A comienzos de 1980 se produjo un importante aumento en el tamaño de las redes. Las compañías que utilizaban computadoras advirtieron que podían ahorrar dinero y ganar productividad usando la tecnología de red . Una vez instaladas las primeras redes se expandieron rápidamente a medida que se introducían nuevas tecnologías y productos. A mediados de los 80 comenzaron a generar dificultades. Se hacia cada vez mas dificultoso que redes con distintas especificaciones e implementaciones se comunicasen entre si.
Las compañías sintieron la necesidad de salir del sistema de redes" propietario", es decir es la propiedad de aquellos que lo habían desarrollado y por lo tanto eran los que controlaban sus licencias y sus costo.
En computación "propietario" es lo contrario de abierto. Propietario significa que una compañía o grupo de compañías controla el uso de la tecnología Abierto significa que la tecnología esta disponible para todo publico. Para solucionar el problema de las redes que eran incompatibles para comunicarse entre si, la organización mundial de estandarizacion (ISO) investigo los distintos esquemas de redes y como resultado creo un modelo que permitió a los proveedores construir redes compatibles entre ellas ISO investigo los distintos esquemas de redes y como resultado creo un modelo que permitió a los proveedores construir redes compatibles entre ellas.
El modelo de referencia OSI publicado en 1984 creo un modelo con un esquema que definia los standares que aseguraban la compatibilidad e interoperabilidad entre los distintos tipos de redes producidos por las empresas alrededor del mundo.
El modelo OSI se considera como la mejor herramienta para comprender como se envian y reciven datos en una red
En síntesis este modelo describe como lo datos viajan desde un programa de aplicación por ejemplo una hoja de calculo a través de la red hacia otra aplicación en otra computadora.
Las ventajas del modelo OSI son:
A) Reducción de la complejidad al dividir la tarea de enviar y recibir datos en partes mas pequeñas.
B) Estandarización de las fases lo que lleva a un sistema abierto que permite que muchos fabricantes realizen desarrollo y soporte.
Capas
Resultaría una tarea muy complicada escribir un solo paquete de software que lleve adelante todos los pasos requeridos para las comunicaciones entre 2 computadoras. Aparte de tener que enfrentar distintas arquitecturas de hardware, tan solo la estructura del código para todas las aplicaciones que uno deseara resultaría en un programa excesivamente grande para ejecutar y mantener.
El modelo OSI resolvio este problema dividiendo todos estos requisitos en grupos de la misma forma que un programador divide el código en secciones lógicas. Con las comunicaciones de los sistemas abiertos los grupos resultaron bastante obvios. Un grupo se ocuparía del transporte de los datos otro del fraccionamiento y empaquetamiento de los mensajes y otro de las aplicaciones del usuario final. Cada grupo es lo que se llama capa.
Capa física
Capa de vinculo de datos o capa de datos
De acuerdo con la norma OSI proporciona el control de la capa física y detecta y corrige los errores que pudieran ocurrir. Es decir que en la practica es la responsable de la corrección de los errores ocurridos durante la transmisión de los datos. Esta capa soluciona las interferencias ocurridas en las señales cuando son transmitidas por los medios físicos. estas interferencias ocurren por diversos motivos que van desde la acción de campos electromagnéticos hasta los rayos cósmicos. Esta capa define el formato de los datos para la transmisión y el modo de acceso al control de la capa física. Para lograr este objetivo arma bloques de información llamados paquetes o tramas a los que agrega la dirección de la capa de enlace que no es ni mas ni menos que la dirección MAC (dirección de la placa de red (Media Access Control)).
Capa de red
Proporciona el enroutamiento físico de los datos determinando la ruta que seguirán los datos entre dos host. Es el tercer nivel del modelo OSI y su misión es conseguir que los datos lleguen desde el origen al destino aunque no tengan conexión directa. El crecimiento de Internet ha incrementado el numero de usuarios que acceden a información alrededor del mundo y esta capa se encarga de su conectividad.
