UNIDAD 3
PROTOCOLO ORIENTADO A APLICACIONES DE SISTEMAS ABIERTOS
INTRODUCCIÓN
Las redes TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol), son un tema al que ha prestado más y más atención a lo largo de los últimos años. A medida que ha ido creciendo Internet, la gente se ha dado cuenta de la importancia del protocolo TCP/IP. Los exploradores Web, el correo electrónico y los chat Rooms son utilizados diariamente.
La principal virtud de TCP/IP es que está diseñada para enlazar computadoras de diferentes tipos, incluyendo computadoras, computadoras portátiles, minis y mainframes que ejecuten sistemas operativos distintos sobre redes de área local y redes de área extensa y, por lo tanto, permite la conexión de equipos distantes geográficamente. Internet se encuentra estrechamente unida a un sistema de protocolo de comunicación denominado TCP/IP que se utiliza para transferir datos en Internet además en muchas redes de área local.
QUE ES TCP/IP Y COMO FUNCIONA?
TCP/IP es el nombre de un protocolo de conexión de redes. Un protocolo es un conjunto de reglas a las que se tiene que atener todas las compañías y productos de software con él fin de que todos sus productos sean compatibles entre ellos, es un protocolo abierto, lo que significa que se publican todos los aspectos concretos del protocolo y cualquiera los puede implementar.
Está diseñado para ser un componente de una red, principalmente la parte del software. Todas las partes del protocolo tienen unas tareas asignadas como enviar correo electrónico, proporcionar un servicio de acceso remoto, transferir ficheros, asignar rutas a los mensajes o gestionar caídas de la red.
También transfiere datos mediante el ensamblaje de bloque de datos en paquetes. Cada paquete comienza con una cabecera que contiene información de control, tal como la dirección del destino, seguida de los datos. Cuando se envía un archivo a través de la red, su contenido se envía utilizando una serie de paquetes diferentes.
ARQUITECTURA DE NIVELES DE TCP / IP
Cuando se diseño TCP/IP los comités establecidos para crear la familia de protocolos consideraron todos los servicios que se tenían que proporcionar.
La distribución por niveles se utiliza en muchos sistemas de software; una referencia común es la arquitectura ideal del protocolo de conexión de redes desarrollada por la International Organization for Standardization, denominada ISO, aunque en realidad debería decir IOS, ISO desarrollo el modelo de referencia Open Systems Interconnection (OSI), o Interconexión de Sistemas abiertos que consta de siete niveles.
APLICACION
PRESENTACION
SESION
TRANSPORTE
RED
ENLACE DE DATOS
FISICO
El modelo de referencia OSI se desarrollo para aislar los componentes comunes del sistema del software en niveles. Cada nivel es independiente del resto.
Cada nivel en el modelo de referencia OSI tiene una tarea especifica que desempeñar. El objetivo de una arquitectura por niveles es agrupar servicios afines, a la vez que conseguir que sean independientes de los demás. Las tareas son un poco abstractas, porque el modelo OSI es simplemente eso, un modelo. No está diseñado para ser un modelo real, sino un modelo para que lo sigan sistemas como TCP/IP.
El enfoque OSI por niveles es el que utiliza TCP/IP, aunque con una ligera modificación. Los niveles son similares, aunque agrupa varios de los niveles OSI en un único nivel. Esto se realiza principalmente porque era el mejor método de implementar los servicios TCP/IP.
Una condición que se necesita para permitir que la arquitectura por niveles funcione adecuadamente es que cada nivel debe saber lo que recibe de un nivel por encima o por debajo. Para simplificar esta tarea, cada nivel añade un bloque de datos al principio y al final del mensaje que indica que nivel está implicado, además del resto de información que los otros niveles y la máquina que lo va a recibir necesitan para manejar el mensaje de forma adecuada. Los datos dentro del mensaje se ignoran. Esto se denomina encapsulación, ya que cada nivel añade una cápsula de información en torno a los datos originales.
LOS COMPONENTES DE TCP/IP
Todos estos servicios conforman TCP/IP, creando un protocolo potente y eficaz de red. Los diferentes protocolos dentro de TCP/IP se mantienen de forma regular por un conjunto de estándares que son parte de la organización de Internet.
