El Objetivo principal de una red de area local LAN:
R: Compartir recursos, debe haber un intercambio de datos a nivel lógico semejante entre maquinas de la misma o distinta red.

La Organización de los Computadores de una red

Host o Nodo: un computador con capacidad de interactuar en red, capaz de alijar algún tipo fr servicio de red. La red distingue todos y cada uno de los equipos. Las redes de computadores tienen identidad propia.

Sistemas distribuidos

Esta compuesto por una red de computadores, pero tiene una particularidad especial, la existencia de multiples computadores en la red. Es totalmente transparente al usuario. Por Ejemplo, se puede ejecutar una operación en la Red y esta nos devuelve los resultados sin saber a ciencia cierta que computador de todos los de la Red.

Protocolo de comunicación

Es un conjunto de reglas perfectamente organizadas y convenidas de mutuo acuerdo entre los participantes en una comunicacion y su misión es regular algún aspecto de la misma.

El concepto de capa o nivel

Con el fin de simplificar la complejidad de cualquier red, los diseñadores de redes han convenido estructurar las diferentes funciones que realizan y los servicios que proveen en una serie de niveles o capas.
Las capas están jerarquizadas y cada una se construye sobre su predecesora. El número de capas y sus servicios y funciones es variable según el tipo de red. Sin embargo, en cualquier red, la misión de cada capa es proveer servicios a las capas superiores haciendo transparente el modo en que esos servicios se llevan a cabo. De esta manera, cada capa debe ocuparse exclusivamente de su nivel inmediatamente inferior, a quien solicita servicios, y del nivel inmediatamente superior, a quien devuelve resultados.
Pongamos un ejemplo.
Imaginemos un viaje en tren. El viajero debe adquirir un billete, utiliza un servicio concreto. Pero para llegar a su destino no basta con adquirir el billete, la compañía ferroviaria debe conducirle al tren y situarle en su asiento. A su vez, el tren requiere fluido eléctrico procedente de la compañía eléctrica para que se pueda producir el fenómeno de transporte. Cada uno de estos acontecimientos pertenece a una capa. Sólo pueden solicitarse servicios entre sí las capas adyacentes, por ejemplo, el viajero no puede pedir a la compañía eléctrica el fluido, el tren es el único que está capacitado para alimentarse eléctricamente de los tendidos de tensión eléctrica.

El interface entre capas

Hemos afirmado que dos capas consecutivas mantienen relaciones, es más, estas relaciones son las únicas que existen en las redes estructuradas como sucesión de capas._ Esto nos lleva a definir el modo en que cada capa negocia los servicios y se comunica con las capas adyacentes. Llamamos interface de capa a las normas de intercomunicación entre capas.
En el ejemplo del epígrafe anterior existe una forma concreta de solicitar un billete: hay que dirigirse a la ventanilla, esperar un turno, solicitar un destino, etc. Para subirse al tren hay que averiguar el número de andén, desplazarse hasta el mismo, buscar el asiento, etc.
El interface, entendido como la definición de los servicios y operaciones que la capa inferior ofrece a la superior, se gestiona como una estructura de primitivas. Las primitivas son llamadas entrantes o salientes en cada una de las capas que sirven para solicitar servicios, devolver resultados, confirmar las peticiones, etc. Estas primitivas siguen una estricta regla sintáctica que estudiaremos más adelante.

La arquitectura de una red
La arquitectura de una red es el conjunto organizado de capas y protocolos de la misma. Esta organización de la red debe estar suficientemente clara como para que los fabricantes de software o hardware puedan diseñar sus productos con garantía de que funcionarán en comunicación con otros equipos que sigan las mismas reglas.
Como se puede observar, no se han incluido en la arquitectura los interfaces. Ello es debido a que la estructura de capas los oculta totalmente. Un interface concreto requiere ser conocido exclusivamente por las dos capas adyacentes a las que separa.

Los sistemas abiertos

El concepto de sistema abierto fue propuesto inicialmente por la ISO (International Standards Organization) como el que está compuesto por uno o más ordenadores, el software asociado, los periféricos, los procesos físicos, los medios de transmisión de la información, etc., que constituyen un todo autónomo capaz de realizar un tratamiento de la información.
En un segundo estadio, más avanzado, lo volvió a redefinir como un sistema capaz de interconectarse con otros de acuerdo con unas normas establecidas. Por tanto, la interconexión de sistemas abiertos OSI (Open Systems Interconnection) se ocupará del intercambio de información entre los mismos. Su objetivo será la confección de una serie de normas que permitan la intercomunicación de estos sistemas.