Su tarea consiste en interconectar distintas sub redes, encaminar los paquetes de datos y realizar un control de congestión .
172.16.12.14 rango de red
172.16.12..15 Broadcast
172.16.12.16 Red
172.16.12.17 rango de red
172.16.12.30 rango de red
172.16.12.31 Broadcast
172.16.12.32 Red
172.16.12.33 rango de red
172.16.12.46 rango de red
172.16.12.47 Broadcast
172.16.12.48 Red
172.16.12.49 rango de red
172.16.12.62 rango de red
172.16.12.63 Broadcast
172.16.12.64 Red
172.16.12.65 rango de red
172.16.12.78 rango de red
172.16.12.79 Broadcast
172.16.12.80 Red
172.16.12.81 rango de red
172.16.12.94 rango de red
172.16.12.95 Broadcast
172.16.12.96 Red
172.16.12.96 rango de red
172.16.12.110 rango de red
172.16.12.111 Broadcast
172.16.12.112 Red
172.16.12.113 rango de red
172.16.12.126 rango de red
172.16.12.127 Broadcast
172.16.12.128 Red
172.16.12.129 rango de red
172.16.12.142 rango de red
172.16.12.143 Broadcast
172.16.12.144 Red
172.16.12.145 rango de red
172.16.12.158 rango de red
172.16.12.159 Broadcast
172.16.12.160 Red
172.16.12.161 rango de red
172.16.12.174 rango de red
172.16.12.175 Broadcast
172.16.12.176 Red
172.16.12.177 rango de red
172.16.12.190 rango de red
172.16.12.191 Broadcast
172.16.12.192 Red
172.16.12.193 rango de red
172.16.12.206 rango de red
172.16.12.207 Broadcast
172.16.12.208 Red
172.16.12.177 rango de red
172.16.12.190 rango de red
172.16.12.191 Broadcast
172.16.12.224 Red
172.16.12.225 rango de red
172.16.12.238 rango de red
172.16.12.239 Broadcast
172.16.12.240 Red
La capa física se ocupa de los medios mecánicos, eléctricos, funcionales y de procedimientos que se requieren para la transmisión de datos, de acuerdo con la definición del modelo OSI. Algunas características como los niveles de tensión, sincronizacion, frecuencia, distancia máxima de transmisión, conectores físicos y otros atributos similares son definidos por esta capa. El estándar que define estas características es el llamado ethernet.
Capa de vinculo de datos o capa de datos
De acuerdo con la norma OSI proporciona el control de la capa física y detecta y corrige los errores que pudieran ocurrir. Es decir que en la practica es la responsable de la corrección de los errores ocurridos durante la transmisión de los datos. Esta capa soluciona las interferencias ocurridas en las señales cuando son transmitidas por los medios físicos. estas interferencias ocurren por diversos motivos que van desde la acción de campos electromagnéticos hasta los rayos cósmicos. Esta capa define el formato de los datos para la transmisión y el modo de acceso al control de la capa física. Para lograr este objetivo arma bloques de información llamados paquetes o tramas a los que agrega la dirección de la capa de enlace que no es ni mas ni menos que la dirección MAC (dirección de la placa de red (Media Access Control)).
Capa de red
Proporciona el enroutamiento físico de los datos determinando la ruta que seguirán los datos entre dos host. Es el tercer nivel del modelo OSI y su misión es conseguir que los datos lleguen desde el origen al destino aunque no tengan conexión directa. El crecimiento de Internet ha incrementado el numero de usuarios que acceden a información alrededor del mundo y esta capa se encarga de su conectividad.
Su tarea consiste en interconectar distintas sub redes, encaminar los paquetes de datos y realizar un control de congestión .
