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Visin
general
de
las
comunicaciones
ModelosdeComunicacin Comunicacinatravsderedes Modelo
OSI,
Protocolos
yarquitecturas
Resumenyejercicios
Objetivo:Elobjetivodeestecursoespresentarlosconceptosytecnologasbsicosdelos
modelosde
comunicacin.
Implementarpequeosmodelosdecomunicacinbasadosenredes.
Para:
Relacindeunmodelodecomunicacincontareashabituales
Describirla
funcin
de
una
red
de
datos
DescribirloscomponentesdeunareddedatosDescribirarquitecturasdered
next
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Modelode
Comunicacin
Lasprimerasredesdedatosestabanlimitadasaintercambiarinformacinconbaseencaracteresentresistemasinformticosconectados.Lasredesactualesevolucionaronparaagregarlevoz,flujosdevideo,textoygrficosalos
diferentestipos
de
dispositivos.
Las
formas
de
comunicacin
anteriormente
individualesydiferentesseunieronenunaplataformacomn.Estaplataformaproporcionaaccesoaunaampliavariedaddemtodosdecomunicacinalternativosynuevosquepermitenalaspersonasinteractuardirectamenteconotrasenformacasiinstantnea.
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Comunicaciones,para
qu?
Decidircmovestirsealconsultarenlnealascondicionesactualesdelclima.
Buscarelcaminomenoscongestionadohaciasu
destinoal
observar
videos
de
cmaras
Web
que
muestranelclimayeltrfico. Consultarsuestadodecuentabancarioypagar
electrnicamentelasfacturas. Recibiryenviarcorreoelectrnicoorealizaruna
llamadatelefnica
atravs
de
Internet
durante
el
almuerzoenunbarconserviciodeInternet. Obtenerinformacinsobrelasaludyconsejos
sobrenutricindepartedeexpertosdetodoelmundoycompartirenunforoesainformacino
tratamientos. Descargarnuevasrecetasytcnicasdecocinapara
crearcenasfabulosas. Enviarycompartirsusfotografas,videoshechos
encasayexperienciasconamigosoconelmundo.
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Comunicaciones,para
qu?
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Comunicaciones,para
qu?
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Comunicaciones,para
qu?
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Queslacomunicacin?Lacomunicacineselprocesomedianteelcualsetransmiteinformacindeunaentidadaotra.ReglasyProtocolos(dependendelcontexto)
Algunosde
los
protocolos
que
rigen
con
xito
las
comunicacioneshumanasson:
Unemisoryunreceptoridentificados
Mtodode
comunicacin
acordado
(en
persona,
telfono,carta,fotografa)
Idiomaygramticacomn
Velocidadymomento
de
entrega
Requisitosdeconfirmacinoacusederecibo
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Calidadde
comunicacin
Sedeterminaqueunacomunicacinentrepersonas
esexitosa
cuando
el
significado
del
mensaje
entendidoporelreceptoreselmismoqueelplaneadoporelemisor.
Seusa
el
mismo
criterio
bsico
para
juzgar
el
xito
enlasredesdedatos.Sinembargo,debidoaqueunmensajesetrasladaporlared,muchosfactorespuedenevitarqueelmensajelleguealreceptorodistorsionar
el
significado
planeado.
Estos
factores
puedenserexternosointernos.
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Factoresexternos
Relacionadosconlacomplejidaddelaredyconelnmerodedispositivosquedebecruzarunmensajealolargo
de
la
ruta
asu
destino
final
eincluyen:
Lacalidaddelarutaentreelemisoryelreceptor Elnmerodevecesqueelmensajetienequecambiar
deforma
Elnmerodevecesqueelmensajesetienequevolver
adirigiroaconsiderar Lacantidaddemensajesquesetransmitendeforma
simultneaen
la
red
de
comunicacin
Eltiempoqueseasignaparaunacomunicacinexitosa
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Factoresinternos
Estnrelacionadosconlanaturalezadelmensaje.
Losfactores
internos
que
afectan
la
comunicacin
exitosaenlaredson:
Eltamaodelmensaje
Lacomplejidaddelmensaje
Laimportanciadelmensaje
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Comunicacinatravs
de
redes
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Elementosde
una
red
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Conexionesde
red
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Tiposde
redes
TecnologadetransmisinRedes
de
difusin
(mantienen
un
solo
canal
de
comunicacin)
Redespuntoapunto(muchasconexionesentre
paresindividuales)
EscalaLan
WanMan
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Elementosde
una
red
Laspersonasgeneralmentebuscanenviaryrecibirdistintostiposdemensajesatravs
deaplicaciones
informticas;
estas
aplicacionesnecesitanserviciosparafuncionarenlared.Algunosdeestosserviciosincluyen:
World WideWeb,
correoelectrnico,
mensajerainstantneay
telefonaIP.Losdispositivosinterconectadosatravsdemediosparaproporcionarserviciossedebenregirporreglasoprotocolos
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Quson
los
protocolos?