Modelo de referencia OSI

OSI es el nombre del modelo de referencia de una arquitectura de capas para redes de ordenadores y sistemas distribuidos que ha propuesto la ISO como estándar de interconexión de sistemas abiertos.

Conceptos previos en el modelo OSI

Entidades. Se llama así a los elementos activos que se encuentran en cada una de las capas. Hay entidades software como procesos y entidades hardware como chips encargados de hacer la entrada y salida de datos. A las entidades de la misma capa, residentes en distintos nodos, se les llama entidades pares o iguales.

Punto de acceso al servicio SAP

Los SAP son los puntos en los que una capa puede encontrar disponibles los servicios de la capa inmediatamente inferior. Cada SAP tiene una dirección que le identifica y por la que se invoca el servicio. Por ejemplo, en el sistema postal, los SAP serían equivalentes a las direcciones postales de cada uno de los domicilios.

Unidad de datos del interfaz IDU

Es el bloque informativo que la entidad de capa N pasa a la entidad correspondiente de la capa N-1 a través del interface N/N-1.

Unidad de datos del servicio SDU

Cada IDU está compuesto de un campo con información para el control del interface (campo ICI) y de un segundo campo llamado SDU, que es la información que se pasa a través de la red a la entidad par, es decir, a su equivalente en el host destinatario.

Unidad de datos del protocolo PDU

La información del SDU no siempre se puede transmitir en directo. A veces hay que fraccionarlo porque su tamaño no es adecuado para la transmisión directa y además siempre habrá que ponerle alguna cabecera

con información de control. A este campo SDU más la cabecera de control sele llama PDU. Si estamos operando en la capa N, el PDU recibe el nombre de N-PDU, aunque en algunas capas de OSI se utilizan sinónimos mnemotécnicos, algunos de los cuales aparecerán más adelante. Los N-PDU son las unidades de intercambio entre las entidades pares de capa N de dos nodos utilizando su protocolo de capa N.
Las cabeceras que cada capa añade a los datos que le llegan de su capa inmediatamente superior llevan la información de control necesaria para el interface y para la propia capa. Por ejemplo, si deseamos enviar un mensaje en papel y es necesario segmentarlo en diversas porciones, cada trozo deberá ir acompañado de una etiqueta identificativa con el fin de poder reconstruir el mensaje original en el destino. La información de numeración de estas etiquetas podría ser la cabecera de cada porción.

La estructura de capas en OSI

El modelo de referencia OSI propone una arquitectura de siete capas o niveles, cada una de las cuales ha sido diseñada teniendo en cuenta los siguientes factores:
··Una capa se identifica con un nivel de abstracción, por tanto, existen tantas capas como niveles de abstracción sean necesarios.
··Cada capa debe tener una función perfectamente definida.
·La función de cada capa debe elegirse de modo que sea posible la definición posterior de protocolos internacionalmente normalizados.
·Se disminuirá al máximo posible el flujo de información entre las capas a través de los interfaces.
·Las capas serán tan numerosas como sea necesario para que dos funciones muy distintas no tengan que convivir en la misma capa.
Los nombres que reciben estas siete capas (Figura 3.5) son, de menor a mayor nivel: fisica, enlace, red, transporte, sesión, presentación y aplicación.
Como puede advertirse, el modelo OSI no especifica cómo son los protocolos de comunicaciones, no es una verdadera arquitectura, sencillamente recomienda la manera en que deben actuar las distintas capas. No obstante, la ISO ha recomendado normas para protocolos en cada una de las capas. Estrictamente hablando, estas normas o realizaciones concretas de los protocolos no pertenecen al modelo OSI; de hecho, se han publicado como normas internacionales independientes.

Jerarquía de capas del modelo OSI

Nivel de aplicación
Nivel de presentación
Nivel de sesión
Nivel de transporte
Nivel de red
Nivel de enlace
Nivel ftsico
el modelo OSI no especifica cómo son los protocolos de comunicaciones, no es una verdadera arquitectura, sencillamente recomienda la manera en que deben actuar las distintas capas. No obstante, la ISO ha recomendado normas para protocolos en cada una de las capas. Estrictamente hablando, estas normas o realizaciones concretas de los protocolos no pertenecen al modelo OSI; de hecho, se han publicado como normas internacionales independientes.