Capa de transporte
Según el modelo OSI "Esta diseñada para transferencia transparente de daros del extremo fuente de un sistema abierto al extremo destino de un sistema abierto". La capa de transporte establece mantiene y termina la comunicación entre dos maquinas. La capa de transporte verifica que los datos enviados sean los recibidos y en caso de error es la encargada de realizar el reenvió de datos. Esta capa segmenta los datos desde el sistema que envía el emisor y también rearma los datos que recibe. Es decir que cuando se transmiten grandes archivos la capa de transporte lo divide en pequeños segmentos a fin de si hubiera problemas en la transmisión estos no afecten a la totalidad del archivo y realiza el proceso inverso con los datos que recibe. La frontera entre la capa de transporte y la capa de sesión (mas alta) puede pensarse como el limite entre los protocolos de las aplicaciones y los protocolos del flujo de datos. Esta capa evita que las capas superiores deban ocuparse de los detalles del transporte de datos.
Capa de sesión
Esta involucrada en la coordinación de las comunicaciones entre diferentes aplicaciones. Organiza y sincroniza el intercambio de datos de los procesos de las aplicaciones, en forma simplificada puede pensarse como una capa de control y sincronizacion. Por ejemplo en los servidores web hay muchos usuarios y por lo tanto muchos procesos de sincronizacion al mismo tiempo. Es importante mantener el control sobre cada usuario.
Capa de presentación
Las tareas de las capas inferiores es dar el formato de datos para cada aplicación. La capa de presentación convierte los datos de la aplicación a un formato común conocido como forma canónica (canon = ley) es decir que esta capa procesa y convierte los datos provenientes de la capa de aplicación (superior) a un formato útil para las capas inferiores.En esta capa se pierden los formatos de los archivos de la capa de aplicación incluso los formatos de carácter ASCII.
Esta capa hace lo contrario para los datos de llegada, es decir, convierte los datos de llegada al formato especifico de cada aplicación.
Capa de aplicación
Es la interfaz del sistema OSI con el usuario final, es allí donde los datos se despliegan en las distintas aplicaciones, como por ejemplo los programas de las redes sociales, los navegadores, el correo electrónico,etc. En sentido contrario la capa de aplicación envía los datos del usuario a las capas inferiores
Encapsulación
Este paquete completo se emcapsula dentreo una trama cuando pasa a la capa 2. El hecho de encapsular quiere decir que todo el contenido de capa 3 sera puesto en una trama en la cual se agrega un encabezado (inicio de trama) y un trailer (fin de trama) (ver figura).
La trama la cual se pondrá el paquete es dependiente del medio físico por el cual se valla a enviar. Si se enviara por cable se puede encapsular en una trama ethernet o si el medio escogido es el aire se puede optar por encapsular en una trama 802.11 (wi fi).
Una vez que se tenga la información de todas las capas puestas en la trama estas se convierten en bits y son enviadas por el medio físico correspondiente en forma de:
- Pulsos eléctricos(cableado)
- Pulsos de luz (fibra óptica)
- Ondas electromagneticas (wi fi).
A medida que el mensaje viaja por la red desde el origen hasta el destino pasa por múltiples dispositivos como routers, switches, cortafuegos (firewalls) y puertos entre otros. Cada uno de estos dispositivos des encapsula la trama entrante para encontrar la información que le interesa según su propio funcionamiento. El router des encapsulara hasta la capa 3 ya que le interesa ver la dirección IP de origen y de destino, mientras que el switch solamente abrirá la trama hasta determinar la dirección de la capa 2 y volverá a encapsular nuevamente para realizar la conmutación.
El modelo TCP/IP
El modelo TCP/IP es la combinación de dos protocolos individuales el protocolo TCP (Transmission Control Protocol) y el IP (Internet Protocol). Al igual que el modelo OSI el modelo TCP/IP esta dividido en capas cada una de las cuales cumple una función especifica en la comunicación entre dos host.
Los componentes o capas de la pila TCP/IP son los siguientes:
-La capa de acceso a la red: Cubre los mismos procesos que las capas física y de enlace de datos del modelo OSI dado que ambos modelos TCP/IP y OSI fueron desarrollados por diferentes organizaciones y existe cierta correspondencia entre las capas de cada una. Debido a esta correspondencia es que muchas veces se modifica el modelo TCP/IP reemplazando la capa de acceso a la red por las capas física y de enlace de datos del modelo OSI generando así un modelo TCP/IP de 5 capas.