Los protocolos de transporte controlan el movimiento de datos entre dos maquinas.
« TCP (Transmission Control Protocol). Protocolo de Control de Transmisión. Un servicio basado en una conexión, lo que significa que las máquinas que envían y reciben datos están conectadas y se comunican entre ellas en todo momento.
« UDP (User Datagram Protocol). Protocolo de Datagramas a nivel de Usuario. Un servicio sin conexión, lo que significa que los datos se envían o reciben estén en contacto entre ellas.
Los protocolos de rutas gestionan el direccionamiento de los datos y determinan el mejor medio de llegar al destino. También pueden gestionar la forma en que se dividen los mensajes extensos y se vuelven a unir en el destino.
COMANDOS
Ping
PING: Diagnostica la conexión entre la red y una dirección IP remota
ping -t [IP o host]
ping -l 1024 [IP o host]
La opción –t permite hacer pings de manera continua, para detenerlo pulsar Ctrl-C.
Este comando también es útil para generar una carga de red, especificando el tamaño del paquete con la opción –l y el tamaño del paquete en bytes.
Tracert
TRACERT: Muestra todas las direcciones IP intermedias por las que pasa un paquete entre el equipo local y la dirección IP especificada.
tracert [@IP o nombre del host]
tracert -d [@IP o nombre del host]
Este comando es útil si el comando ping no da respuesta, para establecer cual es el grado de debilidad de la conexión.
IpConfig
IPCONFIG: Muestra o actualiza la configuración de red TCP/IP
ipconfig /all [/release [tarjeta]] [/renew [tarjeta]] /flushdns /displaydns /
registerdns [-a] [-a] [-a]
Este comando ejecutado sin ninguna opción, muestra la dirección IP activa, la máscara de red así como la puerta de enlace predeterminada al nivel de las interfaces de red conocidas en el equipo local.
ROUTE: Muestra o modifica la tabla de enrutamiento
ROUTE [-f] [comando [destino] [MASK mascara de red] [puerto de enlace]
-f Borra de las tablas de enrutamiento todas las entradas de las puertas de enlace. Utilizada conjuntamente con otro comando, las tablas son borradas antes de la ejecución del comando.
-p Vuelve persistente la entrada en la tabla después de reiniciar el equipo.
Comando especifica uno de los cuatro comandos siguientes:
DELETE: borra una ruta.
PRINT: Muestra una ruta.
ADD: Agrega una ruta.
CHANGE: Modifica una ruta existente.
Destino: Especifica el host.
MASK: Si la clave MASK está presente, el parámetro que sigue es interpretado como el parámetro de la máscara de red.
Máscara de red: Si se proporciona, especifica el valor de máscara de subred asociado con esta ruta. Si no es así, éste toma el valor por defecto de 255.255.255.255.
Puerta de enlace: Especifica la puerta de enlace.
METRIC: Especifica el coste métrico para el destino.
ARP: Resolución de direcciones IP en direcciones MAC. Muestra y modifica las tablas de traducción de direcciones IP a direcciones Físicas utilizadas por el protocolo de resolución de dirección (ARP).
ARP -s adr_inet adr_eth [adr_if]
ARP -d adr_inet [adr_if]
ARP -a [adr_inet] [-N adr_if]
-a Muestra las entradas ARP activas interrogando al protocolo de datos activos. Si adr_inet es precisado, únicamente las direcciones IP y Físicas del ordenador especificado son mostrados. Si más de una interfaz de red utiliza ARP, las entradas de cada tabla ARP son mostradas.
-g Idéntico a –a.
adr_inet Especifica una dirección Internet.
-N adr_if Muestra las entradas ARP para la interfaz de red especificada por adr_if.
-d Borra al host especificado por adr_inet.
-s Agrega al host y relaciona la dirección Internet adr_inet a la Física adr_eth. La dirección Física está dada bajo la forma de 6 bytes en hexadecimal separados por guiones. La entrada es permanente.
adr_eth Especifica una dirección física.
adr_if Precisado, especifica la dirección Internet de la interfaz cuya tabla de traducción de direcciones debería ser modificada. No precisada, la primera interfaz aplicable será utilizada.
