICMP para IPv4 también es conocida como ICMPv4. IPv6 tiene su protocolo equivalente ICMPv6. ICMP (Protocolo de mensajes de control de Internet) Es un protocolo que permite administrar información relacionada con errores de los equipos en red. El protocolo ICMP es usado por todos los routers para indicar un error (llamado un problema de entrega). ICMP difiere del propósito de TCP y UDP ya que generalmente no se utiliza directamente por las aplicaciones de usuario en la red. Los mensajes ICMP son comúnmente generados en respuesta a errores en los datagramas de IP o para diagnóstico y ruteo. La versión de ICMP para IPv4 también es conocida como ICMPv4. IPv6 tiene su protocolo equivalente ICMPv6. Los mensajes ICMP son construidos en el nivel de capa de red. IP encapsula el mensaje ICMP apropiado con una nueva cabecera IP (para obtener los mensajes de respuesta desde el host original que envía), y transmite el datagrama resultante de manera habitual.

16 ARP (Address Resolution Protocol)
Señales y Protocolos ARP (Address Resolution Protocol) Este protocolo trabaja en la capa de red del modelo OSI. Encontrar la dirección fisica (direccion MAC) de un equipo la cual corresponde a una determinada dirección lógica ( dirección IP). Se encarga de traducir las direcciones IP a direcciones MAC Utiliza una tabla denominada Tabla de Direcciones ARP. Si la dirección buscada no esta en la tabla, el protocolo ARP envía un mensaje a toda la red en espera de un mensaje de respuesta que contenga la dirección física. ARP (Protocolo de resolución de direcciones). Es un protocolo de nivel de red. Encontrar la dirección hardware (Ethernet MAC) que corresponde a una determinada dirección IP. ARP permite a la dirección de Internet sea independiente de la dirección Ethernet. El protocolo ARP se encarga de traducir las direcciones IP a direcciones MAC (direcciones físicas). Este protocolo utiliza una tabla denominada Tabla de Direcciones ARP, que contiene la correspondencia entre direcciones IP y direcciones físicas utilizadas recientemente. Si la dirección buscada no esta en la tabla el protocolo ARP envia un mensaje a toda la red en espera de un mensaje de respuesta que contiene la dirección física.

17 Protocolo Simple de Transferencia de Correo (SMTP)
En 1982 se diseñó el primer sistema para intercambiar correos electrónicos para ARPANET, definido en los Request for comments RFC 821 y RFC 822. La primera de ellas define este protocolo y la segunda el formato del mensaje que este protocolo debía transportar. Con el tiempo se ha convertido en uno de los protocolos más usados en internet. Para adaptarse a las nuevas necesidades surgidas del crecimiento y popularidad de internet se han hecho varias ampliaciones a este protocolo, como poder enviar texto con formato.

18 Protocolo Simple de Transferencia de Correo (SMTP)
Conexión TCP contacta Programa de Transferencia Servidor de una Máquina Remota

19 Protocolo Simple de Transferencia de Correo (SMTP)
Al crearse la Conexión Vía TCP Ambos se valen del SMTP para: Permite al transmisor identificarse Indicar un destinatario Transferir un mensaje de

20 Protocolo Simple de Transferencia de Correo (SMTP)
SMTP se encarga de muchos detalle: Verificar una entrega confiable Pregunta si existe un buzón de correo en la computadora del servidor El formato de correspondencia queda definido en un documento definido como RFC 822, que es con el único nombre con el que se le conoce y ha evolucionado desde las primeras normas de correo.

