Administración y Diseño de Redes Departamentales
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Protocolos y arquitectura de protocolos


La parte de red que realmente hace que fluyan los datos sin perderse o corromperse por el camino la conforman los protocolos que interconecta redes. El Protocolo IP permite esta conexión, asignando direcciones únicas en cada red o segmento de ellas. Cuano se diseño este direccionamiento, nunca se imaginó el éxito que supondría Internet ni sus redes, por lo que se quedó corto el protocolo IPV4. Los primeros intentos para reservar direcciones fueron la creación de subredes y la traducción entre redes NAT, pero siendo así de escaso se diseñó un nuevo protocolo que actualmente trata de asentarse el IPV6.

Para poder dirigir estas direcciones IP, los routers cuentan con mecanismos de enrutamiento, yaq eu introducir  todas estas direcciones y rutas a mno sería prácticamente imposible. Para ello, se han creado diferentes protocolos, como por ejemplo BGP y OSPF, que ayudan a unificar y distribuir todos los cambios que se producen en unar red.

Para transportar toda esta información se cuenta con otro tipo de protocolos como TCP, que comunica directamente entre los nodos y UDP, se ha de entender el tipo de aplicación que va tratar esta información y, para ello,  se crearon los sockets o puertos, utilidad que asigna un número del 0 al 65535 a ellas para poder comunicarse.

La información ha de entregarse de manera fiable y segura, para fundamental de la criptografía que se encarga de ello a travbés de diferentes técnicas.

Por último, el intercambio de infroamción se puede organizar según dos arquitecturas: la arquitectura cliente-servidor jutno con una serie de protocolos como FTP, HTTP, etc., y la no distribuida (P2P).
Los protocolos van a definir qué, cómo y cuándo se comunica.

Definición y características

Al principio de las comunicaciones, solo las empresas y algunos grupos de investigación eran capaces de desarrollar nuevos productos de hardware y software para satisfacer las bajas demandas de comunicación en red, las cuales se patentaban para evitar que otras empresas pudiesen plagiar tanto los componentes como la manera que tenían de comunicarse.

Al llegar una necesidad amplia de comunicaciones en los años 80, el mercado se amplía, pero se continúa comunicando a través de arquitecturas cerradas, las cuales necesitan que todos los componentes sean del mismo fabricante, tanto a nivel hardware como a nivel software (protocolos), llegando incluso a ser incompatibles entre productos del mismo fabricante cuando desarrollaban nuevos. Las empresas tenían que implementar y conservar dicha arquitectura, pero, ante cualquier requisito nuevo (velocidad, protocolo, etc.), esta se veía con el problema de tener que conservar o eliminar toda la infraestructura de red para adquirir una nueva.

Los protocolos son un conjunto de reglas utilizadas para el intercambio de datos entre objetos, los cuales son utilizados para las comunicaciones de una o varias redes por medio de intercambio de mensajes. 

Los protocolos pueden ser implementados en una red tanto a nivel hardware (físico) como a nivel software (lógico), o una combinación de ambos.

Los elementos que definen un protocolo y sus cometidos son:

  • Sintaxis: formato, codificación y niveles de señal. Ejemplo: una cabecera con la dirección del remitente, un bloque detrás con la dirección del remitente, uno más con la información de la fecha/hora y el resto de los datos, el cuerpo del mensaje, etc.

  • Semántica: gestión de errores e información de control.

  • Temporización: coordinación entre la velocidad y el orden de las señales. Ejemplo: si un emisor envía datos a una velocidad muy superior a la que el receptor pueda procesarla se perderá gran cantidad de datos al colapsar al receptor.


Las características y los tipos más importantes de un protocolo son:

  • Directo/indirecto: el protocolo directo es aquel que está unido punto a punto sin intermediarios; es el más antiguo. En el indirecto están unidas dichas entidades a través de elementos intermedios.

  • Monolítico/estructurado: el monolítico es aquel en el que el emisor maneja en una sola capa todo el proceso para la transferencia. En protocolos estructurados existen varias capas que se coordinan y mejoran para dividirse dicha tarea de comunicación y conseguir mayor eficiencia.

  • Simétrico/asimétrico: el simétrico es aquel en el que las dos entidades son iguales tanto en emisiones como en recepciones de información. Un protocolo es asimétrico si una de las dos entidades emite o recibe más que la otra. Un ejemplo claro está en un servidor, el cual brinda información a un cliente que solo le hace solicitudes.

  • Normalizado/no normalizado: el protocolo no normalizado es el creado para un caso concreto y que no va a ser necesario conectarlo con otros. Lo habitual es tener que normalizar.


Generalmente los protocolos se clasifican en dos categorías:

  • Protocolos orientados a conexión: este tipo de protocolos controla la transmisión de datos durante una comunicación que se establece entre dos ordenadores. En este esquema, el equipo receptor envía una respuesta de que ha recibido la información que se le ha enviado, de tal forma que se convierte en el responsable de validar los datos que se están enviando. Los datos se envían entonces como flujo de datos. Algunos tipos de protocolos orientados a conexión son TCP (Transmission Control Protocol), tecnología Frame Relay y ATM (Asynchronous Transfer Mode).

  • Protocolos no orientados a conexión: se basan en un método de comunicación sobre el cual el equipo remitente envía datos sin avisar al receptor, el cual los recibe sin enviar ningún tipo de recepción al remitente. Los datos entonces se envían como bloques (datagramas).