NBTSTAT: Actualización del caché del archivo Lmhosts. Muestra estadísticas del protocolo y las conexiones TCP/IP actuales utilizando NBT (NetBIOS en TCP/IP).
NBTSTAT [-a Nom Remoto] [-A dirección IP] [-c] [-n] [-r] [-R] [-s] [S] [intervalo]
-a (estado de la tarjeta) Lista la tabla de nombres del equipo remoto (nombre conocido).
-A (estado de la tarjeta) Lista la tabla de nombres del equipo remoto (dirección IP)
-c (caché) Lista el caché de nombres remotos incluyendo las direcciones IP.
-n (nombres) Lista los nombres NetBIOS locales.
-r (resueltos) Lista de nombres resueltos por difusión y vía WINS.
-R (recarga) Purga y recarga la tabla del caché de nombres remotos.
-S (sesión) Lista la tabla de sesiones con las direcciones de destino IP.
-s (sesión) Lista la tabla de sesiones establecidas convirtiendo las direcciones de destino IP en nombres de host a través del archivo host.
Un ejemplo:
nbtstat -A @IP
Este comando devuelve el nombre NetBIOS, nombre del sistema, los usuarios conectados…del equipo remoto.
TELNET
telnet <IP o host>
telnet <IP o host> <port TCP>
El comando telnet permite acceder en modo Terminal (Pantalla pasiva) a un host remoto. Este también permite ver si un cualquier servicio TCP funciona en un servidor remoto especificando después de la dirección IP el número de puerto TCP.
De este modo podemos verificar si el servicio SMTP, por ejemplo, funciona en un servidor Microsoft Exchange, utilizando la dirección IP del conector SMTP y luego 25 como número de puerto. Los puertos más comunes son:
ftp (21),
telnet (23),
smtp (25),
www (80),
kerberos (88),
pop3 (110),
nntp (119)
et nbt (137-139).
HOSTNAME: Muestra el nombre del equipo
FTP: Cliente de Descarga de archivos
ftp –s:<file>
-s : esta opción permite ejecutar un FTP en modo batch: especifica un archivo textual conteniendo los comandos FTP.
PROTOCOLO DE APLICACIÓN ISO
Modelo ISO/OSI
En 1977, la Organización Internacional de Estándares (ISO) (International Standards Organization), integrada por industrias representativas del medio, creó un subcomité para desarrollar estándares de comunicación de datos que promovieran la accesibilidad universal y una interoperabilidad entre productos de diferentes fabricantes.
El resultado de estos esfuerzos es el Modelo de Referencia Interconexión de Sistemas Abiertos (Open System Interconnection model) OSI.
Modelo OSI es un lineamiento funcional para tareas de comunicaciones y, por consiguiente, no especifica un estándar de comunicación para dichas tareas. Sin embargo, muchos estándares y protocolos cumplen con los lineamientos del Modelo OSI.
Como se mencionó anteriormente, OSI nace de la necesidad de uniformizar los elementos que participan en la solución del problema de comunicación entre equipos de cómputo de diferentes fabricantes.
Estos equipos presentan diferencias en:
1. Procesador Central.
2. Velocidad.
3. Memoria.
4. Dispositivos de Almacenamiento.
5. Interfaces para Comunicaciones.
6. Códigos de caracteres.
7. Sistemas Operativos.
Estas diferencias propician que el problema de comunicación entre computadoras no tenga una solución simple.
Dividiendo el problema general de la comunicación, en problemas específicos, facilitamos la obtención de una solución a dicho problema.
Esta estrategia establece dos importantes beneficios:
Mayor comprensión del problema.