-La capa de internet del modelo TCP/IP cumple con las mismas funciones que la capa de red del modelo OSI y lo mismo sucede con la capa de transporte.
-La capa de aplicación del modelo TCP/IP cumple con las mismas funciones que las capas de sesión aplicación y presentación del modelo OSI. Esta capa realiza la transferencia de archivos y todas las actividades relativas a la red y a Internet dentro de las interfaces de aplicaición (API's (Applicaction Programming Ibterface)) .
Capa de Internet del modelo TCP/IP
Existen vatios aspectos de direccionamiento IP incluyendo los cálculos para construir una dirección IP, las clases de direcciones IP desarrolladas para propósito de enrutamiento especifico y las direcciones IP publicas y privadas. Existen también dos clases de direcciones IP, la tradicional dirección IP versión v4 de 4 bytes (32 bits) y la nueva versión v6 de 6 bytes (48 bits ).
Cada terminal (host ) debe tener una dirección IP la asignación de la dirección IP puede ser realizada de forma manual, pero dado que este procedimiento es complicado en muchos casos la dirección IP es asignada de forma automática.
Protocolo IP
El componente IP del protocolo TCP/IP determina la ruta por donde se enviaran los paquetes de datos basándose en su dirección de destino. El IP como ya hemos visto usa paquetes para transportar la información a travez de la red. La información se enviara desde la fuente hasta el destino sin intercambio previo. Durante los primeros dias de Internet las clases de direcciones IP fueron determinadas por la autoridad de asignación de numero IP (IANA- Internet asigned numbers authority).
Clase A:
Las direcciones de red clase A usan solamente el primer byte para indicar la dirección de la red los restantes byte se usan para asignar direcciones a los host. En esta clase el primer bit es siempre 0. por lo cual la cantidad de redes puede ir de 0 hasta 127 en conclusión las redes clase A estan comprendidas entre 1 y 126.
Clase B:
La clase B usa 2 de los 4 bytes para las direcciones de red y el primer byte comienza con 10 (esto asegura una separación con los niveles más altos de la clase A, los restantes 6 bits del primer byte pueden ser 0 y 1. Por lo tanto el numero mas bajo para una dirección clase B es 128 (10000000) y el mas alto es 191 (10111111).
Clase C:
Usa 3 de los 4 bytes para indicar la dirección de la red. El byte restante se usa para las direcciones de los host. Pero el primer byte siempre comienza con 110 (lo que asegura una separación con los niveles mas altos de la clase B. Los restantes 5 bits del primer byte pueden ser 0 o 1). Por lo tanto el numero mas bajo para una dirección clase C es 192 (11000000) y el mas alto es 223 (11011111). Cualquier dirección IP cuyo primer byte esta comprendido entre 192 y 223 es una red clase C.
Clases D y E:
La clase D (Multicast) y la clase E (Experimental) se usan para fines cuyos alcances escapan a estas materia
Ejercicio:
Determinar para las redes clases A, B y C la cantidad posible de redes y host para cada una de ellas (hacer los calculos).
Clase A:
redes: 126
host: (2^24)-1= 16.777.215
Clase B:
redes: (2^14)-1=16378
host: (2^16)-1=65535
Clase C:
redes:(2^21)-1=2097151
host: (2^8)-1=255
Mascara de subred
A fines de poder definir subredes se utiliza la mascara de subred. LA misma esta constituida tambien por 32 bit agrupados en grupos de 8 bits (4 bytes). Todas las posiciones ocupadas por 1 en la mascara de subred determina la sección de red y las ocupadas por 0 indican el host. Por ejemplo la mascara de subred.