21 Protocolo Simple de Transferencia de Correo (SMTP)
Campos De Cabecera Expedidor Para Recibido de Recibido por Recibido vía Recibido por medio de De Contestar a C/C (con copias) C/C ciegas En-respuesta-a Referencias Asunto Palabras Claves Fecha ID. del mensaje Comentarios Cifrado Cada campo de cabecera es una palabra clave en ASCII, seguida de “dos puntos” y seguida por el valor De:

22 Protocolo Sencillo de Administración de Redes (SNMP)
Sistemas de Administración de Red Programas de Aplicación de los Usuarios: Cliente Servidor Administrador de Red: Administrador Agente (La que se ejecuta en un dispositivo de red) Se Evitan El protocolo estándar para la administración de una red se llama “SNMP”

23 Protocolo Simple de Transferencia de Correo (SMTP)
Define la ad comunicación entre un administrador y un agente Define el formato de las solicitudes y las respuestas que se transmiten ANS.1

24 Protocolo Sencillo de Administración de Redes (SNMP)
Configurar dispositivos remotos. La información de configuración puede enviarse a cada host conectado a la red desde el sistema de administración. Supervisar el rendimiento de la red. Puede hacer un seguimiento de la velocidad de procesamiento y el rendimiento de la red, y recopilar información acerca de las transmisiones de datos. Detectar errores en la red o accesos inadecuados. Puede configurar las alarmas que se desencadenarán en los dispositivos de red cuando se produzcan ciertos sucesos. Cuando se dispara una alarma, el dispositivo envía un mensaje de suceso al sistema de administración. Entre las causas más frecuentes de alarma se incluye el cierre y reinicio de un dispositivo, un error de un vínculo detectado en un enrutador y un acceso inadecuado. Auditar el uso de la red. Puede supervisar el uso general de la red para identificar el acceso de un grupo o usuario, y los tipos de uso de servicios y dispositivos de la red.

25 Protocolo Sencillo de Administración de Redes (SNMP)
Este protocolo no define un grupo de comandos, sino que usa el “paradigma de obtención y almacenamiento”, el cual tiene 2 operaciones básicas: Obtención Almacenamiento Cada objeto recibe un nombre único; el comando de una operación de obtención o almacenamiento debe especificar el nombre del objeto.

26 Protocolo de Transferencia de Archivos (FTP)
El servicio de transferencia de archivos de mayor uso en internet emplea FTP. El FTP es un protocolo de propósito general para copiar archivos de una maquina a otra. El FTP tiene comandos que permiten al usuario: Especificar la computadora remota Dar autorización Determinar los archivos remotos disponibles Solicitar la transferencia de archivos

27 Protocolo de Transferencia de Archivos (FTP)

28 Protocolo de Transferencia de Archivos (FTP)
El intérprete de protocolo (PI) de usuario, inicia la conexión de control en el puerto 21. Las órdenes FTP estándar las genera el PI de usuario y se transmiten al proceso servidor a través de la conexión de control. Las respuestas estándar se envían desde el PI del servidor al PI de usuario por la conexión de control como respuesta a las órdenes. Estas órdenes FTP especifican parámetros para la conexión de datos (puerto de datos, modo de transferencia, tipo de representación y estructura) y la naturaleza de la operación sobre el sistema de archivos (almacenar, recuperar, añadir, borrar, etc.). El proceso de transferencia de datos (DTP) de usuario u otro proceso en su lugar, debe esperar a que el servidor inicie la conexión al puerto de datos especificado (puerto 20 en modo activo o estándar) y transferir los datos en función de los parámetros que se hayan especificado. Vemos también en el diagrama que la comunicación entre cliente y servidor es independiente del sistema de archivos utilizado en cada ordenador, de manera que no importa que sus sistemas operativos sean distintos, porque las entidades que se comunican entre sí son los PI y los DTP, que usan el mismo protocolo estandarizado: el FTP. También hay que destacar que la conexión de datos es bidireccional, es decir, se puede usar simultáneamente para enviar y para recibir, y no tiene por qué existir todo el tiempo que dura la conexión FTP.

29 TCP/IP Es la familia mas destacada para el uso de la interconectividad. El modelo de capas TCP/IP, consta de cinco capas Aplicación Capa 5 Transportación Capa 4 Interred Capa 3 Interfaz de red Capa 2 Física Capa 1

30 Protocolo de Transferencia de Archivos (FTP)
5 Aplicación 4 Transporte 3 Internet 2 Enlace 1 Físico 7 Aplicación 6 Presentación 5 Sesión 4 Transporte 3 Red 2 Enlace de datos 1 Físico