La solución de cada problema específico puede ser optimizada individualmente. Este modelo persigue un objetivo claro y bien definido:
Formalizar los diferentes niveles de interacción para la conexión de computadoras habilitando así la comunicación del sistema de cómputo independientemente del:
1. Fabricante.
2. Arquitectura.
3. Localización.
4. Sistema Operativo.
Cómo funciona el Modelo ISO/OSI
Hoy en día, el modelo OSI es el más ampliamente utilizado para guiar un entorno de red. Cuando los fabricantes de diseño de nuevos productos, que referencia el modelo OSI de conceptos sobre la manera en que los componentes de la red debería funcionar.El modelo OSI define las normas para:
1. La forma en que los dispositivos se comunican entre sí.
2. Los medios utilizados para informar a los dispositivos para enviar los datos y cuándo no para transmitir datos.
3. Los métodos que se asegura de que los dispositivos tienen un caudal de datos correctos
4. Los medios utilizados para garantizar que los datos se pasa a, y recibida por el destinatario.
5. La manera en que los medios de transmisión física es organizado y conectado.
El modelo OSI se compone de siete capas que se presentan como una pila. Datos que se transmite a través de la red se mueve a través de cada capa.
Las siete capas del modelo OSI son los siguientes:
Capa 1 - Física
Capa 2 - de Enlace de Datos
Capa 3 - de Red
Capa 4 - de Transporte
Capa 5 - de Sesión
Capa 6 - de Presentación
Capa 7 - de Aplicación
Cada capa del modelo OSI tiene sus propias funciones únicas. El proceso de envío de datos se inició normalmente en la capa de aplicación, se envía a través de la pila a la capa física y, a continuación, a través de la red al destinatario. Los datos se reciben en la capa física, y el paquete de datos se transmite luego a la pila a la capa de aplicaciones.
La función del modelo OSI es estandarizar la comunicación entre equipos para que diferentes fabricantes puedan desarrollar productos (software o hardware) compatibles (siempre y cuando sigan estrictamente el modelo OSI).
Siguiendo el esquema de este modelo se crearon numerosos protocolos, por ejemplo X.25, que durante muchos años ocuparon el centro de la escena de las comunicaciones informáticas. El advenimiento de protocolos más flexibles donde las capas no están tan demarcadas y la correspondencia con los niveles no era tan clara puso a este esquema en un segundo plano. Sin embargo es muy usado en la enseñanza como una manera de mostrar cómo puede estructurarse una "pila" de protocolos de comunicaciones.
El modelo en sí mismo no puede ser considerado una arquitectura, ya que no especifica el protocolo que debe ser usado en cada capa, sino que suele hablarse de modelo de referencia. Este modelo está dividido en siete capas:
(Capa 1) Capa Física
La Capa Física del modelo de referencia OSI es la que se encarga de las conexiones físicas de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico (medios guiados: cable coaxial, cable de par trenzado, fibra óptica y otros tipos de cables; medios no guiados: radio, infrarrojos, microondas, láser y otras redes inalámbricas); características del medio (p.e. tipo de cable o calidad del mismo; tipo de conectores normalizados o en su caso tipo de antena; etc.) y la forma en la que se transmite la información (codificación de señal, niveles de tensión/intensidad de corriente eléctrica, modulación, tasa binaria, etc.)
Es la encargada de transmitir los bits de información a través del medio utilizado para la transmisión. Se ocupa de las propiedades físicas y características eléctricas de los diversos componentes; de la velocidad de transmisión, si ésta es uni o bidireccional (símplex, dúplex o full-dúplex). También de aspectos mecánicos de las conexiones y terminales, incluyendo la interpretación de las señales eléctricas/electromagnéticas.
Como resumen de los cometidos de esta capa, podemos decir que se encarga de transformar un paquete de información binaria en una sucesión de impulsos adecuados al medio físico utilizado en la transmisión. Estos impulsos pueden ser eléctricos (transmisión por cable), electromagnéticos (transmisión Wireless) o luminosos (transmisión óptica). Cuando actúa en modo recepción el trabajo es inverso, se encarga de transformar estos impulsos en paquetes de datos binarios que serán entregados a la capa de enlace.
Sus principales funciones se pueden resumir como:
1. Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la comunicación: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232), coaxial, guías de onda, aire, fibra óptica.
2. Definir las características materiales (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión) que se van a usar en la transmisión de los datos por los medios físicos.
3. Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico).