Funciones de los protocolos

Las funciones de los protocolos de red son:

  • Segmentación y ensamblado: dado el tamaño de la información a tratar es necesario dividir los datos en unidades pequeñas para poder manejarlas. A este proceso se le conoce como segmentación. Al bloque de segmento básico en una capa de un protocolo se le llama PDU, Unidad de Datos de Protocolo (del inglés Protocol Data Unit).

  • Encapsulado: se trata del proceso de añadir información de control al segmento de datos. Esta información es la dirección del emisor/receptor. Además, también se añade un código de detección de errores y un control de protocolo.

  • Control de conexión: existen dos tipos de bloques de datos, los de control y los de control y conexión. Cuando se utilizan datagramas, todos los bloques incluirán control y datos, ya que cada PDU se trata de manera independiente. Ya que existen protocolos tanto sencillos como complejos, deben ser compatibles al menos los de emisor y receptor.

  • Entrega ordenada: el envío de PDU puede acarrear problemas si llegan al destino desordenados o repetidos, por lo que el receptor debe tener un mecanismo de control para reorganizar los PDU cuando le van llegando. Algunos sistemas tienen un mecanismo de numeración para ello.

  • Control de flujo: hay dos tipos de protocolos de control de flujo, los de control a través de flujo de parada y espera o los de ventana deslizante.

  • Control de errores: cada protocolo debe de tener su propio control de errores. Generalmente se utiliza un temporizador, el cual, en caso de expirar el tiempo sin confirmación de recepción de dicha trama, se volverá a retransmitir.

  • Direccionamiento: cada dispositivo debe tener una dirección única para poder distinguirlo de los demás. A su vez, varios programas que utilizan la red en estos dispositivos necesitan tener asociado un puerto para distinguirlo.

  • Multiplexación: es posible multiplexar las conexiones para generar varias conexiones entre capas.

  • Servicio de transmisión: los servicios que pueden prestar un protocolo son:



  • Prioridad: hay mensajes (los de control) que deben terne prioridad respecto a otros

  • Grado de servicio: hay datos que deben retardarse y otros acelerarse (video).

  • Seguridad


Resumen:

Las preocupaciones fundamentales abordadas por los Protocolos

Sintaxis: formato de los datos, los niveles de tensión y de codificación de bit
Semántica: información de control para controlar las funciones de red
Tiempo: sincronización y control de flujo

Estas preocupaciones anteriores son el mínimo para asegurar una comunicación fiable entre dispositivos

La segmentación/reensamblado

  • Los datos se segmentan en unidades de datos de protocolo (PDU)

  • Tamaño del búfer de nodos intermedios

  • Control de errores es más eficiente con bloques más pequeños de datos

  • Los enlaces de comunicación pueden aceptar bloques de datos de un cierto tamaño


Encapsulación

  • PDU contienen información de control, así como los datos entregados a él.

  • La fijación de información de control a la cabeza de una PDU se conoce como encapsulación


Conexión de control

  • Transferencia de datos puede ser o bien orientada a la conexión o orientada a la desconexión

  • En las transferencias sin conexión cada PDU es independiente de todos los demás enviados.

  • En transferencias orientadas a la desconexión una conexión lógica es establecida antes de la transferencia de datos, entonces cada PDU enviado tiene un número de secuencia

  • La secuenciación admite la entrega ordenada, control de flujo y control de errores

  • La función de conexión de control de un protocolo gestiona el establecimiento y la desconexión de un enlace


Entrega ordenada

  • PDU puede viajar por rutas diferentes, y pueden llegar fuera de orden con respecto a la orden de transmitir un protocolo debe ser capaz de reordenar las unidades PDU en el orden correcto


Control de Flujo

  • Un receptor puede no ser capaz de procesar las PDU tan rápido como el transmisor puede enviar

  • Un receptor necesita alguna manera de limitar la tasa del transmisor

  • funciones de control de flujo asegurar que los datos enviados no abrumen al receptor


Control de errores

  • PDU pueden ser perdidos o dañados

  • Métodos para la detección y corrección de errores se requiere

  • Retransmisión en caso de fallo de acuse de recibo es un método común para el manejo de las PDU perdidas

  • Comprobaciones de redundancia cíclica se utilizan a menudo para detectar PDU dañadas


Direccionamiento

  • Un protocolo debe tener un medio para la identificación de un usuario en particular utilizando una aplicación particular en un huésped particular que reside en alguna red

  • Direccionamiento es un medio para protocolos para identificar estas necesidades


Multiplexación

  • Multiplexación se utiliza para mejorar la eficiencia y el uso del medio de transmisión

  • Existen para apoyar las funciones de división de frecuencia o tiempo de multiplexación así como multiplexar las conexiones


Servicios de Transmisión

  • Otros tipos de servicios a las capas superiores existen tres servicios comunes son: prioridad, nivel de servicio, y la seguridad


Protocolos de red comunes

  • TCP/IP

  • AppleTalk

  • Novell IPX

  • XNS

  • DECnet

  • Banyan Vines


Protocolo de Red
Post date: 2015-03-08 17:52:09
Post date GMT: 2015-03-08 17:52:09

Post modified date: 2015-03-17 15:58:44
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