La comunicación entre capas

El diálogo entre las diferentes capas se realiza a través del interface existente entre ellas. Esta comunicación está perfectamente normalizada en forma de un sistema de llamadas y respuestas que OSI denomina primitivas. De este modo, cada servicio está nominado por un SAP que le identifica unívocamente dentro de cada interface y un conjunto de operaciones primitivas, al servicio de la capa superior, utilizadas para solicitar los servicios a que se tienen acceso desde cada SAP.
OSI define cuatro primitivas fundamentales detalladas en la Tabla

Solicitud.request

Una entidad solicita que un ser¬vicio realice un trabajo para ella.

Indicación.indication

Una entidad es informada de que ha ocurrido un evento, por ejem¬plo, que otra entidad solicita sus servicios.

Respuesta.response

Una entidad responde con esta pri-mitiva a un evento producido an-teriormente.

Confirmación.confirm

Una entidad es informada acerca de una solicitud efectuada ante-riormente.El nombre de cada primitiva fundamental consta de un literal precedido por un punto. La primitiva de un servicio se construye escribiendo el nombre del servicio o función (normalmente en mayúsculas) seguido por un punto y por la primitiva fundamental. No todos los servicios tienen necesidad de las cuatro primitivas fundamentales.

Tipos de servicios definidos en OSI

En OSI se definen dos tipos de servicios claramente diferenciados y cada uno provee a la red de una funcionalidad concreta.

Servicios orientados a la conexión

Son servicios que requieren el establecimiento inicial de una conexión y la ruptura o liberación final de la misma. Entre la conexión y la liberación de la misma se produce el intercambio de datos de usuario. Los bloques de datos se reciben en el destino en el mismo orden en que se emitieron en el origen. Todos los paquetes siguen la misma ruta, la conseguida en el establecimiento de la conexión. Por tanto, los paquetes de datos no necesitan especificar la dirección de destino.
Los servicios orientados a la conexión tienen dos variantes:

Secuencia de mensajes

En estos servicios se establecen fronteras que definen y determinan cada mensaje. Por ejemplo, en la transmisión de las páginas de un libro, cada página se podría transmitir secuencialmente con la siguiente intercalando en medio una marca de fin de página. La secuencia de mensajes es equivalente a la sincronización de bloque estudiada en la Unidad Didáctica 1.

Secuencia de bytes

En estos servicios no hay contornos entre los mensajes. Cada mensaje es una secuencia de caracteres dejando al receptor la responsabilidad de su interpretación.
Un ejemplo de servicio orientado a la conexión es el telefónico: se produce la llamada al abonado destinatario, se intercambian datos una vez realizada la conexión y se libera la conexión cuando ha acabado la transmisión, dando por concluida la comunicación.

Servicios sin conexión

Estos servicios ofrecen la capacidad de comunicación sin necesidad de realizar una conexión con el destinatario. El emisor envía paquetes de datos al receptor confiando en que la red tendrá suficiente inteligencia como para conducir los datos por las rutas adecuadas. Cada paquete debe llevar la dirección de destino y, en algunos casos, el receptor debe enviar acuse de recibo al emisor para informarle sobre el éxito de la comunicación.
Un ejemplo de servicio sin conexión sería el correo postal. Cada mensaje -carta- lleva su dirección y es encaminado a través del sistema postal hasta su destino.
También hay varios tipos de servicios sin conexión:

Servicio de datagrama sin confirmación

El emisor no necesita confirmación por parte del receptor de que los paquetes de datos le llegan correctamente. Por ejemplo, el protocolo IP (Internet Protocol).

Servicio de datagrama con confirmación

El receptor envía confirmaciones al emisor. Por ejemplo, el correo electrónico con acuse de recibo.

Servicio de petición y respuesta

Es un servicio propio de gestión interactiva basado en que a cada petición le sigue una respuesta. Por ejemplo, a cada petición de una base de datos le sigue un mensaje de respuesta que contiene los datos solicitados.

Los Niveles OSI orientados a la Red

En la jerarquía de capas de OSI los niveles superiores están más próximos al usuario y tienen un nivel de abstracción mayor. Se dice que estas capas (aplicación, presentación y sesión) están orientadas a la aplicación o al usuario.
En cambio, los niveles inferiores están más próximos a la red; de hecho, la capa física se ocupa del hardware. Se dice que las capas física, de enlace y de red están orientadas a la red. Al subconjunto de estas tres capas inferiores se le llama subred.
La capa de transporte es muy especial y merece una mención aparte, como veremos más adelante.