Los protocolos son las reglas que utilizan los
dispositivos de red para comunicarse entre s.Actualmente, el estndar de networking es unconjunto de protocolos denominado TCP/IP(Protocolo de control de transmisin/Protocolo de
Internet). TCP/IP se utiliza en redes comerciales ydomsticas, siendo tambin el protocolo primariode Internet. Son los protocolos TCP/IP los queespecifican los mecanismos de formateo, de
direccionamiento y de enrutamiento que garantizanque nuestros mensajes sean entregados a losdestinatarios correctos.
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Envode
un
mensaje
instantneo
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Redes
convergentesRedquepermitequevoz,videoydatosutilicenlamismaredIPServicios
y
redes
mltiples
Eltelfono
tradicional,
la
radio,
la
televisin
ylas
redes
de
datos
informticos
tienen
supropiaversinindividualdeloscuatroelementosbsicosdelared.Enelpasado,cadaunodeestosserviciosrequeraunatecnologadiferenteparaemitirsusealdecomunicacinparticular.Adems,cadaserviciotenasupropioconjuntodereglasynormasparaasegurarlacomunicacinexitosadesusealatravsdeunmedioespecfico.
Redes
convergentes
Losavancesdelatecnologanospermitenconsolidarestasredesdiferentesenunaplataforma:unaplataformaquesedefinecomounaredconvergente.Elflujodevoz,vdeoydatosqueviajaatravsdelamismaredeliminalanecesidaddecrearymantener
redes
separadas.
En
una
red
convergente
todava
hay
muchos
puntos
de
contactoymuchosdispositivosespecializados,(porejemplo:computadoraspersonales,telfonos,televisores,asistentespersonalesyregistradorasdepuntosdeventaminoristas)perounasolainfraestructuraderedcomn.
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Redesmltiples
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Redesconvergentes
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Redesde
informacin
inteligente
El papel de la red est evolucionando. La plataforma decomunicaciones inteligentes del futuro ofrecer mucho ms que
conectividad bsica y acceso a las aplicaciones. La convergencia de losdiferentes tipos de redes de comunicacin en una plataformarepresenta la primera fase en la creacin de la red inteligente deinformacin. En la actualidad nos encontramos en esta fase deevolucin de la red. La prxima fase ser consolidar no slo los
diferentes tipos de mensajes en una nica red, sino tambin consolidarlas aplicaciones que generan, transmiten y aseguran los mensajes enlos dispositivos de red integrados. No slo la voz y el video setransmitirn mediante la misma red, sino que los dispositivos querealizan la conmutacin de telfonos y el broadcasting de videos sern
los mismos dispositivos que enrutan los mensajes en la red. Laplataforma de comunicaciones que resulta brinda una funcionalidad dealta calidad de las aplicaciones a un costo reducido.
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Arquitecturade
RedLas redes deben admitir una amplia variedad de
aplicaciones y servicios, as como tambin funcionar condiferentes tipos de infraestructuras fsicas. El trminoarquitectura de red, en este contexto, se refiere a lastecnologas que admiten la infraestructura y a losservicios y protocolos programados que puedentrasladar los mensajes en toda esa infraestructura.
Existen cuatro caractersticas bsicas que la arquitecturasubyacente necesita para cumplir con las expectativas delos usuarios:
tolerancia a fallas, escalabilidad, calidad del servicio y seguridad.
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Toleranciaafallas
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Escalabilidad
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CalidaddeServicio(QoS)mecanismodecontrolquepuededardiferenteprioridadadistintosusuariosoflujosdedatos,ogarantizarundeterminadonivelderendimientoaunflujo
dedatosdeacuerdoconsolicitudesdelprogramadeaplicacin.
Lastransmisionesdevozyvideoenvivorequierenunniveldecalidadconsistenteyunenvoininterrumpidoquenoeranecesarioparalasaplicacionesinformticas
tradicionales.