255 . 255 . 255 . 0
11111111.11111111.11111111.00000000
red red red host
Para obtener la dirección de subred se debe realizar la operación and entre la dirección IP y la mascara de subred, ejemplo:
IP: 176.16.2.17
mascara de sured 255.255.255.0
IP: 10110000.00010000.0000010.00010001
Mascara de subred: 11111111.11111111.1111111.00000000
red --------------> 10110000.00010000.0000010.00000000
176 . 16 . 2 . 0
IP: 10110000.00010000.0000010.00010001
Mascara de subred: 11111111.11111111.1111111.11110000
red---------------> 10110000.00010000.0000010.00010000
176 . 16 . 2 . 16
Ejercicio:
Para la dirección IP 172.16.2.17 y la mascara de subred 255.255.255.240 indicarla dirección de la subred, la dirección del broadcast y el rango de host
10101100.00010000.00000010.00010001
11111111.11111111.11111111.11110000
00001111
10101100.00010000.00000010.00010000
172 . 16 . 2 . 16
Dirección del broadcast:
10101100.00010000.00000010.00010001
11111111.11111111.11111111.11110000
10101100.00010000.00000010.00011111
172 . 16 . 2 . 31
Rango de host:
172 . 16 . 2 . 17
172 . 16 . 2 . 30
IP Mascara de subred Clase Subred
172.16.5.33 255.255.255.0 B 172. 16.5.0
19.9.15.3 255.255.0.0 A 19.9.0.0
199.17.23.44 255.255.0.0 C 199.17.0.0
Ejercicio:
Para la dirección
IP 263.210.10.60
Masc 255.255.255.248
Dirección de red
263.210.10.60
255.255.255.248
-----------------------
263.210.10.56
Direccion de broadcast
263.210.10.63
rango de host
263.210.10.57
263.210.10.62
Ejercicio:
Para las siguientes direcciones de IP indicar cuales son las direcciones host de red validas para la misma subred
172.16.12.64 red
172.16.12.57 host
172.16.12.49 host
172.16.12.48 red
172.16.12.53 host
172.16.12.45 host
172.16.12.0 Red
172.16.12.1 rango de red172.16.12.14 rango de red
172.16.12..15 Broadcast
172.16.12.16 Red
172.16.12.17 rango de red
172.16.12.30 rango de red
172.16.12.31 Broadcast
172.16.12.32 Red
172.16.12.33 rango de red
172.16.12.46 rango de red
172.16.12.47 Broadcast
172.16.12.48 Red
172.16.12.49 rango de red
172.16.12.62 rango de red
172.16.12.63 Broadcast
172.16.12.64 Red
172.16.12.65 rango de red
172.16.12.78 rango de red
172.16.12.79 Broadcast
172.16.12.80 Red
172.16.12.81 rango de red
172.16.12.94 rango de red
172.16.12.95 Broadcast
172.16.12.96 Red
172.16.12.96 rango de red
172.16.12.110 rango de red
172.16.12.111 Broadcast
172.16.12.112 Red
172.16.12.113 rango de red
172.16.12.126 rango de red
172.16.12.127 Broadcast
172.16.12.128 Red
172.16.12.129 rango de red
172.16.12.142 rango de red
172.16.12.143 Broadcast
172.16.12.144 Red
172.16.12.145 rango de red
172.16.12.158 rango de red
172.16.12.159 Broadcast
172.16.12.160 Red
172.16.12.161 rango de red
172.16.12.174 rango de red
172.16.12.175 Broadcast
172.16.12.176 Red
172.16.12.177 rango de red
172.16.12.190 rango de red
172.16.12.191 Broadcast
172.16.12.192 Red
172.16.12.193 rango de red
172.16.12.206 rango de red
172.16.12.207 Broadcast
172.16.12.208 Red
172.16.12.177 rango de red
172.16.12.190 rango de red
172.16.12.191 Broadcast
172.16.12.224 Red
172.16.12.225 rango de red
172.16.12.238 rango de red
172.16.12.239 Broadcast
172.16.12.240 Red
Direcciones validas:
172.16.12.57
172.16.12.53
172.16.12.49
172.16.12.45
Direcciones que están en una misma red:
172.16.12.57
172.16.12.53
172.16.12.49