El nivel físico

La capa física se ocupa de definir las características mecánicas, eléctricas, funcionales y de procedimiento para poder establecer y destruir conexiones entre dos equipos de la red. Es la capa de más bajo nivel; por tanto, se ocupa de las transmisiones de los bits.
Entre otras funciones, debe garantizar la compatibilidad de los conectores, cuántos pines tiene cada conector y la función de cada uno de ellos, el tipo de sistema de cableado que utilizará, laduración de los pulsos eléctricos, la modulación, si hubiera, el número de voltios de cada señal, el modo de explotación del circuito, etc.

El nivel de enlace

La misión de la capa de enlace es establecer una línea de comunicación libre de errores que pueda ser utilizada por la capa inmediatamente superior: la capa de red.
Como el nivel físico opera con bits, sin detenerse en averiguar su significado, la capa de enlace debe fraccionar el mensaje en bloques de datos de nivel 2 (2-PDU) o tramas. Estas tramas serán enviadas secuencialmente por la línea de transmisión a través de los servicios de transmisión que ofrece la capa física y quedará a la escucha de las tramas de confirmación que genere la capa de enlace del receptor.
Por tanto, el nivel de enlace se ocupará del tratamiento de los errores que se produzcan en la recepción de las tramas, de eliminar tramas erróneas, solicitar retransmisiones, descartar tramas duplicadas, adecuar el flujo de datos entre emisores rápidos y receptores lentos, etc.

El nivel de red

La capa de red se ocupa del control de la subred. La principal función de este nivel es la del encaminamiento, es decir, cómo elegir la ruta más adecuada para que el bloque de datos del nivel de red (3-PDU) o paquete llegue a su destino. Cada destino está identificado unívocamente en la subred por una dirección.
Otra función importante de esta capa es el tratamiento de la congestión. Cuando hay muchos paquetes en la red unos obstruyen a los otros, generando cuellos de botella en los puntos más sensibles. Un sistema de gestión de red avanzado evitará o paliará estos problemas.
Otro problema que debe resolver es el que se produce cuando el destinatario de un paquete no está en la misma red, sino en otra, en el que el sistema de direccionamiento es distinto que en la red origen. Además, es posible que la segunda red no admita paquetes de las mismas dimensiones que la primera. En general, la resolución de problemas generados por redes heterogéneas debe resolverse en esta capa.

NIVEL DE TRANSPORTE

La capa de transporte es una capa de transición entre los niveles orientados a la red (subred) y los orientados a las aplicaciones. Su misión consiste en aceptar los datos de la capa de sesión (S-PDU), fraccionarlos adecuadamente de modo que sean aceptables por la subred (capa de red e inferiores) y asegurarse de que llegarán correctamente al nivel de transporte del destinatario, esté o no en la misma red que la fuente de los datos. Proporciona, por tanto, el servicio de transporte, abstrayéndose del hardware y software de bajo nivel que utiliza la subred para producir el transporte solicitado.

NIVELES ORIENTADOS A LA APLICACIÓN

Las capas situadas por encima de este nivel de abstracción del transporte están orientadas a las aplicaciones y, por tanto, la terminología utilizada está exenta de todo lo que tiene que ver con el transporte de datos, se centra más bien en las funciones de aplicación.

El nivel de sesión

Permite el diálogo entre emisor y receptor estableciendo una sesión, que es el nombre que recibe las conexiones en esta capa. A través de una sesión se puede llevar a cabo un transporte de datos ordinario (capa de transporte). La capa de sesión mejora el servicio de la capa de transporte. Por ejemplo, si deseamos transferir un fichero por una línea telefónica que por su excesivo volumen tardará una hora en efectuar el transporte, y la línea telefónica tiene caídas cada quince minutos, será imposible transferir el fichero.
La capa de sesión se podría encargar de la resincronización de la transferencia, de modo que en la siguiente conexión se transmitieran datos a partir del último bloque transmitido sin error.
En el establecimiento de una sesión se pueden diferenciar dos etapas:
··El establecimiento de la sesión y creación de un buzón en donde se recibirán los mensajes procedentes de la capa de transporte y de la subred.
·El intercambio de datos entre los buzones del emisor y del receptor siguiendo unas reglas para el control _–del diálogo.
La capa de sesión determina si la comunicación será bidireccional o simultánea. Además, establece el sistema en que los interlocutores de la comunicación toman la Iniciativa para la utilización de los recursos de la red, normalmente a través de la utilización de testigos electrónicos.