4. Transmitir el flujo de bits a través del medio. Página 04
5. Manejar las señales eléctricas/electromagnéticas
6. Especificar cables, conectores y componentes de interfaz con el medio de transmisión, polos en un enchufe, etc.
7. Garantizar la conexión (aunque no la fiabilidad de ésta).
(Capa 2) Capa de enlace de datos
Puede decirse que esta capa traslada los mensajes hacia y desde la capa física a la capa de red. Especifica cómo se organizan los datos cuando se transmiten en un medio particular. Esta capa define como son los cuadros, las direcciones y las sumas de control de los paquetes Ethernet.
La capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico, de la topología de la red, del acceso a la red, de la notificación de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo.
Los Switches realizan su función en esta capa.
Además del direccionamiento local, se ocupa de la detección y control de errores ocurridos en la capa física, del control del acceso a dicha capa y de la integridad de los datos y fiabilidad de la transmisión. Para esto agrupa la información a transmitir en bloques, e incluye a cada uno una suma de control que permitirá al receptor comprobar su integridad. Los datagramas recibidos son comprobados por el receptor. Si algún datagrama se ha corrompido se envía un mensaje de control al remitente solicitando su reenvío.
La capa de enlace puede considerarse dividida en dos subcapas:
Control lógico de enlace LLC: define la forma en que los datos son transferidos sobre el medio físico, proporcionando servicio a las capas superiores.
Control de acceso al medio MAC: Esta subcapa actúa como controladora del hardware subyacente (el adaptador de red). De hecho el controlador de la tarjeta de red es denominado a veces "MAC driver", y la dirección física contenida en el hardware de la tarjeta es conocida como dirección. Su principal consiste en arbitrar la utilización del medio físico para facilitar que varios equipos puedan competir simultáneamente por la utilización de un mismo medio de transporte. El mecanismo CSMA/CD ("Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection") utilizado en Ethernet es un típico ejemplo de esta subcapa.
(Capa 3) Capa de red
El cometido de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aun cuando ambos no estén conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan en castellano encaminadores, aunque es más frecuente encontrar el nombre inglés routers y, en ocasiones enrutadores. Página 05
Adicionalmente la capa de red lleva un control de la congestión de red, que es el fenómeno que se produce cuando una saturación de un nodo tira abajo toda la red (similar a un atasco en un cruce importante en una ciudad grande). La PDU de la capa 3 es el paquete.
Los routers trabajan en esta capa, aunque pueden actuar como switch de nivel 2 en determinados casos, dependiendo de la función que se le asigne. Los firewalls actúan sobre esta capa principalmente, para descartar direcciones de máquinas.
En este nivel se realiza el direccionamiento lógico y la determinación la ruta de los datos hasta su receptor final.
(Capa 4) Capa de transporte
Esta capa se ocupa de garantizar la fiabilidad del servicio, describe la calidad y naturaleza del envío de datos. Esta capa define cuando y como debe utilizarse la retransmisión para asegurar su llegada. Para ello divide el mensaje recibido de la capa de sesión en trozos (datagramas), los numera correlativamente y los entrega a la capa de red para su envío.
Durante la recepción, si la capa de Red utiliza el protocolo IP, la capa de Transporte es responsable de reordenar los paquetes recibidos fuera de secuencia. También puede funcionar en sentido inverso multiplexando una conexión de transporte entre diversas conexiones de datos. Este permite que los datos provenientes de diversas aplicaciones compartan el mismo flujo hacia la capa de red.
Un ejemplo de protocolo usado en esta capa es TCP, que con su homólogo IP de la capa de Red, configuran la suite TCP/IP utilizada en Internet, aunque existen otros como UDP, que es una capa de transporte utilizada también en Internet por algunos programas de aplicación.
En resumen, podemos definir a la capa de transporte como:
Capa encargada de efectuar el transporte de los datos (que se encuentran dentro del paquete) de la máquina origen a la de destino, independizándolo del tipo de red física que se esté utilizando. La PDU de la capa 4 se llama Segmentos.