La
calidad
de
estos
servicios
se
midecontralacalidaddeexperimentarlamismapresentacindeaudioyvideoenpersona.Lasredesdevozyvideotradicionalesestndiseadasparaadmitiruntiponicode
transmisin,
y
por
lo
tanto
pueden
producir
un
nivelaceptabledecalidad.Losnuevosrequisitosparadarsoporteaestacalidaddeserviciosobreunaredconvergentecambialaformaenqueestndiseadasyse
implementanlas
arquitecturas
de
red.
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Seguridad
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Arquitecturaderedcontoleranciaa
fallas.Internet,ensuscomienzos,eraelresultadodeunainvestigacinrespaldadaporelDepartamentodeDefensadeEstadosUnidos
(DoD).Su
objetivo
principal
fue
tener
un
medio
de
comunicacin
quepudierasoportarladestruccindenumerosossitioseinstalacionesdetransmisinsininterrumpirelservicio.Estoimplicaquelatoleranciaafallaseraelfocoenelesfuerzoinicialdeltrabajodediseodeinternetwork.Losprimerosinvestigadoresderedobservaronlasredesdecomunicacinexistentes,queensuscomienzosseutilizabanparalatransmisindetrficodevoz,paradeterminarqupodahacerseparamejorarelniveldetoleranciaafallas.
Conmutacindecircuitos Conmutacindepaquetes
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Redesorientadasalaconexiny
conmutadaspor
circuitos
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Redessinconexinconmutadaspor
paquetes
(agrupacinlgicadeinformacincompuestaporinformacin
decontrolydats deusuario)
Lapremisa
para
este
tipo
de
redes
es
que
un
simple
mensajepuededividirseenmltiplesbloquesdemensajes.Losbloquesindividualesquecontieneninformacindedireccionamientoindicantantosupuntodeorigencomosudestinofinal.Conestainformacinintegrada,estosbloquesdemensajes,llamadospaquetes,sepuedenenviaratravsdela
redalo
largo
de
varias
rutas
yse
pueden
volver
a
unirenelmensajeoriginalalalcanzarsudestino.
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Arquitecturade
red
escalable
El hecho de que Internet se expanda a velocidad, sin afectar seriamente elrendimiento de usuarios individuales, es una funcin del diseo de los protocolosy de las tecnologas subyacentes sobre la cual se construye.
Internet, hecho de una coleccin de redes pblicas y privadas interconectadas,tiene una estructura jerrquica en capas para servicios de direccionamiento,designacin y conectividad. En cada nivel o capa de la jerarqua, los operadores dered individual mantienen relaciones entre pares con otros operadores en el mismonivel. Como resultado, el trfico de redes destinado para servicios regionales ylocales no necesita cruzar a un punto central para su distribucin. Los servicios
comunes se pueden duplicar en diferentes regiones, por ello mantienen fuera eltrfico de las redes backbone de alto nivel.
AunquenohayunaorganizacinnicaquereguleInternet,losoperadoresdemuchasderedesindividualesqueproporcionanconectividadaInternetcooperanparaseguirestndaresyprotocolosaceptados.
Laadherenciaalosestndarespermitealosfabricantesdehardwareysoftwareconcentrarseenlasmejorasdelproductoenreasderendimientoycapacidad,sabiendoquelosnuevosproductospuedenintegrarseymejorarlainfraestructuraexistente.
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Modelosdecomunicacin
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Elementosde
comunicacin
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ModeloOSI
Inicialmente, el modelo OSI fue diseado por laOrganizacin Internacional para la Estandarizacin (ISO,
International Organization for Standardization) paraproporcionar un esquema sobre el cual crear una suite deprotocolos de sistemas abiertos. La visin era que esteconjunto de protocolos se utilizara para desarrollar una
red internacional que no dependiera de sistemaspropietarios.Lamentablemente, la velocidad a la que fue adoptada laInternet con base en TCP/IP y la velocidad a la que se
expandi ocasionaron que el desarrollo y la aceptacin dela suite de protocolos OSI quedaran atrs
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Modelo
OSI
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ComparativadelmodeloOSIcon
TCP/IP
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Bloques
de
datos
en
los
modelos
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Servicios
capa
de
enlace
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Formato
de
datos
para
la
transmisin
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Conexin
de
servicios
a
los
medios
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Subcapas
de
enlace
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Estndares
para
la
capa
de
enlace
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Protocolos
Ethernet
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Tramas
Paquetes IP
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PaquetesIP
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Estructura
de
direccionamiento
IPAtomar encuenta: Cadadispositivodeunareddebedefinirseenformaexclusiva.
Lospaquetes
de
la
capa
de
red
seidentificanconunadireccinde
origenydestinoparaloshostsfinales.