El nivel de presentación

La capa de presentación se ocupa de la sintaxis y de la semántica de la información que se pretende transmitir, es decir, investiga en el contenido informativo de los datos. Esto es un indicativo de su alto nivel en la jerarquía de capas.
Por ejemplo, si el ordenador emisor utiliza el código ASCII para la representación de información alfanumérica y el ordenador receptor utiliza EBCDIC, no habrá forma de entenderse, salvo que la red provea algún servicio de conversión y de interpretación de datos. Esta es una prestación propia de la capa de presentación.
Otro ejemplo común es el de la representación de la información gráfica. Un emisor puede querer representar un texto en negrita y lo hace a través de una determinada secuencia (secuencia de escape). Es posible que el receptor no interprete esa secuencia como «poner en negrita» y necesite de algún intérprete de datos que le traduzca la secuencia a su código nativo.
Cuando desde un ordenador personal realizamos una conexión (sesión) contra algún servicio telemático y nos aparecen en el monitor caracteres extraños, teniendo certeza de que los parámetros de transmisión son correctos (velocidad, paridad, bit de start y stop, etc.), lo que realmente está ocurriendo es que fallan o no tenemos los servicios de la capa de presentación.
Otra función de la capa de presentación puede ser la de comprimir los datos para que las comunicaciones sean menos costosas o la de encriptación de la información que garantiza la privacidad de la misma.

El nivel de aplicación

Es la capa superior de la jerarquía OSI. En esta capa se definen los protocolos que utilizarán las aplicaciones y procesos de los usuarios. La comunicación se realiza utilizando protocolos de diálogo apropiados. Cuando dos procesos que desean comunicarse residen en el mismo ordenador, utilizan para ello las funciones que le brinda el sistema operativo. Sin embargo, si residen en ordenadores distintos, la capa de aplicación disparará los mecanismos adecuados para producir la conexión entre ellos, sirviéndose de los servicios de las capas inferiores.
La ISO inicialmente hizo referencia a cinco grupos de protocolos en el nivel de aplicación. Aunque en la actualidad se han simplificado bastante, resulta instructivo conocer algunos detalles:

Grupo 1

Protocolos de gestión del sistema. Están orientados a la gestión del propio sistema de interconexión de los ordenadores en la red.

Grupo

2. Protocolos de gestión de la aplicación. Llevan el control de la gestión de ejecución de procesos: bloqueos, accesos indebidos, asignación y cómputo de recursos, etc.

Grupo 3

Protocolos de sistema. Gestionan las tareas del sistema operativo como el acceso a ficheros, la comunicación entre tareas o procesos, la ejecución de tareas remotas, etc.

Grupos 4 y 5

 Protocolos específicos para aplicaciones. Son absolutamente dependientes de las necesidades de las aplicaciones para las que se utilizan.

Topologías básicas

La topología de una red es la forma que toma. Por ejemplo, una red en anillo tiene una topología constituida por un anillo transportador al que se conectan todos los equipos que pertenecen a la misma red. Los fabricantes organizan sus productos de acuerdo con unas normas previamente establecidas, que son los estándares propuestos por ellos mismos o por asociaciones internacionales. Un estándar muy común para redes de área local es el propuesto por el IEEE 802.X.

Topología en estrella

En una red con topología en estrella todos los puestos se conectan a un puesto central a través de líneas de transmisión individuales. Bajo esta topología, las comunicaciones no presentan ningún problema; sin embargo, tienen un grave inconveniente: si falla el nodo central de la red, que centraliza todas las comunicaciones, no funcionará nada en la red. La conexión de un ordenador central con sus terminales puede ser un buen ejemplo de red de comunicaciones con topología en estrella.

Topología en anillo

Una red en anillo conecta todos sus equipos en torno a un anillo físico (Figura 3.11). Tampoco presenta problemas de tráfico; sin embargo, una rotura del anillo produce el fallo general de la.red. Un ejemplo concreto de red en anillo es la red Token Ring, que sigue el estándar IEEE 802.5.

Topología en bus

Los puestos de una red en bus se conectan a una única línea de transmisión (bus) que recorre la ubicación física de todos los ordenadores (Figura 3.12). Esta red es muy simple en su funcionamiento, sin embargo, es muy sensible a problemas de tráfico o a las roturas de los cables. Un ejemplo de red con topología en bus es Ethernet sobre cable coaxial. Sigue el estándar IEEE 802.3.