(Capa 5) Capa de sesión
Esta capa establece, gestiona y finaliza las conexiones entre usuarios (procesos o aplicaciones) finales. Ofrece varios servicios que son cruciales para la comunicación, como son:
Control de la sesión a establecer entre el emisor y el receptor (quién transmite, quién escucha y seguimiento de ésta).
Control de la concurrencia (que dos comunicaciones a la misma operación crítica no se efectúen al mismo tiempo).
Mantener puntos de verificación (checkpoints), que sirven para que, ante una interrupción de transmisión por cualquier causa, la misma se pueda reanudar desde el último punto de verificación en lugar de repetirla desde el principio. Página 06
Por lo tanto, el servicio provisto por esta capa es la capacidad de asegurar que, dada una sesión establecida entre dos máquinas, la misma se pueda efectuar para las operaciones definidas de principio a fin, reanudándolas en caso de interrupción. En muchos casos, los servicios de la capa de sesión son parcial o totalmente prescindibles.
En conclusión esta capa es la que se encarga de mantener el enlace entre los dos computadores que estén transmitiendo datos de cualquier índole.
(Capa 6) Capa de presentación
El objetivo de la capa de presentación es encargarse de la representación de la información, de manera que aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres (ASCII, Unicode, EBCDIC), números (little-endian tipo Intel, big-endian tipo Motorola), sonido o imágenes, los datos lleguen de manera reconocible.
Esta capa es la primera en trabajar más el contenido de la comunicación que el cómo se establece la misma. En ella se tratan aspectos tales como la semántica y la sintaxis de los datos transmitidos, ya que distintas computadoras pueden tener diferentes formas de manejarlas.
Esta capa también permite cifrar los datos y comprimirlos. En pocas palabras es un traductor.
Por todo ello, podemos resumir la definición de esta capa como aquella encargada de manejar la estructura de datos abstracta y realizar las conversiones de representación de los datos necesarias para la correcta interpretación de los mismos.
(Capa 7) Capa de aplicación
Esta capa describe como hacen su trabajo los programas de aplicación (navegadores, clientes de correo, terminales remotos, transferencia de ficheros etc.). Esta capa implementa la operación con ficheros del sistema. Por un lado interactúan con la capa de presentación y por otro representan la interfaz con el usuario, entregándole la información y recibiendo los comandos que dirigen la comunicación.
Algunos de los protocolos utilizados por los programas de esta capa son HTTP, SMTP, POP, IMAP etc.
CONCLUSIÓN
El protocolo TCP/IP ha sido de vital importancia para el desarrollo de las redes de comunicación sobre todo para Internet. El ritmo de expansión de Internet es una consecuencia de estos protocolos, sin los cuales, conectar redes de distintas naturalezas hubiera sido mucho más difícil, por no decir imposible. Así pues, podemos decir que los protocolos fueron y son el motor necesario para que las redes en general, e Internet en particular, se mejoren y se pueda lograr una buena vía de información, por así decirlo. No solamente el protocolo TCP/IP ha sido y será de gran importancia, también lo es el modelo OSI, ya que una de las necesidades más indispensables de un sistema de comunicaciones es el establecimiento de protocolos y claramente de estándares, sin ellos sólo podrían comunicarse entre sí equipos del mismo fabricante y que usaran la misma tecnología. Aunque existen otros modelos, en la actualidad la mayoría de los fabricantes de redes relacionan sus productos con el modelo OSI, especialmente cuando desean enseñar a los usuarios cómo utilizar sus productos. Los fabricantes consideran que es la mejor herramienta disponible para enseñar cómo enviar y recibir datos a través de una red. El modelo de referencia OSI permite que los usuarios vean las funciones de red que se producen en cada capa. Es un modelo entendible para los usuarios. Además del que es el más conocido y en el que se hace más énfasis.
REFERENCIAS ELECTRONICAS
http://es.kioskea.net/contents/282-tcp-ip
http://docs.oracle.com/cd/E19957-01/820-2981/ipov-10/index.html
http://www.mcgraw-hill.es/bcv/guide/capitulo/8448199766.pdf
http://es.slideshare.net/b3rmud3z/protocolos-de-las-capas-del-modelo-osi-13386230
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