Estasdireccionessonpatrones
binariosqueestnrepresentadosen
unnotacindecimalpunto. 10101100000100000000010000010100
Sera:172.16.4.20
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Direccin dered
Ladireccinderedesunamaneraestndardehacerreferenciaauna
red.
DentrodelrangodedireccinIPv4deunared,ladireccinmsbajasereservaparala
direccinde
red.
Esta
direccintieneun0paracadabitdehostenlaporcindehostdeladireccin.
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Direccin
de
broadcast Paraenviardatosatodosloshostsdeunared,unhostpuedeenviarunsolopaquete
dirigido
a
la
direccin
de
broadcastdelared.
Ladireccindebroadcastutilizaladireccinmsaltaenel
rangode
la
red.
sta
es
la
direccinenlacuallosbitsdelaporcindehostsontodos1.Paralared10.0.0.0con24bits
de
red,
la
direccin
de
broadcastsera10.0.0.255.Aestadireccinselaconocecomobroadcastdirigido.
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Direccin
de
hostCadadispositivofinal
requiereuna
direccin
nicaparaenviarunpaqueteadichohost.EnlasdireccionesIPv4,seasignanlosvaloresentrela
direccinde
red
yla
direccindebroadcastalosdispositivosendichared.
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EnrutamientoInterdominio sinClases(CIDR).
Siempresa200.3.25.0(claseC=>254direcciones)
mscaradesubredser255.255.255.0(o/24).
Senecesitadividirlareden8subredes=>nuevamscara/27
en binario 11111111.11111111.11111111.11100000,oen decimal punteado,
255.255.255.224.
Cadasubredtendr direccionespero direccionesparahosts(primerared/ultimabroadcast)
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unicast
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Broadcast
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multicast
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Clculo
de
direcciones
Ladivisinensubredespermitecrearmltiplesredeslgicasdeunnicobloquededirecciones.Comousamosunrouter paraconectarestasredes,cadainterfazenunrouter debetenerunIDnicodered.Cadanodoenese
enlaceestenlamismared.Creamoslassubredesutilizandounoomsdelosbits
delhost
como
bits
delared.
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Clculo de
direccionesFrmulaparacalcularsubredes
2n dondencorrespondealacantidaddebitsquesetomaronprestados.Eneste
ejemplo,el
clculo
es
as:
21 =2subredes
Cantidaddehosts
2n
2
donde
n
corresponde
a
la
cantidad
de
bits
para
hosts.
Laaplicacindeestafrmula,(27 2=126)
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Clculode
direcciones
para
dos
subredes
Direccin
IP
bin. /
Direccin
IP
dec.
1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
Mascara 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0
Direccin
de
subred
bin 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
Direccin
de
subred
bin
25
192 168 1 0
192 168 1 0
11000000 10101000 1 0
2n ,ncorrespondealacantidaddebitsquesetomaronprestados.21 =2subredesCantidad
de
hosts
2n 2dondencorrespondealacantidaddebitsparahosts.(27 2=126)
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Clculo
de
direcciones
para
tres
subredesbits nmeroRED Mascara 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 Redes 2 4 subredes
HOSTS Hosts 6 62 hosts255 255 192255
DireccinIPbin. 192 168 1 0
Direccindered:192.168.1.0Con62hosts:
bits nmero
Redes 2 4 subredes
Hosts 6 62 hosts
DIRRed
128 129 190 191
192 193 254 255
0 1 62 63
64 65 126 127
192 168 1 0
red hostinicio hostfinal broadcast
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Clculo
de
direcciones
para
seis
subredesDireccinIPbin. 192 168 1 0 bits nmeroRED Mascara 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 Redes 3 8 subredes
HOSTS Hosts 5 30 hosts255 255 224255
Direccindered:192.168.1.0Con30hosts:
bits nmero Subred
Redes 3 8 subredes 0
Hosts 5 30 hosts 1
2
3
4
5
6
7
DIRRed
192 193 222 223
224 225 254 255
128 129 158 159
160 161 190 191
64 65 94 95
96 97 126 127
0 1 30 31
32 33 62 63
192 168 1 0
red host
inicio host
final broadcast
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Protocolos
de
Transporte
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Encabezados
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Direccionamiento
de
puertos
Puertos
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Puertos
Puertos TCP
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PuertosTCP
Puertos udp
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Puertosudp
Puertos comunes
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Puertoscomunes
Encabezados
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Encabezados
Ethernet
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Ethernet
Inalmbricos
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Inalmbricos